9673d96b1ba72ab5d3bff286e484adde0edd203d
[android-sdk/kernel-video.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
94         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
95 #endif
96         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
97 #endif  /* NUMA */
98 };
99 EXPORT_SYMBOL(node_states);
101 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
102 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
103 /*
104  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
105  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
106  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
107  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
108  */
109 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
111 int percpu_pagelist_fraction;
112 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
114 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
115 /*
116  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
117  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
118  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
119  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
120  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
121  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
122  */
124 static gfp_t saved_gfp_mask;
126 void pm_restore_gfp_mask(void)
128         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
129         if (saved_gfp_mask) {
130                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
131                 saved_gfp_mask = 0;
132         }
135 void pm_restrict_gfp_mask(void)
137         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
138         WARN_ON(saved_gfp_mask);
139         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
140         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
143 bool pm_suspended_storage(void)
145         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
146                 return false;
147         return true;
149 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
151 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
152 int pageblock_order __read_mostly;
153 #endif
155 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
157 /*
158  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
159  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
160  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
161  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
162  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
163  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
164  *
165  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
166  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
167  */
168 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
173          256,
174 #endif
175 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
176          32,
177 #endif
178          32,
179 };
181 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
183 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
185          "DMA",
186 #endif
187 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
188          "DMA32",
189 #endif
190          "Normal",
191 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
192          "HighMem",
193 #endif
194          "Movable",
195 };
197 int min_free_kbytes = 1024;
199 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
200 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
201 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
203 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
204 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
206 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
207 static unsigned long __initdata required_movablecore;
208 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
210 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
211 int movable_zone;
212 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
213 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
215 #if MAX_NUMNODES > 1
216 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
217 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
218 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
219 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
220 #endif
222 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
224 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
228                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
230         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
231                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
236 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
237 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
239         int ret = 0;
240         unsigned seq;
241         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
243         do {
244                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
245                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
246                         ret = 1;
247                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
248                         ret = 1;
249         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
251         return ret;
254 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
256         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
257                 return 0;
258         if (zone != page_zone(page))
259                 return 0;
261         return 1;
263 /*
264  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
265  */
266 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
268         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
269                 return 1;
270         if (!page_is_consistent(zone, page))
271                 return 1;
273         return 0;
275 #else
276 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
278         return 0;
280 #endif
282 static void bad_page(struct page *page)
284         static unsigned long resume;
285         static unsigned long nr_shown;
286         static unsigned long nr_unshown;
288         /* Don't complain about poisoned pages */
289         if (PageHWPoison(page)) {
290                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
291                 return;
292         }
294         /*
295          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
296          * or allow a steady drip of one report per second.
297          */
298         if (nr_shown == 60) {
299                 if (time_before(jiffies, resume)) {
300                         nr_unshown++;
301                         goto out;
302                 }
303                 if (nr_unshown) {
304                         printk(KERN_ALERT
305                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
306                                 nr_unshown);
307                         nr_unshown = 0;
308                 }
309                 nr_shown = 0;
310         }
311         if (nr_shown++ == 0)
312                 resume = jiffies + 60 * HZ;
314         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
315                 current->comm, page_to_pfn(page));
316         dump_page(page);
318         print_modules();
319         dump_stack();
320 out:
321         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
322         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
323         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
326 /*
327  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
328  *
329  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
330  *
331  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
332  *
333  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
334  * pointing at the head page.
335  *
336  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
337  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
338  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
339  */
341 static void free_compound_page(struct page *page)
343         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
346 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
348         int i;
349         int nr_pages = 1 << order;
351         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
352         set_compound_order(page, order);
353         __SetPageHead(page);
354         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
355                 struct page *p = page + i;
356                 __SetPageTail(p);
357                 set_page_count(p, 0);
358                 p->first_page = page;
359         }
362 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
363 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
365         int i;
366         int nr_pages = 1 << order;
367         int bad = 0;
369         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
370                 bad_page(page);
371                 bad++;
372         }
374         __ClearPageHead(page);
376         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
377                 struct page *p = page + i;
379                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
380                         bad_page(page);
381                         bad++;
382                 }
383                 __ClearPageTail(p);
384         }
386         return bad;
389 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
391         int i;
393         /*
394          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
395          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
396          */
397         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
398         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
399                 clear_highpage(page + i);
402 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
403 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
405 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
407         unsigned long res;
409         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
410                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
411                 return 0;
412         }
413         _debug_guardpage_minorder = res;
414         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
415         return 0;
417 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
419 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
421         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
424 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
426         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
428 #else
429 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
430 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
431 #endif
433 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
435         set_page_private(page, order);
436         __SetPageBuddy(page);
439 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
441         __ClearPageBuddy(page);
442         set_page_private(page, 0);
445 /*
446  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
447  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
448  *
449  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
450  * the following equation:
451  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
452  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
453  * 1 buddy is #10:
454  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
455  *
456  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
457  * satisfies the following equation:
458  *     P = B & ~(1 << O)
459  *
460  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
461  */
462 static inline unsigned long
463 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
465         return page_idx ^ (1 << order);
468 /*
469  * This function checks whether a page is free && is the buddy
470  * we can do coalesce a page and its buddy if
471  * (a) the buddy is not in a hole &&
472  * (b) the buddy is in the buddy system &&
473  * (c) a page and its buddy have the same order &&
474  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
475  *
476  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
477  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
478  *
479  * For recording page's order, we use page_private(page).
480  */
481 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
482                                                                 int order)
484         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
485                 return 0;
487         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
488                 return 0;
490         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
491                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
492                 return 1;
493         }
495         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
496                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
497                 return 1;
498         }
499         return 0;
502 /*
503  * Freeing function for a buddy system allocator.
504  *
505  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
506  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
507  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
508  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
509  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
510  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
511  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
512  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
513  * parts of the VM system.
514  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
515  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
516  * order is recorded in page_private(page) field.
517  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
518  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
519  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
520  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
521  * triggers coalescing into a block of larger size.
522  *
523  * -- nyc
524  */
526 static inline void __free_one_page(struct page *page,
527                 struct zone *zone, unsigned int order,
528                 int migratetype)
530         unsigned long page_idx;
531         unsigned long combined_idx;
532         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
533         struct page *buddy;
535         if (unlikely(PageCompound(page)))
536                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
537                         return;
539         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
541         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
543         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
544         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
546         while (order < MAX_ORDER-1) {
547                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
548                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
549                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
550                         break;
551                 /*
552                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
553                  * merge with it and move up one order.
554                  */
555                 if (page_is_guard(buddy)) {
556                         clear_page_guard_flag(buddy);
557                         set_page_private(page, 0);
558                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
559                                                   migratetype);
560                 } else {
561                         list_del(&buddy->lru);
562                         zone->free_area[order].nr_free--;
563                         rmv_page_order(buddy);
564                 }
565                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
566                 page = page + (combined_idx - page_idx);
567                 page_idx = combined_idx;
568                 order++;
569         }
570         set_page_order(page, order);
572         /*
573          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
574          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
575          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
576          * that is happening, add the free page to the tail of the list
577          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
578          * as a higher order page
579          */
580         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
581                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
582                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
583                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
584                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
585                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
586                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
587                         list_add_tail(&page->lru,
588                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
589                         goto out;
590                 }
591         }
593         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
594 out:
595         zone->free_area[order].nr_free++;
598 static inline int free_pages_check(struct page *page)
600         if (unlikely(page_mapcount(page) |
601                 (page->mapping != NULL)  |
602                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
603                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
604                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
605                 bad_page(page);
606                 return 1;
607         }
608         reset_page_last_nid(page);
609         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
610                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
611         return 0;
614 /*
615  * Frees a number of pages from the PCP lists
616  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
617  * count is the number of pages to free.
618  *
619  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
620  * see if this freeing clears that state.
621  *
622  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
623  * pinned" detection logic.
624  */
625 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
626                                         struct per_cpu_pages *pcp)
628         int migratetype = 0;
629         int batch_free = 0;
630         int to_free = count;
632         spin_lock(&zone->lock);
633         zone->all_unreclaimable = 0;
634         zone->pages_scanned = 0;
636         while (to_free) {
637                 struct page *page;
638                 struct list_head *list;
640                 /*
641                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
642                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
643                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
644                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
645                  * lists
646                  */
647                 do {
648                         batch_free++;
649                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
650                                 migratetype = 0;
651                         list = &pcp->lists[migratetype];
652                 } while (list_empty(list));
654                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
655                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
656                         batch_free = to_free;
658                 do {
659                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
661                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
662                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
663                         list_del(&page->lru);
664                         mt = get_freepage_migratetype(page);
665                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
666                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
667                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
668                         if (likely(get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)) {
669                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
670                                 if (is_migrate_cma(mt))
671                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
672                         }
673                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
674         }
675         spin_unlock(&zone->lock);
678 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
679                                 int migratetype)
681         spin_lock(&zone->lock);
682         zone->all_unreclaimable = 0;
683         zone->pages_scanned = 0;
685         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
686         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
687                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
688         spin_unlock(&zone->lock);
691 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
693         int i;
694         int bad = 0;
696         trace_mm_page_free(page, order);
697         kmemcheck_free_shadow(page, order);
699         if (PageAnon(page))
700                 page->mapping = NULL;
701         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
702                 bad += free_pages_check(page + i);
703         if (bad)
704                 return false;
706         if (!PageHighMem(page)) {
707                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
708                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
709                                            PAGE_SIZE << order);
710         }
711         arch_free_page(page, order);
712         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
714         return true;
717 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
719         unsigned long flags;
720         int migratetype;
722         if (!free_pages_prepare(page, order))
723                 return;
725         local_irq_save(flags);
726         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
727         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
728         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
729         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
730         local_irq_restore(flags);
733 /*
734  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
735  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
736  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
737  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
738  * put_page_bootmem() to serialize writers.
739  */
740 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
742         unsigned int nr_pages = 1 << order;
743         unsigned int loop;
745         prefetchw(page);
746         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
747                 struct page *p = &page[loop];
749                 if (loop + 1 < nr_pages)
750                         prefetchw(p + 1);
751                 __ClearPageReserved(p);
752                 set_page_count(p, 0);
753         }
755         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
756         set_page_refcounted(page);
757         __free_pages(page, order);
760 #ifdef CONFIG_CMA
761 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
762 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
764         unsigned i = pageblock_nr_pages;
765         struct page *p = page;
767         do {
768                 __ClearPageReserved(p);
769                 set_page_count(p, 0);
770         } while (++p, --i);
772         set_page_refcounted(page);
773         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
774         __free_pages(page, pageblock_order);
775         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
776 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
777         if (PageHighMem(page))
778                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
779 #endif
781 #endif
783 /*
784  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
785  * Please do not alter this order without good reasons and regression
786  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
787  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
788  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
789  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
790  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
791  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
792  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
793  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
794  *
795  * -- nyc
796  */
797 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
798         int low, int high, struct free_area *area,
799         int migratetype)
801         unsigned long size = 1 << high;
803         while (high > low) {
804                 area--;
805                 high--;
806                 size >>= 1;
807                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
809 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
810                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
811                         /*
812                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
813                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
814                          * Corresponding page table entries will not be touched,
815                          * pages will stay not present in virtual address space
816                          */
817                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
818                         set_page_guard_flag(&page[size]);
819                         set_page_private(&page[size], high);
820                         /* Guard pages are not available for any usage */
821                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
822                                                   migratetype);
823                         continue;
824                 }
825 #endif
826                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
827                 area->nr_free++;
828                 set_page_order(&page[size], high);
829         }
832 /*
833  * This page is about to be returned from the page allocator
834  */
835 static inline int check_new_page(struct page *page)
837         if (unlikely(page_mapcount(page) |
838                 (page->mapping != NULL)  |
839                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
840                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
841                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
842                 bad_page(page);
843                 return 1;
844         }
845         return 0;
848 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
850         int i;
852         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
853                 struct page *p = page + i;
854                 if (unlikely(check_new_page(p)))
855                         return 1;
856         }
858         set_page_private(page, 0);
859         set_page_refcounted(page);
861         arch_alloc_page(page, order);
862         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
864         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
865                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
867         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
868                 prep_compound_page(page, order);
870         return 0;
873 /*
874  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
875  * the smallest available page from the freelists
876  */
877 static inline
878 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
879                                                 int migratetype)
881         unsigned int current_order;
882         struct free_area * area;
883         struct page *page;
885         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
886         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
887                 area = &(zone->free_area[current_order]);
888                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
889                         continue;
891                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
892                                                         struct page, lru);
893                 list_del(&page->lru);
894                 rmv_page_order(page);
895                 area->nr_free--;
896                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
897                 return page;
898         }
900         return NULL;
904 /*
905  * This array describes the order lists are fallen back to when
906  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
907  */
908 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
909         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
910         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
911 #ifdef CONFIG_CMA
912         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
913         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
914 #else
915         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
916 #endif
917         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
918         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
919 };
921 /*
922  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
923  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
924  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
925  */
926 int move_freepages(struct zone *zone,
927                           struct page *start_page, struct page *end_page,
928                           int migratetype)
930         struct page *page;
931         unsigned long order;
932         int pages_moved = 0;
934 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
935         /*
936          * page_zone is not safe to call in this context when
937          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
938          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
939          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
940          * grouping pages by mobility
941          */
942         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
943 #endif
945         for (page = start_page; page <= end_page;) {
946                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
947                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
949                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
950                         page++;
951                         continue;
952                 }
954                 if (!PageBuddy(page)) {
955                         page++;
956                         continue;
957                 }
959                 order = page_order(page);
960                 list_move(&page->lru,
961                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
962                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
963                 page += 1 << order;
964                 pages_moved += 1 << order;
965         }
967         return pages_moved;
970 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
971                                 int migratetype)
973         unsigned long start_pfn, end_pfn;
974         struct page *start_page, *end_page;
976         start_pfn = page_to_pfn(page);
977         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
978         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
979         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
980         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
982         /* Do not cross zone boundaries */
983         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
984                 start_page = page;
985         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
986                 return 0;
988         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
991 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
992                                         int start_order, int migratetype)
994         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
996         while (nr_pageblocks--) {
997                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
998                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
999         }
1002 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1003 static inline struct page *
1004 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1006         struct free_area * area;
1007         int current_order;
1008         struct page *page;
1009         int migratetype, i;
1011         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1012         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1013                                                 --current_order) {
1014                 for (i = 0;; i++) {
1015                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1017                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1018                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1019                                 break;
1021                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1022                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1023                                 continue;
1025                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1026                                         struct page, lru);
1027                         area->nr_free--;
1029                         /*
1030                          * If breaking a large block of pages, move all free
1031                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1032                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1033                          * aggressive about taking ownership of free pages
1034                          *
1035                          * On the other hand, never change migration
1036                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1037                          * pages on different free lists. We don't
1038                          * want unmovable pages to be allocated from
1039                          * MIGRATE_CMA areas.
1040                          */
1041                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1042                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1043                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1044                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1045                                 int pages;
1046                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1047                                                                 start_migratetype);
1049                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1050                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1051                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1052                                         set_pageblock_migratetype(page,
1053                                                                 start_migratetype);
1055                                 migratetype = start_migratetype;
1056                         }
1058                         /* Remove the page from the freelists */
1059                         list_del(&page->lru);
1060                         rmv_page_order(page);
1062                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1063                         if (current_order >= pageblock_order &&
1064                             !is_migrate_cma(migratetype))
1065                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1066                                                         start_migratetype);
1068                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1069                                is_migrate_cma(migratetype)
1070                              ? migratetype : start_migratetype);
1072                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1073                                 start_migratetype, migratetype);
1075                         return page;
1076                 }
1077         }
1079         return NULL;
1082 /*
1083  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1084  * Call me with the zone->lock already held.
1085  */
1086 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1087                                                 int migratetype)
1089         struct page *page;
1091 retry_reserve:
1092         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1094         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1095                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1097                 /*
1098                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1099                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1100                  * and we want just one call site
1101                  */
1102                 if (!page) {
1103                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1104                         goto retry_reserve;
1105                 }
1106         }
1108         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1109         return page;
1112 /*
1113  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1114  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1115  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1116  */
1117 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1118                         unsigned long count, struct list_head *list,
1119                         int migratetype, int cold)
1121         int mt = migratetype, i;
1123         spin_lock(&zone->lock);
1124         for (i = 0; i < count; ++i) {
1125                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1126                 if (unlikely(page == NULL))
1127                         break;
1129                 /*
1130                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1131                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1132                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1133                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1134                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1135                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1136                  * properly.
1137                  */
1138                 if (likely(cold == 0))
1139                         list_add(&page->lru, list);
1140                 else
1141                         list_add_tail(&page->lru, list);
1142                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1143                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1144                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1145                                 mt = migratetype;
1146                 }
1147                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1148                 list = &page->lru;
1149                 if (is_migrate_cma(mt))
1150                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1151                                               -(1 << order));
1152         }
1153         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1154         spin_unlock(&zone->lock);
1155         return i;
1158 #ifdef CONFIG_NUMA
1159 /*
1160  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1161  * currently executing processor on remote nodes after they have
1162  * expired.
1163  *
1164  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1165  * a single processor.
1166  */
1167 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1169         unsigned long flags;
1170         int to_drain;
1172         local_irq_save(flags);
1173         if (pcp->count >= pcp->batch)
1174                 to_drain = pcp->batch;
1175         else
1176                 to_drain = pcp->count;
1177         if (to_drain > 0) {
1178                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1179                 pcp->count -= to_drain;
1180         }
1181         local_irq_restore(flags);
1183 #endif
1185 /*
1186  * Drain pages of the indicated processor.
1187  *
1188  * The processor must either be the current processor and the
1189  * thread pinned to the current processor or a processor that
1190  * is not online.
1191  */
1192 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1194         unsigned long flags;
1195         struct zone *zone;
1197         for_each_populated_zone(zone) {
1198                 struct per_cpu_pageset *pset;
1199                 struct per_cpu_pages *pcp;
1201                 local_irq_save(flags);
1202                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1204                 pcp = &pset->pcp;
1205                 if (pcp->count) {
1206                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1207                         pcp->count = 0;
1208                 }
1209                 local_irq_restore(flags);
1210         }
1213 /*
1214  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1215  */
1216 void drain_local_pages(void *arg)
1218         drain_pages(smp_processor_id());
1221 /*
1222  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1223  *
1224  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1225  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1226  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1227  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1228  * before the call to on_each_cpu_mask().
1229  */
1230 void drain_all_pages(void)
1232         int cpu;
1233         struct per_cpu_pageset *pcp;
1234         struct zone *zone;
1236         /*
1237          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1238          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1239          */
1240         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1242         /*
1243          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1244          * as offline notification will cause the notified
1245          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1246          * disables preemption as part of its processing
1247          */
1248         for_each_online_cpu(cpu) {
1249                 bool has_pcps = false;
1250                 for_each_populated_zone(zone) {
1251                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1252                         if (pcp->pcp.count) {
1253                                 has_pcps = true;
1254                                 break;
1255                         }
1256                 }
1257                 if (has_pcps)
1258                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1259                 else
1260                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1261         }
1262         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1265 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1267 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1269         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1270         unsigned long flags;
1271         int order, t;
1272         struct list_head *curr;
1274         if (!zone->spanned_pages)
1275                 return;
1277         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1279         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1280         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1281                 if (pfn_valid(pfn)) {
1282                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1284                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1285                                 swsusp_unset_page_free(page);
1286                 }
1288         for_each_migratetype_order(order, t) {
1289                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1290                         unsigned long i;
1292                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1293                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1294                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1295                 }
1296         }
1297         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1299 #endif /* CONFIG_PM */
1301 /*
1302  * Free a 0-order page
1303  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1304  */
1305 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1307         struct zone *zone = page_zone(page);
1308         struct per_cpu_pages *pcp;
1309         unsigned long flags;
1310         int migratetype;
1312         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1313                 return;
1315         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1316         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1317         local_irq_save(flags);
1318         __count_vm_event(PGFREE);
1320         /*
1321          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1322          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1323          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1324          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1325          * excessively into the page allocator
1326          */
1327         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1328                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1329                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1330                         goto out;
1331                 }
1332                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1333         }
1335         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1336         if (cold)
1337                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1338         else
1339                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1340         pcp->count++;
1341         if (pcp->count >= pcp->high) {
1342                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1343                 pcp->count -= pcp->batch;
1344         }
1346 out:
1347         local_irq_restore(flags);
1350 /*
1351  * Free a list of 0-order pages
1352  */
1353 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1355         struct page *page, *next;
1357         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1358                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1359                 free_hot_cold_page(page, cold);
1360         }
1363 /*
1364  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1365  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1366  * Each sub-page must be freed individually.
1367  *
1368  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1369  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1370  */
1371 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1373         int i;
1375         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1376         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1378 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1379         /*
1380          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1381          * otherwise free the whole shadow.
1382          */
1383         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1384                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1385 #endif
1387         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1388                 set_page_refcounted(page + i);
1391 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1393         unsigned long watermark;
1394         struct zone *zone;
1395         int mt;
1397         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1399         zone = page_zone(page);
1400         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1402         if (mt != MIGRATE_ISOLATE) {
1403                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1404                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1405                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1406                         return 0;
1408                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1409         }
1411         /* Remove page from free list */
1412         list_del(&page->lru);
1413         zone->free_area[order].nr_free--;
1414         rmv_page_order(page);
1416         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1417         if (order >= pageblock_order - 1) {
1418                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1419                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1420                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1421                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1422                                 set_pageblock_migratetype(page,
1423                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1424                 }
1425         }
1427         return 1UL << order;
1430 /*
1431  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1432  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1433  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1434  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1435  * are enabled.
1436  *
1437  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1438  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1439  */
1440 int split_free_page(struct page *page)
1442         unsigned int order;
1443         int nr_pages;
1445         order = page_order(page);
1447         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1448         if (!nr_pages)
1449                 return 0;
1451         /* Split into individual pages */
1452         set_page_refcounted(page);
1453         split_page(page, order);
1454         return nr_pages;
1457 /*
1458  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1459  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1460  * or two.
1461  */
1462 static inline
1463 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1464                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1465                         int migratetype)
1467         unsigned long flags;
1468         struct page *page;
1469         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1471 again:
1472         if (likely(order == 0)) {
1473                 struct per_cpu_pages *pcp;
1474                 struct list_head *list;
1476                 local_irq_save(flags);
1477                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1478                 list = &pcp->lists[migratetype];
1479                 if (list_empty(list)) {
1480                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1481                                         pcp->batch, list,
1482                                         migratetype, cold);
1483                         if (unlikely(list_empty(list)))
1484                                 goto failed;
1485                 }
1487                 if (cold)
1488                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1489                 else
1490                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1492                 list_del(&page->lru);
1493                 pcp->count--;
1494         } else {
1495                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1496                         /*
1497                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1498                          *
1499                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1500                          * properly detect and handle allocation failures.
1501                          *
1502                          * We most definitely don't want callers attempting to
1503                          * allocate greater than order-1 page units with
1504                          * __GFP_NOFAIL.
1505                          */
1506                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1507                 }
1508                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1509                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1510                 spin_unlock(&zone->lock);
1511                 if (!page)
1512                         goto failed;
1513                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1514                                           get_pageblock_migratetype(page));
1515         }
1517         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1518         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1519         local_irq_restore(flags);
1521         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1522         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1523                 goto again;
1524         return page;
1526 failed:
1527         local_irq_restore(flags);
1528         return NULL;
1531 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1533 static struct {
1534         struct fault_attr attr;
1536         u32 ignore_gfp_highmem;
1537         u32 ignore_gfp_wait;
1538         u32 min_order;
1539 } fail_page_alloc = {
1540         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1541         .ignore_gfp_wait = 1,
1542         .ignore_gfp_highmem = 1,
1543         .min_order = 1,
1544 };
1546 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1548         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1550 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1552 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1554         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1555                 return false;
1556         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1557                 return false;
1558         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1559                 return false;
1560         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1561                 return false;
1563         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1566 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1568 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1570         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1571         struct dentry *dir;
1573         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1574                                         &fail_page_alloc.attr);
1575         if (IS_ERR(dir))
1576                 return PTR_ERR(dir);
1578         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1579                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1580                 goto fail;
1581         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1582                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1583                 goto fail;
1584         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1585                                 &fail_page_alloc.min_order))
1586                 goto fail;
1588         return 0;
1589 fail:
1590         debugfs_remove_recursive(dir);
1592         return -ENOMEM;
1595 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1597 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1599 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1601 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1603         return false;
1606 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1608 /*
1609  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1610  * of the allocation.
1611  */
1612 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1613                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1615         /* free_pages my go negative - that's OK */
1616         long min = mark;
1617         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1618         int o;
1620         free_pages -= (1 << order) - 1;
1621         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1622                 min -= min / 2;
1623         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1624                 min -= min / 4;
1625 #ifdef CONFIG_CMA
1626         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1627         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1628                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1629 #endif
1630         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1631                 return false;
1632         for (o = 0; o < order; o++) {
1633                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1634                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1636                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1637                 min >>= 1;
1639                 if (free_pages <= min)
1640                         return false;
1641         }
1642         return true;
1645 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1646                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1648         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1649                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1652 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1653                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1655         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1657         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1658                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1660         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1661                                                                 free_pages);
1664 #ifdef CONFIG_NUMA
1665 /*
1666  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1667  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1668  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1669  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1670  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1671  *
1672  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1673  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1674  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1675  *
1676  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1677  * nothing and returns NULL.
1678  *
1679  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1680  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1681  *
1682  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1683  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1684  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1685  * quickly as we can.
1686  */
1687 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1689         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1690         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1692         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1693         if (!zlc)
1694                 return NULL;
1696         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1697                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1698                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1699         }
1701         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1702                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1703                                         &node_states[N_MEMORY];
1704         return allowednodes;
1707 /*
1708  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1709  * if it is worth looking at further for free memory:
1710  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1711  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1712  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1713  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1714  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1715  * else return false (zero) if it is not.
1716  *
1717  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1718  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1719  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1720  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1721  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1722  * into the second scan of the zonelist.
1723  *
1724  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1725  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1726  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1727  * unturned looking for a free page.
1728  */
1729 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1730                                                 nodemask_t *allowednodes)
1732         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1733         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1734         int n;                          /* node that zone *z is on */
1736         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1737         if (!zlc)
1738                 return 1;
1740         i = z - zonelist->_zonerefs;
1741         n = zlc->z_to_n[i];
1743         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1744         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1747 /*
1748  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1749  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1750  * from that zone don't waste time re-examining it.
1751  */
1752 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1754         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1755         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1757         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1758         if (!zlc)
1759                 return;
1761         i = z - zonelist->_zonerefs;
1763         set_bit(i, zlc->fullzones);
1766 /*
1767  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1768  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1769  */
1770 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1772         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1774         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1775         if (!zlc)
1776                 return;
1778         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1781 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1783         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1786 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1788         int i;
1790         for_each_online_node(i)
1791                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1792                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1793                 else
1794                         zone_reclaim_mode = 1;
1797 #else   /* CONFIG_NUMA */
1799 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1801         return NULL;
1804 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1805                                 nodemask_t *allowednodes)
1807         return 1;
1810 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1814 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1818 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1820         return true;
1823 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1826 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1828 /*
1829  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1830  * a page.
1831  */
1832 static struct page *
1833 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1834                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1835                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1837         struct zoneref *z;
1838         struct page *page = NULL;
1839         int classzone_idx;
1840         struct zone *zone;
1841         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1842         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1843         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1845         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1846 zonelist_scan:
1847         /*
1848          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1849          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1850          */
1851         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1852                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1853                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1854                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1855                                 continue;
1856                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1857                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1858                                 continue;
1859                 /*
1860                  * When allocating a page cache page for writing, we
1861                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1862                  * limit, such that no single zone holds more than its
1863                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1864                  * The dirty limits take into account the zone's
1865                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1866                  * should be able to balance it without having to
1867                  * write pages from its LRU list.
1868                  *
1869                  * This may look like it could increase pressure on
1870                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1871                  * before they are full.  But the pages that do spill
1872                  * over are limited as the lower zones are protected
1873                  * by this very same mechanism.  It should not become
1874                  * a practical burden to them.
1875                  *
1876                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1877                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1878                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1879                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1880                  * zones are together not big enough to reach the
1881                  * global limit.  The proper fix for these situations
1882                  * will require awareness of zones in the
1883                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1884                  */
1885                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1886                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1887                         goto this_zone_full;
1889                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1890                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1891                         unsigned long mark;
1892                         int ret;
1894                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1895                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1896                                     classzone_idx, alloc_flags))
1897                                 goto try_this_zone;
1899                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1900                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1901                                 /*
1902                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1903                                  * and before considering the first zone allowed
1904                                  * by the cpuset.
1905                                  */
1906                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1907                                 zlc_active = 1;
1908                                 did_zlc_setup = 1;
1909                         }
1911                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1912                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1913                                 goto this_zone_full;
1915                         /*
1916                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1917                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1918                          */
1919                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1920                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1921                                 continue;
1923                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1924                         switch (ret) {
1925                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1926                                 /* did not scan */
1927                                 continue;
1928                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1929                                 /* scanned but unreclaimable */
1930                                 continue;
1931                         default:
1932                                 /* did we reclaim enough */
1933                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1934                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1935                                         goto this_zone_full;
1936                         }
1937                 }
1939 try_this_zone:
1940                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1941                                                 gfp_mask, migratetype);
1942                 if (page)
1943                         break;
1944 this_zone_full:
1945                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1946                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1947         }
1949         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1950                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1951                 zlc_active = 0;
1952                 goto zonelist_scan;
1953         }
1955         if (page)
1956                 /*
1957                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1958                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1959                  * that the caller is taking steps that will free more
1960                  * memory. The caller should avoid the page being used
1961                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1962                  */
1963                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1965         return page;
1968 /*
1969  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1970  * meminfo in irq context.
1971  */
1972 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1974         bool ret = false;
1976 #if NODES_SHIFT > 8
1977         ret = in_interrupt();
1978 #endif
1979         return ret;
1982 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1983                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1984                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1986 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1988         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1990         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1991             debug_guardpage_minorder() > 0)
1992                 return;
1994         /*
1995          * This documents exceptions given to allocations in certain
1996          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1997          * of allowed nodes.
1998          */
1999         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2000                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2001                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2002                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2003         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2004                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2006         if (fmt) {
2007                 struct va_format vaf;
2008                 va_list args;
2010                 va_start(args, fmt);
2012                 vaf.fmt = fmt;
2013                 vaf.va = &args;
2015                 pr_warn("%pV", &vaf);
2017                 va_end(args);
2018         }
2020         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2021                 current->comm, order, gfp_mask);
2023         dump_stack();
2024         if (!should_suppress_show_mem())
2025                 show_mem(filter);
2028 static inline int
2029 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2030                                 unsigned long did_some_progress,
2031                                 unsigned long pages_reclaimed)
2033         /* Do not loop if specifically requested */
2034         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2035                 return 0;
2037         /* Always retry if specifically requested */
2038         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2039                 return 1;
2041         /*
2042          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2043          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2044          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2045          */
2046         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2047                 return 0;
2049         /*
2050          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2051          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2052          * implementations.
2053          */
2054         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2055                 return 1;
2057         /*
2058          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2059          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2060          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2061          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2062          * allocation still fails, we stop retrying.
2063          */
2064         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2065                 return 1;
2067         return 0;
2070 static inline struct page *
2071 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2072         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2073         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2074         int migratetype)
2076         struct page *page;
2078         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2079         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2080                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2081                 return NULL;
2082         }
2084         /*
2085          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2086          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2087          * we're still under heavy pressure.
2088          */
2089         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2090                 order, zonelist, high_zoneidx,
2091                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2092                 preferred_zone, migratetype);
2093         if (page)
2094                 goto out;
2096         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2097                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2098                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2099                         goto out;
2100                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2101                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2102                         goto out;
2103                 /*
2104                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2105                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2106                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2107                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2108                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2109                  */
2110                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2111                         goto out;
2112         }
2113         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2114         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2116 out:
2117         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2118         return page;
2121 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2122 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2123 static struct page *
2124 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2125         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2126         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2127         int migratetype, bool sync_migration,
2128         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2129         unsigned long *did_some_progress)
2131         if (!order)
2132                 return NULL;
2134         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2135                 *deferred_compaction = true;
2136                 return NULL;
2137         }
2139         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2140         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2141                                                 nodemask, sync_migration,
2142                                                 contended_compaction);
2143         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2145         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2146                 struct page *page;
2148                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2149                 drain_pages(get_cpu());
2150                 put_cpu();
2152                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2153                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2154                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2155                                 preferred_zone, migratetype);
2156                 if (page) {
2157                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2158                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2159                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2160                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2161                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2162                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2163                         return page;
2164                 }
2166                 /*
2167                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2168                  * The most likely reason is that pages exist,
2169                  * but not enough to satisfy watermarks.
2170                  */
2171                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2173                 /*
2174                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2175                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2176                  */
2177                 if (sync_migration)
2178                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2180                 cond_resched();
2181         }
2183         return NULL;
2185 #else
2186 static inline struct page *
2187 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2188         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2189         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2190         int migratetype, bool sync_migration,
2191         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2192         unsigned long *did_some_progress)
2194         return NULL;
2196 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2198 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2199 static int
2200 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2201                   nodemask_t *nodemask)
2203         struct reclaim_state reclaim_state;
2204         int progress;
2206         cond_resched();
2208         /* We now go into synchronous reclaim */
2209         cpuset_memory_pressure_bump();
2210         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2211         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2212         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2213         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2215         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2217         current->reclaim_state = NULL;
2218         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2219         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2221         cond_resched();
2223         return progress;
2226 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2227 static inline struct page *
2228 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2229         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2230         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2231         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2233         struct page *page = NULL;
2234         bool drained = false;
2236         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2237                                                nodemask);
2238         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2239                 return NULL;
2241         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2242         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2243                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2245 retry:
2246         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2247                                         zonelist, high_zoneidx,
2248                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2249                                         preferred_zone, migratetype);
2251         /*
2252          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2253          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2254          */
2255         if (!page && !drained) {
2256                 drain_all_pages();
2257                 drained = true;
2258                 goto retry;
2259         }
2261         return page;
2264 /*
2265  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2266  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2267  */
2268 static inline struct page *
2269 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2270         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2271         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2272         int migratetype)
2274         struct page *page;
2276         do {
2277                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2278                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2279                         preferred_zone, migratetype);
2281                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2282                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2283         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2285         return page;
2288 static inline
2289 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2290                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2291                                                 enum zone_type classzone_idx)
2293         struct zoneref *z;
2294         struct zone *zone;
2296         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2297                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2300 static inline int
2301 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2303         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2304         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2306         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2307         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2309         /*
2310          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2311          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2312          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2313          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2314          */
2315         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2317         if (!wait) {
2318                 /*
2319                  * Not worth trying to allocate harder for
2320                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2321                  */
2322                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2323                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2324                 /*
2325                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2326                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2327                  */
2328                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2329         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2330                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2332         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2333                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2334                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2335                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2336                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2337                 else if (!in_interrupt() &&
2338                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2339                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2340                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2341         }
2342 #ifdef CONFIG_CMA
2343         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2344                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2345 #endif
2346         return alloc_flags;
2349 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2351         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2354 static inline struct page *
2355 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2356         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2357         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2358         int migratetype)
2360         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2361         struct page *page = NULL;
2362         int alloc_flags;
2363         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2364         unsigned long did_some_progress;
2365         bool sync_migration = false;
2366         bool deferred_compaction = false;
2367         bool contended_compaction = false;
2369         /*
2370          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2371          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2372          * be using allocators in order of preference for an area that is
2373          * too large.
2374          */
2375         if (order >= MAX_ORDER) {
2376                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2377                 return NULL;
2378         }
2380         /*
2381          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2382          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2383          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2384          * using a larger set of nodes after it has established that the
2385          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2386          * over allocated.
2387          */
2388         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2389                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2390                 goto nopage;
2392 restart:
2393         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2394                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2395                                                 zone_idx(preferred_zone));
2397         /*
2398          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2399          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2400          * to how we want to proceed.
2401          */
2402         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2404         /*
2405          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2406          * cpusets.
2407          */
2408         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2409                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2410                                         &preferred_zone);
2412 rebalance:
2413         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2414         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2415                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2416                         preferred_zone, migratetype);
2417         if (page)
2418                 goto got_pg;
2420         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2421         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2422                 /*
2423                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2424                  * the allocation is high priority and these type of
2425                  * allocations are system rather than user orientated
2426                  */
2427                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2429                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2430                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2431                                 preferred_zone, migratetype);
2432                 if (page) {
2433                         goto got_pg;
2434                 }
2435         }
2437         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2438         if (!wait)
2439                 goto nopage;
2441         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2442         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2443                 goto nopage;
2445         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2446         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2447                 goto nopage;
2449         /*
2450          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2451          * attempts after direct reclaim are synchronous
2452          */
2453         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2454                                         zonelist, high_zoneidx,
2455                                         nodemask,
2456                                         alloc_flags, preferred_zone,
2457                                         migratetype, sync_migration,
2458                                         &contended_compaction,
2459                                         &deferred_compaction,
2460                                         &did_some_progress);
2461         if (page)
2462                 goto got_pg;
2463         sync_migration = true;
2465         /*
2466          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2467          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2468          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2469          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2470          */
2471         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2472                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2473                 goto nopage;
2475         /* Try direct reclaim and then allocating */
2476         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2477                                         zonelist, high_zoneidx,
2478                                         nodemask,
2479                                         alloc_flags, preferred_zone,
2480                                         migratetype, &did_some_progress);
2481         if (page)
2482                 goto got_pg;
2484         /*
2485          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2486          * running out of options and have to consider going OOM
2487          */
2488         if (!did_some_progress) {
2489                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2490                         if (oom_killer_disabled)
2491                                 goto nopage;
2492                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2493                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2494                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2495                                 goto nopage;
2496                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2497                                         zonelist, high_zoneidx,
2498                                         nodemask, preferred_zone,
2499                                         migratetype);
2500                         if (page)
2501                                 goto got_pg;
2503                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2504                                 /*
2505                                  * The oom killer is not called for high-order
2506                                  * allocations that may fail, so if no progress
2507                                  * is being made, there are no other options and
2508                                  * retrying is unlikely to help.
2509                                  */
2510                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2511                                         goto nopage;
2512                                 /*
2513                                  * The oom killer is not called for lowmem
2514                                  * allocations to prevent needlessly killing
2515                                  * innocent tasks.
2516                                  */
2517                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2518                                         goto nopage;
2519                         }
2521                         goto restart;
2522                 }
2523         }
2525         /* Check if we should retry the allocation */
2526         pages_reclaimed += did_some_progress;
2527         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2528                                                 pages_reclaimed)) {
2529                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2530                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2531                 goto rebalance;
2532         } else {
2533                 /*
2534                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2535                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2536                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2537                  */
2538                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2539                                         zonelist, high_zoneidx,
2540                                         nodemask,
2541                                         alloc_flags, preferred_zone,
2542                                         migratetype, sync_migration,
2543                                         &contended_compaction,
2544                                         &deferred_compaction,
2545                                         &did_some_progress);
2546                 if (page)
2547                         goto got_pg;
2548         }
2550 nopage:
2551         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2552         return page;
2553 got_pg:
2554         if (kmemcheck_enabled)
2555                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2557         return page;
2560 /*
2561  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2562  */
2563 struct page *
2564 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2565                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2567         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2568         struct zone *preferred_zone;
2569         struct page *page = NULL;
2570         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2571         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2572         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2573         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2575         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2577         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2579         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2581         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2582                 return NULL;
2584         /*
2585          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2586          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2587          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2588          */
2589         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2590                 return NULL;
2592         /*
2593          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2594          * verified in the (always inline) callee
2595          */
2596         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2597                 return NULL;
2599 retry_cpuset:
2600         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2602         /* The preferred zone is used for statistics later */
2603         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2604                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2605                                 &preferred_zone);
2606         if (!preferred_zone)
2607                 goto out;
2609 #ifdef CONFIG_CMA
2610         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2611                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2612 #endif
2613         /* First allocation attempt */
2614         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2615                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2616                         preferred_zone, migratetype);
2617         if (unlikely(!page))
2618                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2619                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2620                                 preferred_zone, migratetype);
2622         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2624 out:
2625         /*
2626          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2627          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2628          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2629          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2630          */
2631         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2632                 goto retry_cpuset;
2634         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2636         return page;
2638 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2640 /*
2641  * Common helper functions.
2642  */
2643 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2645         struct page *page;
2647         /*
2648          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2649          * a highmem page
2650          */
2651         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2653         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2654         if (!page)
2655                 return 0;
2656         return (unsigned long) page_address(page);
2658 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2660 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2662         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2664 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2666 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2668         if (put_page_testzero(page)) {
2669                 if (order == 0)
2670                         free_hot_cold_page(page, 0);
2671                 else
2672                         __free_pages_ok(page, order);
2673         }
2676 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2678 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2680         if (addr != 0) {
2681                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2682                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2683         }
2686 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2688 /*
2689  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2690  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2691  *
2692  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2693  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2694  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2695  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2696  *
2697  * The caller knows better which flags it relies on.
2698  */
2699 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2701         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2702         __free_pages(page, order);
2705 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2707         if (addr != 0) {
2708                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2709                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2710         }
2713 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2715         if (addr) {
2716                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2717                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2719                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2720                 while (used < alloc_end) {
2721                         free_page(used);
2722                         used += PAGE_SIZE;
2723                 }
2724         }
2725         return (void *)addr;
2728 /**
2729  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2730  * @size: the number of bytes to allocate
2731  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2732  *
2733  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2734  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2735  * allocate memory in power-of-two pages.
2736  *
2737  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2738  *
2739  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2740  */
2741 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2743         unsigned int order = get_order(size);
2744         unsigned long addr;
2746         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2747         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2749 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2751 /**
2752  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2753  *                         pages on a node.
2754  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2755  * @size: the number of bytes to allocate
2756  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2757  *
2758  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2759  * back.
2760  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2761  * but is not exact.
2762  */
2763 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2765         unsigned order = get_order(size);
2766         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2767         if (!p)
2768                 return NULL;
2769         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2771 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2773 /**
2774  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2775  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2776  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2777  *
2778  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2779  */
2780 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2782         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2783         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2785         while (addr < end) {
2786                 free_page(addr);
2787                 addr += PAGE_SIZE;
2788         }
2790 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2792 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2794         struct zoneref *z;
2795         struct zone *zone;
2797         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2798         unsigned int sum = 0;
2800         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2802         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2803                 unsigned long size = zone->present_pages;
2804                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2805                 if (size > high)
2806                         sum += size - high;
2807         }
2809         return sum;
2812 /*
2813  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2814  */
2815 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2817         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2819 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2821 /*
2822  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2823  */
2824 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2826         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2829 static inline void show_node(struct zone *zone)
2831         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2832                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2835 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2837         val->totalram = totalram_pages;
2838         val->sharedram = 0;
2839         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2840         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2841         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2842         val->freehigh = nr_free_highpages();
2843         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2846 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2848 #ifdef CONFIG_NUMA
2849 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2851         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2853         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2854         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2855 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2856         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2857         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2858                         NR_FREE_PAGES);
2859 #else
2860         val->totalhigh = 0;
2861         val->freehigh = 0;
2862 #endif
2863         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2865 #endif
2867 /*
2868  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2869  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2870  */
2871 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2873         bool ret = false;
2874         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2876         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2877                 goto out;
2879         do {
2880                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2881                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2882         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2883 out:
2884         return ret;
2887 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2889 static void show_migration_types(unsigned char type)
2891         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2892                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2893                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2894                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2895                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2896 #ifdef CONFIG_CMA
2897                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2898 #endif
2899                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2900         };
2901         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2902         char *p = tmp;
2903         int i;
2905         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2906                 if (type & (1 << i))
2907                         *p++ = types[i];
2908         }
2910         *p = '\0';
2911         printk("(%s) ", tmp);
2914 /*
2915  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2916  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2917  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2918  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2919  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2920  */
2921 void show_free_areas(unsigned int filter)
2923         int cpu;
2924         struct zone *zone;
2926         for_each_populated_zone(zone) {
2927                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2928                         continue;
2929                 show_node(zone);
2930                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2932                 for_each_online_cpu(cpu) {
2933                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2935                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2937                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2938                                cpu, pageset->pcp.high,
2939                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2940                 }
2941         }
2943         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2944                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2945                 " unevictable:%lu"
2946                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2947                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2948                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2949                 " free_cma:%lu\n",
2950                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2951                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2952                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2953                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2954                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2955                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2956                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2957                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2958                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2959                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2960                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2961                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2962                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2963                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2964                 global_page_state(NR_SHMEM),
2965                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2966                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2967                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2969         for_each_populated_zone(zone) {
2970                 int i;
2972                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2973                         continue;
2974                 show_node(zone);
2975                 printk("%s"
2976                         " free:%lukB"
2977                         " min:%lukB"
2978                         " low:%lukB"
2979                         " high:%lukB"
2980                         " active_anon:%lukB"
2981                         " inactive_anon:%lukB"
2982                         " active_file:%lukB"
2983                         " inactive_file:%lukB"
2984                         " unevictable:%lukB"
2985                         " isolated(anon):%lukB"
2986                         " isolated(file):%lukB"
2987                         " present:%lukB"
2988                         " managed:%lukB"
2989                         " mlocked:%lukB"
2990                         " dirty:%lukB"
2991                         " writeback:%lukB"
2992                         " mapped:%lukB"
2993                         " shmem:%lukB"
2994                         " slab_reclaimable:%lukB"
2995                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2996                         " kernel_stack:%lukB"
2997                         " pagetables:%lukB"
2998                         " unstable:%lukB"
2999                         " bounce:%lukB"
3000                         " free_cma:%lukB"
3001                         " writeback_tmp:%lukB"
3002                         " pages_scanned:%lu"
3003                         " all_unreclaimable? %s"
3004                         "\n",
3005                         zone->name,
3006                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3007                         K(min_wmark_pages(zone)),
3008                         K(low_wmark_pages(zone)),
3009                         K(high_wmark_pages(zone)),
3010                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3011                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3012                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3013                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3014                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3015                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3016                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3017                         K(zone->present_pages),
3018                         K(zone->managed_pages),
3019                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3020                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3021                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3022                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3023                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3024                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3025                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3026                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3027                                 THREAD_SIZE / 1024,
3028                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3029                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3030                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3031                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3032                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3033                         zone->pages_scanned,
3034                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3035                         );
3036                 printk("lowmem_reserve[]:");
3037                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3038                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3039                 printk("\n");
3040         }
3042         for_each_populated_zone(zone) {
3043                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3044                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3046                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3047                         continue;
3048                 show_node(zone);
3049                 printk("%s: ", zone->name);
3051                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3052                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3053                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3054                         int type;
3056                         nr[order] = area->nr_free;
3057                         total += nr[order] << order;
3059                         types[order] = 0;
3060                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3061                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3062                                         types[order] |= 1 << type;
3063                         }
3064                 }
3065                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3066                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3067                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3068                         if (nr[order])
3069                                 show_migration_types(types[order]);
3070                 }
3071                 printk("= %lukB\n", K(total));
3072         }
3074         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3076         show_swap_cache_info();
3079 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3081         zoneref->zone = zone;
3082         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3085 /*
3086  * Builds allocation fallback zone lists.
3087  *
3088  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3089  */
3090 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3091                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3093         struct zone *zone;
3095         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3096         zone_type++;
3098         do {
3099                 zone_type--;
3100                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3101                 if (populated_zone(zone)) {
3102                         zoneref_set_zone(zone,
3103                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3104                         check_highest_zone(zone_type);
3105                 }
3107         } while (zone_type);
3108         return nr_zones;
3112 /*
3113  *  zonelist_order:
3114  *  0 = automatic detection of better ordering.
3115  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3116  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3117  *
3118  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3119  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3120  */
3121 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3122 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3123 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3125 /* zonelist order in the kernel.
3126  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3127  */
3128 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3129 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3132 #ifdef CONFIG_NUMA
3133 /* The value user specified ....changed by config */
3134 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3135 /* string for sysctl */
3136 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3137 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3139 /*
3140  * interface for configure zonelist ordering.
3141  * command line option "numa_zonelist_order"
3142  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3143  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3144  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3145  */
3147 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3149         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3150                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3151         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3152                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3153         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3154                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3155         } else {
3156                 printk(KERN_WARNING
3157                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3158                         "%s\n", s);
3159                 return -EINVAL;
3160         }
3161         return 0;
3164 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3166         int ret;
3168         if (!s)
3169                 return 0;
3171         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3172         if (ret == 0)
3173                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3175         return ret;
3177 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3179 /*
3180  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3181  */
3182 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3183                 void __user *buffer, size_t *length,
3184                 loff_t *ppos)
3186         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3187         int ret;
3188         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3190         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3191         if (write)
3192                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3193         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3194         if (ret)
3195                 goto out;
3196         if (write) {
3197                 int oldval = user_zonelist_order;
3198                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3199                         /*
3200                          * bogus value.  restore saved string
3201                          */
3202                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3203                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3204                         user_zonelist_order = oldval;
3205                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3206                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3207                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3208                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3209                 }
3210         }
3211 out:
3212         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3213         return ret;
3217 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3218 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3220 /**
3221  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3222  * @node: node whose fallback list we're appending
3223  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3224  *
3225  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3226  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3227  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3228  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3229  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3230  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3231  * on them otherwise.
3232  * It returns -1 if no node is found.
3233  */
3234 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3236         int n, val;
3237         int min_val = INT_MAX;
3238         int best_node = -1;
3239         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3241         /* Use the local node if we haven't already */
3242         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3243                 node_set(node, *used_node_mask);
3244                 return node;
3245         }
3247         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3249                 /* Don't want a node to appear more than once */
3250                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3251                         continue;
3253                 /* Use the distance array to find the distance */
3254                 val = node_distance(node, n);
3256                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3257                 val += (n < node);
3259                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3260                 tmp = cpumask_of_node(n);
3261                 if (!cpumask_empty(tmp))
3262                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3264                 /* Slight preference for less loaded node */
3265                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3266                 val += node_load[n];
3268                 if (val < min_val) {
3269                         min_val = val;
3270                         best_node = n;
3271                 }
3272         }
3274         if (best_node >= 0)
3275                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3277         return best_node;
3281 /*
3282  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3283  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3284  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3285  */
3286 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3288         int j;
3289         struct zonelist *zonelist;
3291         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3292         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3293                 ;
3294         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3295                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3296         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3297         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3300 /*
3301  * Build gfp_thisnode zonelists
3302  */
3303 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3305         int j;
3306         struct zonelist *zonelist;
3308         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3309         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3310         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3311         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3314 /*
3315  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3316  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3317  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3318  * may still exist in local DMA zone.
3319  */
3320 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3322 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3324         int pos, j, node;
3325         int zone_type;          /* needs to be signed */
3326         struct zone *z;
3327         struct zonelist *zonelist;
3329         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3330         pos = 0;
3331         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3332                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3333                         node = node_order[j];
3334                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3335                         if (populated_zone(z)) {
3336                                 zoneref_set_zone(z,
3337                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3338                                 check_highest_zone(zone_type);
3339                         }
3340                 }
3341         }
3342         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3343         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3346 static int default_zonelist_order(void)
3348         int nid, zone_type;
3349         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3350         struct zone *z;
3351         int average_size;
3352         /*
3353          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3354          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3355          * into OOM very easily.
3356          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3357          */
3358         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3359         low_kmem_size = 0;
3360         total_size = 0;
3361         for_each_online_node(nid) {
3362                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3363                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3364                         if (populated_zone(z)) {
3365                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3366                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3367                                 total_size += z->present_pages;
3368                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3369                                 /*
3370                                  * If any node has only lowmem, then node order
3371                                  * is preferred to allow kernel allocations
3372                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3373                                  * on other nodes when there is an abundance of
3374                                  * lowmem available to allocate from.
3375                                  */
3376                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3377                         }
3378                 }
3379         }
3380         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3381             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3382                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3383         /*
3384          * look into each node's config.
3385          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3386          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3387          */
3388         average_size = total_size /
3389                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3390         for_each_online_node(nid) {
3391                 low_kmem_size = 0;
3392                 total_size = 0;
3393                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3394                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3395                         if (populated_zone(z)) {
3396                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3397                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3398                                 total_size += z->present_pages;
3399                         }
3400                 }
3401                 if (low_kmem_size &&
3402                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3403                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3404                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3405         }
3406         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3409 static void set_zonelist_order(void)
3411         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3412                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3413         else
3414                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3417 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3419         int j, node, load;
3420         enum zone_type i;
3421         nodemask_t used_mask;
3422         int local_node, prev_node;
3423         struct zonelist *zonelist;
3424         int order = current_zonelist_order;
3426         /* initialize zonelists */
3427         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3428                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3429                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3430                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3431         }
3433         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3434         local_node = pgdat->node_id;
3435         load = nr_online_nodes;
3436         prev_node = local_node;
3437         nodes_clear(used_mask);
3439         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3440         j = 0;
3442         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3443                 /*
3444                  * We don't want to pressure a particular node.
3445                  * So adding penalty to the first node in same
3446                  * distance group to make it round-robin.
3447                  */
3448                 if (node_distance(local_node, node) !=
3449                     node_distance(local_node, prev_node))
3450                         node_load[node] = load;
3452                 prev_node = node;
3453                 load--;
3454                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3455                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3456                 else
3457                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3458         }
3460         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3461                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3462                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3463         }
3465         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3468 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3469 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3471         struct zonelist *zonelist;
3472         struct zonelist_cache *zlc;
3473         struct zoneref *z;
3475         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3476         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3477         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3478         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3479                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3482 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3483 /*
3484  * Return node id of node used for "local" allocations.
3485  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3486  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3487  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3488  */
3489 int local_memory_node(int node)
3491         struct zone *zone;
3493         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3494                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3495                                    NULL,
3496                                    &zone);
3497         return zone->node;
3499 #endif
3501 #else   /* CONFIG_NUMA */
3503 static void set_zonelist_order(void)
3505         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3508 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3510         int node, local_node;
3511         enum zone_type j;
3512         struct zonelist *zonelist;
3514         local_node = pgdat->node_id;
3516         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3517         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3519         /*
3520          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3521          * of all the other nodes.
3522          * We don't want to pressure a particular node, so when
3523          * building the zones for node N, we make sure that the
3524          * zones coming right after the local ones are those from
3525          * node N+1 (modulo N)
3526          */
3527         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3528                 if (!node_online(node))
3529                         continue;
3530                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3531                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3532         }
3533         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3534                 if (!node_online(node))
3535                         continue;
3536                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3537                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3538         }
3540         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3541         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3544 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3545 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3547         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3550 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3552 /*
3553  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3554  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3555  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3556  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3557  * with interrupts disabled.
3558  *
3559  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3560  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3561  * hotplugged processors.
3562  *
3563  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3564  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3565  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3566  */
3567 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3568 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3569 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3571 /*
3572  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3573  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3574  */
3575 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3577 /* return values int ....just for stop_machine() */
3578 static int __build_all_zonelists(void *data)
3580         int nid;
3581         int cpu;
3582         pg_data_t *self = data;
3584 #ifdef CONFIG_NUMA
3585         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3586 #endif
3588         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3589                 build_zonelists(self);
3590                 build_zonelist_cache(self);
3591         }
3593         for_each_online_node(nid) {
3594                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3596                 build_zonelists(pgdat);
3597                 build_zonelist_cache(pgdat);
3598         }
3600         /*
3601          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3602          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3603          * each zone will be allocated later when the per cpu
3604          * allocator is available.
3605          *
3606          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3607          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3608          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3609          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3610          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3611          * (a chicken-egg dilemma).
3612          */
3613         for_each_possible_cpu(cpu) {
3614                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3616 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3617                 /*
3618                  * We now know the "local memory node" for each node--
3619                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3620                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3621                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3622                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3623                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3624                  */
3625                 if (cpu_online(cpu))
3626                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3627 #endif
3628         }
3630         return 0;
3633 /*
3634  * Called with zonelists_mutex held always
3635  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3636  */
3637 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3639         set_zonelist_order();
3641         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3642                 __build_all_zonelists(NULL);
3643                 mminit_verify_zonelist();
3644                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3645         } else {
3646                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3647                    of zonelist */
3648 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3649                 if (zone)
3650                         setup_zone_pageset(zone);
3651 #endif
3652                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3653                 /* cpuset refresh routine should be here */
3654         }
3655         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3656         /*
3657          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3658          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3659          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3660          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3661          * disabled and enable it later
3662          */
3663         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3664                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3665         else
3666                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3668         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3669                 "Total pages: %ld\n",
3670                         nr_online_nodes,
3671                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3672                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3673                         vm_total_pages);
3674 #ifdef CONFIG_NUMA
3675         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3676 #endif
3679 /*
3680  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3681  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3682  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3683  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3684  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3685  * conservative, even though it seems large.
3686  *
3687  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3688  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3689  */
3690 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3692 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3693 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3695         unsigned long size = 1;
3697         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3699         while (size < pages)
3700                 size <<= 1;
3702         /*
3703          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3704          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3705          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3706          */
3707         size = min(size, 4096UL);
3709         return max(size, 4UL);
3711 #else
3712 /*
3713  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3714  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3715  *
3716  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3717  *
3718  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3719  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3720  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3721  *
3722  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3723  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3724  *
3725  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3726  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3727  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3728  */
3729 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3731         return 4096UL;
3733 #endif
3735 /*
3736  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3737  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3738  * hash function before the remainder is taken.
3739  */
3740 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3742         return ffz(~size);
3745 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3747 /*
3748  * Check if a pageblock contains reserved pages
3749  */
3750 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3752         unsigned long pfn;
3754         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3755                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3756                         return 1;
3757         }
3758         return 0;
3761 /*
3762  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3763  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3764  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3765  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3766  * blocks as reclaim kicks in
3767  */
3768 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3770         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3771         struct page *page;
3772         unsigned long block_migratetype;
3773         int reserve;
3775         /*
3776          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3777          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3778          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3779          * the block.
3780          */
3781         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3782         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3783         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3784         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3785                                                         pageblock_order;
3787         /*
3788          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3789          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3790          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3791          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3792          * future allocation of hugepages at runtime.
3793          */
3794         reserve = min(2, reserve);
3796         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3797                 if (!pfn_valid(pfn))
3798               &nbs