]> Gitweb @ Texas Instruments - Open Source Git Repositories - git.TI.com/gitweb - android-sdk/kernel-video.git/blob - mm/page_alloc.c
Merge branch 'v4l_for_linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mchehab...
[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;
777 #endif
779 /*
780  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
781  * Please do not alter this order without good reasons and regression
782  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
783  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
784  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
785  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
786  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
787  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
788  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
789  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
790  *
791  * -- nyc
792  */
793 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
794         int low, int high, struct free_area *area,
795         int migratetype)
797         unsigned long size = 1 << high;
799         while (high > low) {
800                 area--;
801                 high--;
802                 size >>= 1;
803                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
805 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
806                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
807                         /*
808                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
809                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
810                          * Corresponding page table entries will not be touched,
811                          * pages will stay not present in virtual address space
812                          */
813                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
814                         set_page_guard_flag(&page[size]);
815                         set_page_private(&page[size], high);
816                         /* Guard pages are not available for any usage */
817                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
818                                                   migratetype);
819                         continue;
820                 }
821 #endif
822                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
823                 area->nr_free++;
824                 set_page_order(&page[size], high);
825         }
828 /*
829  * This page is about to be returned from the page allocator
830  */
831 static inline int check_new_page(struct page *page)
833         if (unlikely(page_mapcount(page) |
834                 (page->mapping != NULL)  |
835                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
836                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
837                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
838                 bad_page(page);
839                 return 1;
840         }
841         return 0;
844 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
846         int i;
848         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
849                 struct page *p = page + i;
850                 if (unlikely(check_new_page(p)))
851                         return 1;
852         }
854         set_page_private(page, 0);
855         set_page_refcounted(page);
857         arch_alloc_page(page, order);
858         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
860         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
861                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
863         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
864                 prep_compound_page(page, order);
866         return 0;
869 /*
870  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
871  * the smallest available page from the freelists
872  */
873 static inline
874 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
875                                                 int migratetype)
877         unsigned int current_order;
878         struct free_area * area;
879         struct page *page;
881         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
882         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
883                 area = &(zone->free_area[current_order]);
884                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
885                         continue;
887                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
888                                                         struct page, lru);
889                 list_del(&page->lru);
890                 rmv_page_order(page);
891                 area->nr_free--;
892                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
893                 return page;
894         }
896         return NULL;
900 /*
901  * This array describes the order lists are fallen back to when
902  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
903  */
904 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
905         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
906         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
907 #ifdef CONFIG_CMA
908         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
909         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
910 #else
911         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
912 #endif
913         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
914         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
915 };
917 /*
918  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
919  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
920  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
921  */
922 int move_freepages(struct zone *zone,
923                           struct page *start_page, struct page *end_page,
924                           int migratetype)
926         struct page *page;
927         unsigned long order;
928         int pages_moved = 0;
930 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
931         /*
932          * page_zone is not safe to call in this context when
933          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
934          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
935          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
936          * grouping pages by mobility
937          */
938         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
939 #endif
941         for (page = start_page; page <= end_page;) {
942                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
943                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
945                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
946                         page++;
947                         continue;
948                 }
950                 if (!PageBuddy(page)) {
951                         page++;
952                         continue;
953                 }
955                 order = page_order(page);
956                 list_move(&page->lru,
957                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
958                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
959                 page += 1 << order;
960                 pages_moved += 1 << order;
961         }
963         return pages_moved;
966 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
967                                 int migratetype)
969         unsigned long start_pfn, end_pfn;
970         struct page *start_page, *end_page;
972         start_pfn = page_to_pfn(page);
973         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
974         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
975         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
976         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
978         /* Do not cross zone boundaries */
979         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
980                 start_page = page;
981         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
982                 return 0;
984         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
987 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
988                                         int start_order, int migratetype)
990         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
992         while (nr_pageblocks--) {
993                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
994                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
995         }
998 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
999 static inline struct page *
1000 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1002         struct free_area * area;
1003         int current_order;
1004         struct page *page;
1005         int migratetype, i;
1007         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1008         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1009                                                 --current_order) {
1010                 for (i = 0;; i++) {
1011                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1013                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1014                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1015                                 break;
1017                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1018                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1019                                 continue;
1021                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1022                                         struct page, lru);
1023                         area->nr_free--;
1025                         /*
1026                          * If breaking a large block of pages, move all free
1027                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1028                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1029                          * aggressive about taking ownership of free pages
1030                          *
1031                          * On the other hand, never change migration
1032                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1033                          * pages on different free lists. We don't
1034                          * want unmovable pages to be allocated from
1035                          * MIGRATE_CMA areas.
1036                          */
1037                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1038                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1039                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1040                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1041                                 int pages;
1042                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1043                                                                 start_migratetype);
1045                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1046                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1047                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1048                                         set_pageblock_migratetype(page,
1049                                                                 start_migratetype);
1051                                 migratetype = start_migratetype;
1052                         }
1054                         /* Remove the page from the freelists */
1055                         list_del(&page->lru);
1056                         rmv_page_order(page);
1058                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1059                         if (current_order >= pageblock_order &&
1060                             !is_migrate_cma(migratetype))
1061                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1062                                                         start_migratetype);
1064                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1065                                is_migrate_cma(migratetype)
1066                              ? migratetype : start_migratetype);
1068                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1069                                 start_migratetype, migratetype);
1071                         return page;
1072                 }
1073         }
1075         return NULL;
1078 /*
1079  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1080  * Call me with the zone->lock already held.
1081  */
1082 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1083                                                 int migratetype)
1085         struct page *page;
1087 retry_reserve:
1088         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1090         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1091                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1093                 /*
1094                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1095                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1096                  * and we want just one call site
1097                  */
1098                 if (!page) {
1099                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1100                         goto retry_reserve;
1101                 }
1102         }
1104         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1105         return page;
1108 /*
1109  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1110  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1111  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1112  */
1113 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1114                         unsigned long count, struct list_head *list,
1115                         int migratetype, int cold)
1117         int mt = migratetype, i;
1119         spin_lock(&zone->lock);
1120         for (i = 0; i < count; ++i) {
1121                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1122                 if (unlikely(page == NULL))
1123                         break;
1125                 /*
1126                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1127                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1128                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1129                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1130                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1131                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1132                  * properly.
1133                  */
1134                 if (likely(cold == 0))
1135                         list_add(&page->lru, list);
1136                 else
1137                         list_add_tail(&page->lru, list);
1138                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1139                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1140                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1141                                 mt = migratetype;
1142                 }
1143                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1144                 list = &page->lru;
1145                 if (is_migrate_cma(mt))
1146                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1147                                               -(1 << order));
1148         }
1149         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1150         spin_unlock(&zone->lock);
1151         return i;
1154 #ifdef CONFIG_NUMA
1155 /*
1156  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1157  * currently executing processor on remote nodes after they have
1158  * expired.
1159  *
1160  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1161  * a single processor.
1162  */
1163 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1165         unsigned long flags;
1166         int to_drain;
1168         local_irq_save(flags);
1169         if (pcp->count >= pcp->batch)
1170                 to_drain = pcp->batch;
1171         else
1172                 to_drain = pcp->count;
1173         if (to_drain > 0) {
1174                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1175                 pcp->count -= to_drain;
1176         }
1177         local_irq_restore(flags);
1179 #endif
1181 /*
1182  * Drain pages of the indicated processor.
1183  *
1184  * The processor must either be the current processor and the
1185  * thread pinned to the current processor or a processor that
1186  * is not online.
1187  */
1188 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1190         unsigned long flags;
1191         struct zone *zone;
1193         for_each_populated_zone(zone) {
1194                 struct per_cpu_pageset *pset;
1195                 struct per_cpu_pages *pcp;
1197                 local_irq_save(flags);
1198                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1200                 pcp = &pset->pcp;
1201                 if (pcp->count) {
1202                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1203                         pcp->count = 0;
1204                 }
1205                 local_irq_restore(flags);
1206         }
1209 /*
1210  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1211  */
1212 void drain_local_pages(void *arg)
1214         drain_pages(smp_processor_id());
1217 /*
1218  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1219  *
1220  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1221  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1222  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1223  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1224  * before the call to on_each_cpu_mask().
1225  */
1226 void drain_all_pages(void)
1228         int cpu;
1229         struct per_cpu_pageset *pcp;
1230         struct zone *zone;
1232         /*
1233          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1234          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1235          */
1236         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1238         /*
1239          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1240          * as offline notification will cause the notified
1241          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1242          * disables preemption as part of its processing
1243          */
1244         for_each_online_cpu(cpu) {
1245                 bool has_pcps = false;
1246                 for_each_populated_zone(zone) {
1247                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1248                         if (pcp->pcp.count) {
1249                                 has_pcps = true;
1250                                 break;
1251                         }
1252                 }
1253                 if (has_pcps)
1254                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1255                 else
1256                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1257         }
1258         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1261 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1263 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1265         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1266         unsigned long flags;
1267         int order, t;
1268         struct list_head *curr;
1270         if (!zone->spanned_pages)
1271                 return;
1273         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1275         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1276         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1277                 if (pfn_valid(pfn)) {
1278                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1280                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1281                                 swsusp_unset_page_free(page);
1282                 }
1284         for_each_migratetype_order(order, t) {
1285                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1286                         unsigned long i;
1288                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1289                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1290                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1291                 }
1292         }
1293         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1295 #endif /* CONFIG_PM */
1297 /*
1298  * Free a 0-order page
1299  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1300  */
1301 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1303         struct zone *zone = page_zone(page);
1304         struct per_cpu_pages *pcp;
1305         unsigned long flags;
1306         int migratetype;
1308         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1309                 return;
1311         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1312         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1313         local_irq_save(flags);
1314         __count_vm_event(PGFREE);
1316         /*
1317          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1318          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1319          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1320          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1321          * excessively into the page allocator
1322          */
1323         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1324                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1325                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1326                         goto out;
1327                 }
1328                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1329         }
1331         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1332         if (cold)
1333                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1334         else
1335                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1336         pcp->count++;
1337         if (pcp->count >= pcp->high) {
1338                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1339                 pcp->count -= pcp->batch;
1340         }
1342 out:
1343         local_irq_restore(flags);
1346 /*
1347  * Free a list of 0-order pages
1348  */
1349 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1351         struct page *page, *next;
1353         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1354                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1355                 free_hot_cold_page(page, cold);
1356         }
1359 /*
1360  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1361  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1362  * Each sub-page must be freed individually.
1363  *
1364  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1365  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1366  */
1367 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1369         int i;
1371         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1372         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1374 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1375         /*
1376          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1377          * otherwise free the whole shadow.
1378          */
1379         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1380                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1381 #endif
1383         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1384                 set_page_refcounted(page + i);
1387 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1389         unsigned long watermark;
1390         struct zone *zone;
1391         int mt;
1393         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1395         zone = page_zone(page);
1396         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1398         if (mt != MIGRATE_ISOLATE) {
1399                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1400                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1401                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1402                         return 0;
1404                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1405         }
1407         /* Remove page from free list */
1408         list_del(&page->lru);
1409         zone->free_area[order].nr_free--;
1410         rmv_page_order(page);
1412         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1413         if (order >= pageblock_order - 1) {
1414                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1415                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1416                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1417                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1418                                 set_pageblock_migratetype(page,
1419                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1420                 }
1421         }
1423         return 1UL << order;
1426 /*
1427  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1428  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1429  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1430  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1431  * are enabled.
1432  *
1433  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1434  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1435  */
1436 int split_free_page(struct page *page)
1438         unsigned int order;
1439         int nr_pages;
1441         order = page_order(page);
1443         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1444         if (!nr_pages)
1445                 return 0;
1447         /* Split into individual pages */
1448         set_page_refcounted(page);
1449         split_page(page, order);
1450         return nr_pages;
1453 /*
1454  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1455  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1456  * or two.
1457  */
1458 static inline
1459 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1460                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1461                         int migratetype)
1463         unsigned long flags;
1464         struct page *page;
1465         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1467 again:
1468         if (likely(order == 0)) {
1469                 struct per_cpu_pages *pcp;
1470                 struct list_head *list;
1472                 local_irq_save(flags);
1473                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1474                 list = &pcp->lists[migratetype];
1475                 if (list_empty(list)) {
1476                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1477                                         pcp->batch, list,
1478                                         migratetype, cold);
1479                         if (unlikely(list_empty(list)))
1480                                 goto failed;
1481                 }
1483                 if (cold)
1484                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1485                 else
1486                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1488                 list_del(&page->lru);
1489                 pcp->count--;
1490         } else {
1491                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1492                         /*
1493                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1494                          *
1495                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1496                          * properly detect and handle allocation failures.
1497                          *
1498                          * We most definitely don't want callers attempting to
1499                          * allocate greater than order-1 page units with
1500                          * __GFP_NOFAIL.
1501                          */
1502                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1503                 }
1504                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1505                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1506                 spin_unlock(&zone->lock);
1507                 if (!page)
1508                         goto failed;
1509                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1510                                           get_pageblock_migratetype(page));
1511         }
1513         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1514         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1515         local_irq_restore(flags);
1517         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1518         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1519                 goto again;
1520         return page;
1522 failed:
1523         local_irq_restore(flags);
1524         return NULL;
1527 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1529 static struct {
1530         struct fault_attr attr;
1532         u32 ignore_gfp_highmem;
1533         u32 ignore_gfp_wait;
1534         u32 min_order;
1535 } fail_page_alloc = {
1536         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1537         .ignore_gfp_wait = 1,
1538         .ignore_gfp_highmem = 1,
1539         .min_order = 1,
1540 };
1542 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1544         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1546 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1548 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1550         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1551                 return false;
1552         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1553                 return false;
1554         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1555                 return false;
1556         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1557                 return false;
1559         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1562 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1564 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1566         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1567         struct dentry *dir;
1569         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1570                                         &fail_page_alloc.attr);
1571         if (IS_ERR(dir))
1572                 return PTR_ERR(dir);
1574         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1575                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1576                 goto fail;
1577         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1578                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1579                 goto fail;
1580         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1581                                 &fail_page_alloc.min_order))
1582                 goto fail;
1584         return 0;
1585 fail:
1586         debugfs_remove_recursive(dir);
1588         return -ENOMEM;
1591 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1593 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1595 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1597 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1599         return false;
1602 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1604 /*
1605  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1606  * of the allocation.
1607  */
1608 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1609                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1611         /* free_pages my go negative - that's OK */
1612         long min = mark;
1613         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1614         int o;
1616         free_pages -= (1 << order) - 1;
1617         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1618                 min -= min / 2;
1619         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1620                 min -= min / 4;
1621 #ifdef CONFIG_CMA
1622         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1623         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1624                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1625 #endif
1626         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1627                 return false;
1628         for (o = 0; o < order; o++) {
1629                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1630                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1632                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1633                 min >>= 1;
1635                 if (free_pages <= min)
1636                         return false;
1637         }
1638         return true;
1641 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1642                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1644         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1645                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1648 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1649                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1651         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1653         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1654                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1656         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1657                                                                 free_pages);
1660 #ifdef CONFIG_NUMA
1661 /*
1662  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1663  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1664  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1665  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1666  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1667  *
1668  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1669  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1670  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1671  *
1672  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1673  * nothing and returns NULL.
1674  *
1675  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1676  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1677  *
1678  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1679  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1680  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1681  * quickly as we can.
1682  */
1683 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1685         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1686         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1688         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1689         if (!zlc)
1690                 return NULL;
1692         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1693                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1694                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1695         }
1697         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1698                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1699                                         &node_states[N_MEMORY];
1700         return allowednodes;
1703 /*
1704  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1705  * if it is worth looking at further for free memory:
1706  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1707  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1708  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1709  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1710  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1711  * else return false (zero) if it is not.
1712  *
1713  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1714  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1715  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1716  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1717  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1718  * into the second scan of the zonelist.
1719  *
1720  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1721  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1722  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1723  * unturned looking for a free page.
1724  */
1725 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1726                                                 nodemask_t *allowednodes)
1728         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1729         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1730         int n;                          /* node that zone *z is on */
1732         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1733         if (!zlc)
1734                 return 1;
1736         i = z - zonelist->_zonerefs;
1737         n = zlc->z_to_n[i];
1739         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1740         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1743 /*
1744  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1745  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1746  * from that zone don't waste time re-examining it.
1747  */
1748 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1750         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1751         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1753         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1754         if (!zlc)
1755                 return;
1757         i = z - zonelist->_zonerefs;
1759         set_bit(i, zlc->fullzones);
1762 /*
1763  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1764  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1765  */
1766 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1768         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1770         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1771         if (!zlc)
1772                 return;
1774         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1777 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1779         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1782 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1784         int i;
1786         for_each_online_node(i)
1787                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1788                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1789                 else
1790                         zone_reclaim_mode = 1;
1793 #else   /* CONFIG_NUMA */
1795 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1797         return NULL;
1800 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1801                                 nodemask_t *allowednodes)
1803         return 1;
1806 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1810 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1814 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1816         return true;
1819 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1822 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1824 /*
1825  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1826  * a page.
1827  */
1828 static struct page *
1829 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1830                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1831                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1833         struct zoneref *z;
1834         struct page *page = NULL;
1835         int classzone_idx;
1836         struct zone *zone;
1837         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1838         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1839         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1841         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1842 zonelist_scan:
1843         /*
1844          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1845          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1846          */
1847         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1848                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1849                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1850                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1851                                 continue;
1852                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1853                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1854                                 continue;
1855                 /*
1856                  * When allocating a page cache page for writing, we
1857                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1858                  * limit, such that no single zone holds more than its
1859                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1860                  * The dirty limits take into account the zone's
1861                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1862                  * should be able to balance it without having to
1863                  * write pages from its LRU list.
1864                  *
1865                  * This may look like it could increase pressure on
1866                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1867                  * before they are full.  But the pages that do spill
1868                  * over are limited as the lower zones are protected
1869                  * by this very same mechanism.  It should not become
1870                  * a practical burden to them.
1871                  *
1872                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1873                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1874                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1875                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1876                  * zones are together not big enough to reach the
1877                  * global limit.  The proper fix for these situations
1878                  * will require awareness of zones in the
1879                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1880                  */
1881                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1882                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1883                         goto this_zone_full;
1885                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1886                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1887                         unsigned long mark;
1888                         int ret;
1890                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1891                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1892                                     classzone_idx, alloc_flags))
1893                                 goto try_this_zone;
1895                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1896                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1897                                 /*
1898                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1899                                  * and before considering the first zone allowed
1900                                  * by the cpuset.
1901                                  */
1902                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1903                                 zlc_active = 1;
1904                                 did_zlc_setup = 1;
1905                         }
1907                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1908                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1909                                 goto this_zone_full;
1911                         /*
1912                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1913                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1914                          */
1915                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1916                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1917                                 continue;
1919                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1920                         switch (ret) {
1921                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1922                                 /* did not scan */
1923                                 continue;
1924                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1925                                 /* scanned but unreclaimable */
1926                                 continue;
1927                         default:
1928                                 /* did we reclaim enough */
1929                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1930                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1931                                         goto this_zone_full;
1932                         }
1933                 }
1935 try_this_zone:
1936                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1937                                                 gfp_mask, migratetype);
1938                 if (page)
1939                         break;
1940 this_zone_full:
1941                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1942                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1943         }
1945         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1946                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1947                 zlc_active = 0;
1948                 goto zonelist_scan;
1949         }
1951         if (page)
1952                 /*
1953                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1954                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1955                  * that the caller is taking steps that will free more
1956                  * memory. The caller should avoid the page being used
1957                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1958                  */
1959                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1961         return page;
1964 /*
1965  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1966  * meminfo in irq context.
1967  */
1968 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1970         bool ret = false;
1972 #if NODES_SHIFT > 8
1973         ret = in_interrupt();
1974 #endif
1975         return ret;
1978 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1979                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1980                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1982 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1984         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1986         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1987             debug_guardpage_minorder() > 0)
1988                 return;
1990         /*
1991          * This documents exceptions given to allocations in certain
1992          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1993          * of allowed nodes.
1994          */
1995         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1996                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1997                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1998                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1999         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2000                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2002         if (fmt) {
2003                 struct va_format vaf;
2004                 va_list args;
2006                 va_start(args, fmt);
2008                 vaf.fmt = fmt;
2009                 vaf.va = &args;
2011                 pr_warn("%pV", &vaf);
2013                 va_end(args);
2014         }
2016         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2017                 current->comm, order, gfp_mask);
2019         dump_stack();
2020         if (!should_suppress_show_mem())
2021                 show_mem(filter);
2024 static inline int
2025 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2026                                 unsigned long did_some_progress,
2027                                 unsigned long pages_reclaimed)
2029         /* Do not loop if specifically requested */
2030         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2031                 return 0;
2033         /* Always retry if specifically requested */
2034         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2035                 return 1;
2037         /*
2038          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2039          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2040          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2041          */
2042         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2043                 return 0;
2045         /*
2046          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2047          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2048          * implementations.
2049          */
2050         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2051                 return 1;
2053         /*
2054          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2055          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2056          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2057          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2058          * allocation still fails, we stop retrying.
2059          */
2060         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2061                 return 1;
2063         return 0;
2066 static inline struct page *
2067 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2068         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2069         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2070         int migratetype)
2072         struct page *page;
2074         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2075         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2076                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2077                 return NULL;
2078         }
2080         /*
2081          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2082          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2083          * we're still under heavy pressure.
2084          */
2085         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2086                 order, zonelist, high_zoneidx,
2087                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2088                 preferred_zone, migratetype);
2089         if (page)
2090                 goto out;
2092         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2093                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2094                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2095                         goto out;
2096                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2097                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2098                         goto out;
2099                 /*
2100                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2101                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2102                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2103                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2104                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2105                  */
2106                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2107                         goto out;
2108         }
2109         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2110         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2112 out:
2113         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2114         return page;
2117 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2118 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2119 static struct page *
2120 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2121         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2122         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2123         int migratetype, bool sync_migration,
2124         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2125         unsigned long *did_some_progress)
2127         if (!order)
2128                 return NULL;
2130         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2131                 *deferred_compaction = true;
2132                 return NULL;
2133         }
2135         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2136         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2137                                                 nodemask, sync_migration,
2138                                                 contended_compaction);
2139         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2141         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2142                 struct page *page;
2144                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2145                 drain_pages(get_cpu());
2146                 put_cpu();
2148                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2149                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2150                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2151                                 preferred_zone, migratetype);
2152                 if (page) {
2153                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2154                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2155                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2156                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2157                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2158                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2159                         return page;
2160                 }
2162                 /*
2163                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2164                  * The most likely reason is that pages exist,
2165                  * but not enough to satisfy watermarks.
2166                  */
2167                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2169                 /*
2170                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2171                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2172                  */
2173                 if (sync_migration)
2174                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2176                 cond_resched();
2177         }
2179         return NULL;
2181 #else
2182 static inline struct page *
2183 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2184         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2185         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2186         int migratetype, bool sync_migration,
2187         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2188         unsigned long *did_some_progress)
2190         return NULL;
2192 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2194 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2195 static int
2196 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2197                   nodemask_t *nodemask)
2199         struct reclaim_state reclaim_state;
2200         int progress;
2202         cond_resched();
2204         /* We now go into synchronous reclaim */
2205         cpuset_memory_pressure_bump();
2206         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2207         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2208         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2209         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2211         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2213         current->reclaim_state = NULL;
2214         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2215         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2217         cond_resched();
2219         return progress;
2222 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2223 static inline struct page *
2224 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2225         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2226         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2227         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2229         struct page *page = NULL;
2230         bool drained = false;
2232         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2233                                                nodemask);
2234         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2235                 return NULL;
2237         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2238         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2239                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2241 retry:
2242         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2243                                         zonelist, high_zoneidx,
2244                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2245                                         preferred_zone, migratetype);
2247         /*
2248          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2249          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2250          */
2251         if (!page && !drained) {
2252                 drain_all_pages();
2253                 drained = true;
2254                 goto retry;
2255         }
2257         return page;
2260 /*
2261  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2262  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2263  */
2264 static inline struct page *
2265 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2266         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2267         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2268         int migratetype)
2270         struct page *page;
2272         do {
2273                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2274                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2275                         preferred_zone, migratetype);
2277                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2278                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2279         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2281         return page;
2284 static inline
2285 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2286                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2287                                                 enum zone_type classzone_idx)
2289         struct zoneref *z;
2290         struct zone *zone;
2292         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2293                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2296 static inline int
2297 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2299         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2300         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2302         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2303         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2305         /*
2306          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2307          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2308          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2309          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2310          */
2311         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2313         if (!wait) {
2314                 /*
2315                  * Not worth trying to allocate harder for
2316                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2317                  */
2318                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2319                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2320                 /*
2321                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2322                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2323                  */
2324                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2325         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2326                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2328         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2329                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2330                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2331                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2332                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2333                 else if (!in_interrupt() &&
2334                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2335                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2336                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2337         }
2338 #ifdef CONFIG_CMA
2339         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2340                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2341 #endif
2342         return alloc_flags;
2345 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2347         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2350 static inline struct page *
2351 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2352         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2353         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2354         int migratetype)
2356         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2357         struct page *page = NULL;
2358         int alloc_flags;
2359         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2360         unsigned long did_some_progress;
2361         bool sync_migration = false;
2362         bool deferred_compaction = false;
2363         bool contended_compaction = false;
2365         /*
2366          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2367          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2368          * be using allocators in order of preference for an area that is
2369          * too large.
2370          */
2371         if (order >= MAX_ORDER) {
2372                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2373                 return NULL;
2374         }
2376         /*
2377          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2378          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2379          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2380          * using a larger set of nodes after it has established that the
2381          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2382          * over allocated.
2383          */
2384         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2385                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2386                 goto nopage;
2388 restart:
2389         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2390                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2391                                                 zone_idx(preferred_zone));
2393         /*
2394          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2395          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2396          * to how we want to proceed.
2397          */
2398         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2400         /*
2401          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2402          * cpusets.
2403          */
2404         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2405                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2406                                         &preferred_zone);
2408 rebalance:
2409         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2410         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2411                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2412                         preferred_zone, migratetype);
2413         if (page)
2414                 goto got_pg;
2416         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2417         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2418                 /*
2419                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2420                  * the allocation is high priority and these type of
2421                  * allocations are system rather than user orientated
2422                  */
2423                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2425                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2426                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2427                                 preferred_zone, migratetype);
2428                 if (page) {
2429                         goto got_pg;
2430                 }
2431         }
2433         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2434         if (!wait)
2435                 goto nopage;
2437         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2438         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2439                 goto nopage;
2441         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2442         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2443                 goto nopage;
2445         /*
2446          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2447          * attempts after direct reclaim are synchronous
2448          */
2449         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2450                                         zonelist, high_zoneidx,
2451                                         nodemask,
2452                                         alloc_flags, preferred_zone,
2453                                         migratetype, sync_migration,
2454                                         &contended_compaction,
2455                                         &deferred_compaction,
2456                                         &did_some_progress);
2457         if (page)
2458                 goto got_pg;
2459         sync_migration = true;
2461         /*
2462          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2463          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2464          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2465          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2466          */
2467         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2468                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2469                 goto nopage;
2471         /* Try direct reclaim and then allocating */
2472         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2473                                         zonelist, high_zoneidx,
2474                                         nodemask,
2475                                         alloc_flags, preferred_zone,
2476                                         migratetype, &did_some_progress);
2477         if (page)
2478                 goto got_pg;
2480         /*
2481          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2482          * running out of options and have to consider going OOM
2483          */
2484         if (!did_some_progress) {
2485                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2486                         if (oom_killer_disabled)
2487                                 goto nopage;
2488                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2489                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2490                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2491                                 goto nopage;
2492                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2493                                         zonelist, high_zoneidx,
2494                                         nodemask, preferred_zone,
2495                                         migratetype);
2496                         if (page)
2497                                 goto got_pg;
2499                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2500                                 /*
2501                                  * The oom killer is not called for high-order
2502                                  * allocations that may fail, so if no progress
2503                                  * is being made, there are no other options and
2504                                  * retrying is unlikely to help.
2505                                  */
2506                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2507                                         goto nopage;
2508                                 /*
2509                                  * The oom killer is not called for lowmem
2510                                  * allocations to prevent needlessly killing
2511                                  * innocent tasks.
2512                                  */
2513                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2514                                         goto nopage;
2515                         }
2517                         goto restart;
2518                 }
2519         }
2521         /* Check if we should retry the allocation */
2522         pages_reclaimed += did_some_progress;
2523         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2524                                                 pages_reclaimed)) {
2525                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2526                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2527                 goto rebalance;
2528         } else {
2529                 /*
2530                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2531                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2532                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2533                  */
2534                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2535                                         zonelist, high_zoneidx,
2536                                         nodemask,
2537                                         alloc_flags, preferred_zone,
2538                                         migratetype, sync_migration,
2539                                         &contended_compaction,
2540                                         &deferred_compaction,
2541                                         &did_some_progress);
2542                 if (page)
2543                         goto got_pg;
2544         }
2546 nopage:
2547         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2548         return page;
2549 got_pg:
2550         if (kmemcheck_enabled)
2551                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2553         return page;
2556 /*
2557  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2558  */
2559 struct page *
2560 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2561                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2563         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2564         struct zone *preferred_zone;
2565         struct page *page = NULL;
2566         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2567         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2568         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2569         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2571         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2573         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2575         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2577         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2578                 return NULL;
2580         /*
2581          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2582          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2583          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2584          */
2585         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2586                 return NULL;
2588         /*
2589          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2590          * verified in the (always inline) callee
2591          */
2592         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2593                 return NULL;
2595 retry_cpuset:
2596         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2598         /* The preferred zone is used for statistics later */
2599         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2600                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2601                                 &preferred_zone);
2602         if (!preferred_zone)
2603                 goto out;
2605 #ifdef CONFIG_CMA
2606         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2607                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2608 #endif
2609         /* First allocation attempt */
2610         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2611                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2612                         preferred_zone, migratetype);
2613         if (unlikely(!page))
2614                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2615                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2616                                 preferred_zone, migratetype);
2618         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2620 out:
2621         /*
2622          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2623          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2624          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2625          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2626          */
2627         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2628                 goto retry_cpuset;
2630         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2632         return page;
2634 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2636 /*
2637  * Common helper functions.
2638  */
2639 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2641         struct page *page;
2643         /*
2644          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2645          * a highmem page
2646          */
2647         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2649         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2650         if (!page)
2651                 return 0;
2652         return (unsigned long) page_address(page);
2654 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2656 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2658         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2660 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2662 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2664         if (put_page_testzero(page)) {
2665                 if (order == 0)
2666                         free_hot_cold_page(page, 0);
2667                 else
2668                         __free_pages_ok(page, order);
2669         }
2672 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2674 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2676         if (addr != 0) {
2677                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2678                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2679         }
2682 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2684 /*
2685  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2686  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2687  *
2688  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2689  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2690  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2691  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2692  *
2693  * The caller knows better which flags it relies on.
2694  */
2695 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2697         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2698         __free_pages(page, order);
2701 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2703         if (addr != 0) {
2704                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2705                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2706         }
2709 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2711         if (addr) {
2712                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2713                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2715                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2716                 while (used < alloc_end) {
2717                         free_page(used);
2718                         used += PAGE_SIZE;
2719                 }
2720         }
2721         return (void *)addr;
2724 /**
2725  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2726  * @size: the number of bytes to allocate
2727  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2728  *
2729  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2730  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2731  * allocate memory in power-of-two pages.
2732  *
2733  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2734  *
2735  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2736  */
2737 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2739         unsigned int order = get_order(size);
2740         unsigned long addr;
2742         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2743         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2745 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2747 /**
2748  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2749  *                         pages on a node.
2750  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2751  * @size: the number of bytes to allocate
2752  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2753  *
2754  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2755  * back.
2756  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2757  * but is not exact.
2758  */
2759 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2761         unsigned order = get_order(size);
2762         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2763         if (!p)
2764                 return NULL;
2765         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2767 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2769 /**
2770  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2771  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2772  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2773  *
2774  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2775  */
2776 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2778         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2779         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2781         while (addr < end) {
2782                 free_page(addr);
2783                 addr += PAGE_SIZE;
2784         }
2786 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2788 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2790         struct zoneref *z;
2791         struct zone *zone;
2793         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2794         unsigned int sum = 0;
2796         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2798         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2799                 unsigned long size = zone->present_pages;
2800                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2801                 if (size > high)
2802                         sum += size - high;
2803         }
2805         return sum;
2808 /*
2809  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2810  */
2811 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2813         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2815 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2817 /*
2818  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2819  */
2820 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2822         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2825 static inline void show_node(struct zone *zone)
2827         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2828                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2831 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2833         val->totalram = totalram_pages;
2834         val->sharedram = 0;
2835         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2836         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2837         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2838         val->freehigh = nr_free_highpages();
2839         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2842 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2844 #ifdef CONFIG_NUMA
2845 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2847         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2849         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2850         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2851 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2852         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2853         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2854                         NR_FREE_PAGES);
2855 #else
2856         val->totalhigh = 0;
2857         val->freehigh = 0;
2858 #endif
2859         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2861 #endif
2863 /*
2864  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2865  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2866  */
2867 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2869         bool ret = false;
2870         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2872         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2873                 goto out;
2875         do {
2876                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2877                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2878         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2879 out:
2880         return ret;
2883 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2885 static void show_migration_types(unsigned char type)
2887         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2888                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2889                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2890                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2891                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2892 #ifdef CONFIG_CMA
2893                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2894 #endif
2895                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2896         };
2897         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2898         char *p = tmp;
2899         int i;
2901         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2902                 if (type & (1 << i))
2903                         *p++ = types[i];
2904         }
2906         *p = '\0';
2907         printk("(%s) ", tmp);
2910 /*
2911  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2912  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2913  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2914  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2915  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2916  */
2917 void show_free_areas(unsigned int filter)
2919         int cpu;
2920         struct zone *zone;
2922         for_each_populated_zone(zone) {
2923                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2924                         continue;
2925                 show_node(zone);
2926                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2928                 for_each_online_cpu(cpu) {
2929                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2931                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2933                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2934                                cpu, pageset->pcp.high,
2935                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2936                 }
2937         }
2939         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2940                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2941                 " unevictable:%lu"
2942                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2943                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2944                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2945                 " free_cma:%lu\n",
2946                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2947                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2948                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2949                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2950                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2951                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2952                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2953                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2954                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2955                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2956                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2957                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2958                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2959                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2960                 global_page_state(NR_SHMEM),
2961                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2962                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2963                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2965         for_each_populated_zone(zone) {
2966                 int i;
2968                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2969                         continue;
2970                 show_node(zone);
2971                 printk("%s"
2972                         " free:%lukB"
2973                         " min:%lukB"
2974                         " low:%lukB"
2975                         " high:%lukB"
2976                         " active_anon:%lukB"
2977                         " inactive_anon:%lukB"
2978                         " active_file:%lukB"
2979                         " inactive_file:%lukB"
2980                         " unevictable:%lukB"
2981                         " isolated(anon):%lukB"
2982                         " isolated(file):%lukB"
2983                         " present:%lukB"
2984                         " managed:%lukB"
2985                         " mlocked:%lukB"
2986                         " dirty:%lukB"
2987                         " writeback:%lukB"
2988                         " mapped:%lukB"
2989                         " shmem:%lukB"
2990                         " slab_reclaimable:%lukB"
2991                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2992                         " kernel_stack:%lukB"
2993                         " pagetables:%lukB"
2994                         " unstable:%lukB"
2995                         " bounce:%lukB"
2996                         " free_cma:%lukB"
2997                         " writeback_tmp:%lukB"
2998                         " pages_scanned:%lu"
2999                         " all_unreclaimable? %s"
3000                         "\n",
3001                         zone->name,
3002                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3003                         K(min_wmark_pages(zone)),
3004                         K(low_wmark_pages(zone)),
3005                         K(high_wmark_pages(zone)),
3006                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3007                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3008                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3009                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3010                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3011                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3012                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3013                         K(zone->present_pages),
3014                         K(zone->managed_pages),
3015                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3016                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3017                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3018                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3019                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3020                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3021                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3022                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3023                                 THREAD_SIZE / 1024,
3024                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3025                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3026                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3027                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3028                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3029                         zone->pages_scanned,
3030                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3031                         );
3032                 printk("lowmem_reserve[]:");
3033                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3034                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3035                 printk("\n");
3036         }
3038         for_each_populated_zone(zone) {
3039                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3040                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3042                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3043                         continue;
3044                 show_node(zone);
3045                 printk("%s: ", zone->name);
3047                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3048                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3049                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3050                         int type;
3052                         nr[order] = area->nr_free;
3053                         total += nr[order] << order;
3055                         types[order] = 0;
3056                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3057                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3058                                         types[order] |= 1 << type;
3059                         }
3060                 }
3061                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3062                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3063                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3064                         if (nr[order])
3065                                 show_migration_types(types[order]);
3066                 }
3067                 printk("= %lukB\n", K(total));
3068         }
3070         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3072         show_swap_cache_info();
3075 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3077         zoneref->zone = zone;
3078         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3081 /*
3082  * Builds allocation fallback zone lists.
3083  *
3084  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3085  */
3086 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3087                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3089         struct zone *zone;
3091         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3092         zone_type++;
3094         do {
3095                 zone_type--;
3096                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3097                 if (populated_zone(zone)) {
3098                         zoneref_set_zone(zone,
3099                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3100                         check_highest_zone(zone_type);
3101                 }
3103         } while (zone_type);
3104         return nr_zones;
3108 /*
3109  *  zonelist_order:
3110  *  0 = automatic detection of better ordering.
3111  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3112  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3113  *
3114  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3115  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3116  */
3117 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3118 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3119 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3121 /* zonelist order in the kernel.
3122  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3123  */
3124 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3125 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3128 #ifdef CONFIG_NUMA
3129 /* The value user specified ....changed by config */
3130 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3131 /* string for sysctl */
3132 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3133 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3135 /*
3136  * interface for configure zonelist ordering.
3137  * command line option "numa_zonelist_order"
3138  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3139  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3140  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3141  */
3143 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3145         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3146                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3147         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3148                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3149         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3150                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3151         } else {
3152                 printk(KERN_WARNING
3153                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3154                         "%s\n", s);
3155                 return -EINVAL;
3156         }
3157         return 0;
3160 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3162         int ret;
3164         if (!s)
3165                 return 0;
3167         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3168         if (ret == 0)
3169                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3171         return ret;
3173 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3175 /*
3176  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3177  */
3178 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3179                 void __user *buffer, size_t *length,
3180                 loff_t *ppos)
3182         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3183         int ret;
3184         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3186         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3187         if (write)
3188                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3189         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3190         if (ret)
3191                 goto out;
3192         if (write) {
3193                 int oldval = user_zonelist_order;
3194                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3195                         /*
3196                          * bogus value.  restore saved string
3197                          */
3198                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3199                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3200                         user_zonelist_order = oldval;
3201                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3202                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3203                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3204                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3205                 }
3206         }
3207 out:
3208         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3209         return ret;
3213 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3214 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3216 /**
3217  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3218  * @node: node whose fallback list we're appending
3219  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3220  *
3221  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3222  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3223  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3224  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3225  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3226  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3227  * on them otherwise.
3228  * It returns -1 if no node is found.
3229  */
3230 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3232         int n, val;
3233         int min_val = INT_MAX;
3234         int best_node = -1;
3235         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3237         /* Use the local node if we haven't already */
3238         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3239                 node_set(node, *used_node_mask);
3240                 return node;
3241         }
3243         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3245                 /* Don't want a node to appear more than once */
3246                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3247                         continue;
3249                 /* Use the distance array to find the distance */
3250                 val = node_distance(node, n);
3252                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3253                 val += (n < node);
3255                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3256                 tmp = cpumask_of_node(n);
3257                 if (!cpumask_empty(tmp))
3258                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3260                 /* Slight preference for less loaded node */
3261                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3262                 val += node_load[n];
3264                 if (val < min_val) {
3265                         min_val = val;
3266                         best_node = n;
3267                 }
3268         }
3270         if (best_node >= 0)
3271                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3273         return best_node;
3277 /*
3278  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3279  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3280  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3281  */
3282 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3284         int j;
3285         struct zonelist *zonelist;
3287         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3288         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3289                 ;
3290         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3291                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3292         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3293         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3296 /*
3297  * Build gfp_thisnode zonelists
3298  */
3299 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3301         int j;
3302         struct zonelist *zonelist;
3304         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3305         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3306         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3307         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3310 /*
3311  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3312  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3313  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3314  * may still exist in local DMA zone.
3315  */
3316 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3318 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3320         int pos, j, node;
3321         int zone_type;          /* needs to be signed */
3322         struct zone *z;
3323         struct zonelist *zonelist;
3325         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3326         pos = 0;
3327         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3328                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3329                         node = node_order[j];
3330                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3331                         if (populated_zone(z)) {
3332                                 zoneref_set_zone(z,
3333                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3334                                 check_highest_zone(zone_type);
3335                         }
3336                 }
3337         }
3338         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3339         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3342 static int default_zonelist_order(void)
3344         int nid, zone_type;
3345         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3346         struct zone *z;
3347         int average_size;
3348         /*
3349          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3350          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3351          * into OOM very easily.
3352          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3353          */
3354         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3355         low_kmem_size = 0;
3356         total_size = 0;
3357         for_each_online_node(nid) {
3358                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3359                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3360                         if (populated_zone(z)) {
3361                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3362                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3363                                 total_size += z->present_pages;
3364                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3365                                 /*
3366                                  * If any node has only lowmem, then node order
3367                                  * is preferred to allow kernel allocations
3368                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3369                                  * on other nodes when there is an abundance of
3370                                  * lowmem available to allocate from.
3371                                  */
3372                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3373                         }
3374                 }
3375         }
3376         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3377             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3378                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3379         /*
3380          * look into each node's config.
3381          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3382          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3383          */
3384         average_size = total_size /
3385                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3386         for_each_online_node(nid) {
3387                 low_kmem_size = 0;
3388                 total_size = 0;
3389                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3390                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3391                         if (populated_zone(z)) {
3392                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3393                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3394                                 total_size += z->present_pages;
3395                         }
3396                 }
3397                 if (low_kmem_size &&
3398                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3399                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3400                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3401         }
3402         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3405 static void set_zonelist_order(void)
3407         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3408                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3409         else
3410                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3413 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3415         int j, node, load;
3416         enum zone_type i;
3417         nodemask_t used_mask;
3418         int local_node, prev_node;
3419         struct zonelist *zonelist;
3420         int order = current_zonelist_order;
3422         /* initialize zonelists */
3423         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3424                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3425                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3426                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3427         }
3429         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3430         local_node = pgdat->node_id;
3431         load = nr_online_nodes;
3432         prev_node = local_node;
3433         nodes_clear(used_mask);
3435         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3436         j = 0;
3438         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3439                 /*
3440                  * We don't want to pressure a particular node.
3441                  * So adding penalty to the first node in same
3442                  * distance group to make it round-robin.
3443                  */
3444                 if (node_distance(local_node, node) !=
3445                     node_distance(local_node, prev_node))
3446                         node_load[node] = load;
3448                 prev_node = node;
3449                 load--;
3450                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3451                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3452                 else
3453                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3454         }
3456         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3457                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3458                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3459         }
3461         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3464 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3465 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3467         struct zonelist *zonelist;
3468         struct zonelist_cache *zlc;
3469         struct zoneref *z;
3471         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3472         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3473         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3474         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3475                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3478 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3479 /*
3480  * Return node id of node used for "local" allocations.
3481  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3482  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3483  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3484  */
3485 int local_memory_node(int node)
3487         struct zone *zone;
3489         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3490                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3491                                    NULL,
3492                                    &zone);
3493         return zone->node;
3495 #endif
3497 #else   /* CONFIG_NUMA */
3499 static void set_zonelist_order(void)
3501         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3504 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3506         int node, local_node;
3507         enum zone_type j;
3508         struct zonelist *zonelist;
3510         local_node = pgdat->node_id;
3512         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3513         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3515         /*
3516          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3517          * of all the other nodes.
3518          * We don't want to pressure a particular node, so when
3519          * building the zones for node N, we make sure that the
3520          * zones coming right after the local ones are those from
3521          * node N+1 (modulo N)
3522          */
3523         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3524                 if (!node_online(node))
3525                         continue;
3526                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3527                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3528         }
3529         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3530                 if (!node_online(node))
3531                         continue;
3532                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3533                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3534         }
3536         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3537         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3540 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3541 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3543         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3546 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3548 /*
3549  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3550  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3551  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3552  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3553  * with interrupts disabled.
3554  *
3555  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3556  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3557  * hotplugged processors.
3558  *
3559  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3560  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3561  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3562  */
3563 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3564 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3565 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3567 /*
3568  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3569  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3570  */
3571 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3573 /* return values int ....just for stop_machine() */
3574 static int __build_all_zonelists(void *data)
3576         int nid;
3577         int cpu;
3578         pg_data_t *self = data;
3580 #ifdef CONFIG_NUMA
3581         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3582 #endif
3584         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3585                 build_zonelists(self);
3586                 build_zonelist_cache(self);
3587         }
3589         for_each_online_node(nid) {
3590                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3592                 build_zonelists(pgdat);
3593                 build_zonelist_cache(pgdat);
3594         }
3596         /*
3597          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3598          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3599          * each zone will be allocated later when the per cpu
3600          * allocator is available.
3601          *
3602          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3603          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3604          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3605          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3606          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3607          * (a chicken-egg dilemma).
3608          */
3609         for_each_possible_cpu(cpu) {
3610                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3612 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3613                 /*
3614                  * We now know the "local memory node" for each node--
3615                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3616                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3617                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3618                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3619                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3620                  */
3621                 if (cpu_online(cpu))
3622                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3623 #endif
3624         }
3626         return 0;
3629 /*
3630  * Called with zonelists_mutex held always
3631  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3632  */
3633 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3635         set_zonelist_order();
3637         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3638                 __build_all_zonelists(NULL);
3639                 mminit_verify_zonelist();
3640                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3641         } else {
3642                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3643                    of zonelist */
3644 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3645                 if (zone)
3646                         setup_zone_pageset(zone);
3647 #endif
3648                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3649                 /* cpuset refresh routine should be here */
3650         }
3651         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3652         /*
3653          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3654          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3655          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3656          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3657          * disabled and enable it later
3658          */
3659         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3660                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3661         else
3662                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3664         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3665                 "Total pages: %ld\n",
3666                         nr_online_nodes,
3667                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3668                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3669                         vm_total_pages);
3670 #ifdef CONFIG_NUMA
3671         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3672 #endif
3675 /*
3676  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3677  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3678  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3679  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3680  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3681  * conservative, even though it seems large.
3682  *
3683  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3684  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3685  */
3686 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3688 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3689 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3691         unsigned long size = 1;
3693         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3695         while (size < pages)
3696                 size <<= 1;
3698         /*
3699          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3700          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3701          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3702          */
3703         size = min(size, 4096UL);
3705         return max(size, 4UL);
3707 #else
3708 /*
3709  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3710  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3711  *
3712  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3713  *
3714  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3715  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3716  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3717  *
3718  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3719  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3720  *
3721  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3722  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3723  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3724  */
3725 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3727         return 4096UL;
3729 #endif
3731 /*
3732  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3733  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3734  * hash function before the remainder is taken.
3735  */
3736 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3738         return ffz(~size);
3741 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3743 /*
3744  * Check if a pageblock contains reserved pages
3745  */
3746 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3748         unsigned long pfn;
3750         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3751                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3752                         return 1;
3753         }
3754         return 0;
3757 /*
3758  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3759  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3760  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3761  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3762  * blocks as reclaim kicks in
3763  */
3764 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3766         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3767         struct page *page;
3768         unsigned long block_migratetype;
3769         int reserve;
3771         /*
3772          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3773          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3774          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3775          * the block.
3776          */
3777         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3778         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3779         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3780         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3781                                                         pageblock_order;
3783         /*
3784          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3785          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3786          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3787          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3788          * future allocation of hugepages at runtime.
3789          */
3790         reserve = min(2, reserve);
3792         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3793                 if (!pfn_valid(pfn))
3794                         continue;
3795                 page = pfn_to_page(pfn);
3797                 /* Watch out for overlapping nodes */
3798                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3799                         continue;
3801                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3803                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3804                 if (reserve > 0) {
3805                         /*
3806                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3807                          * them.
3808                          */
3809                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3810                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3811                                 continue;
3813                         /* If this block is reserved, account for it */
3814                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3815                                 reserve--;
3816                                 continue;
3817                         }
3819                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3820                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3821                                 set_pageblock_migratetype(page,
3822                                                         MIGRATE_RESERVE);
3823                                 move_freepages_block(zone, page,
3824                                                         MIGRATE_RESERVE);
3825                                 reserve--;
3826                                 continue;
3827                         }
3828                 }
3830                 /*
3831                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3832                  * take it back
3833                  */
3834                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3835                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3836                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3837                 }
3838         }
3841 /*
3842  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3843  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3844  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3845  */
3846 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3847                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3849         struct page *page;
3850         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3851         unsigned long pfn;
3852         struct zone *z;
3854         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3855                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3857         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3858         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3859                 /*
3860                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3861                  * handed to this function.  They do not
3862                  * exist on hotplugged memory.
3863                  */
3864                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3865                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3866                                 continue;
3867                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3868                                 continue;
3869                 }
3870                 page = pfn_to_page(pfn);
3871                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3872                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3873                 init_page_count(page);
3874                 reset_page_mapcount(page);
3875                 reset_page_last_nid(page);
3876                 SetPageReserved(page);
3877                 /*
3878                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3879                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3880                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3881                  * the address space during boot when many long-lived
3882                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3883                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3884                  * setup_zone_migrate_reserve()
3885                  *
3886                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3887                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3888                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3889                  * pfn out of zone.
3890                  */
3891                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3892                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3893                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3894                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3896                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3897 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3898                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3899                 if (!is_highmem_idx(zone))
3900                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3901 #endif
3902         }
3905 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3907         int order, t;
3908         for_each_migratetype_order(order, t) {
3909                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3910                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3911         }
3914 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3915 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3916         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3917 #endif
3919 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3921 #ifdef CONFIG_MMU
3922         int batch;
3924         /*
3925          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3926          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3927          *
3928          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3929          */
3930         batch = zone->present_pages / 1024;
3931         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3932                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3933         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3934         if (batch < 1)
3935                 batch = 1;
3937         /*
3938          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3939          * of 2 value was found to be more likely to have
3940          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3941          *
3942          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3943          * batches of pages, one task can end up with a lot
3944          * of pages of one half of the possible page colors
3945          * and the other with pages of the other colors.
3946          */
3947         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3949         return batch;
3951 #else
3952         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3953          * conditions.
3954          *
3955          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3956          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3957          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3958          *
3959          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3960          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3961          * can be a significant delay between the individual batches being
3962          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3963          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3964          */
3965         return 0;
3966 #endif
3969 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3971         struct per_cpu_pages *pcp;
3972         int migratetype;
3974         memset(p, 0, sizeof(*p));
3976         pcp = &p->pcp;
3977         pcp->count = 0;
3978         pcp->high = 6 * batch;
3979         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3980         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3981                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3984 /*
3985  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3986  * to the value high for the pageset p.
3987  */
3989 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3990                                 unsigned long high)
3992         struct per_cpu_pages *pcp;
3994         pcp = &p->pcp;
3995         pcp->high = high;
3996         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3997         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3998                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4001 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4003         int cpu;
4005         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4007         for_each_possible_cpu(cpu) {
4008                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4010                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4012                 if (percpu_pagelist_fraction)
4013                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4014                                 (zone->present_pages /
4015                                         percpu_pagelist_fraction));
4016         }
4019 /*
4020  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4021  * Before this call only boot pagesets were available.
4022  */
4023 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4025         struct zone *zone;
4027         for_each_populated_zone(zone)
4028                 setup_zone_pageset(zone);
4031 static noinline __init_refok
4032 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4034         int i;
4035         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4036         size_t alloc_size;
4038         /*
4039          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4040          * per zone.
4041          */
4042         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4043                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4044         zone->wait_table_bits =
4045                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4046         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4047                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4049         if (!slab_is_available()) {
4050                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4051                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4052         } else {
4053                 /*
4054                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4055                  * via memory hot-add.
4056                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4057                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4058                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4059                  * node itself as well.
4060                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4061                  * necessary.
4062                  */
4063                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4064         }
4065         if (!zone->wait_table)
4066                 return -ENOMEM;
4068         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4069                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4071         return 0;
4074 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4076         /*
4077          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4078          * relies on the ability of the linker to provide the
4079          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4080          */
4081         zone->pageset = &boot_pageset;
4083         if (zone->present_pages)
4084                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4085                         zone->name, zone->present_pages,
4086                                          zone_batchsize(zone));
4089 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4090                                         unsigned long zone_start_pfn,
4091                                         unsigned long size,
4092                                         enum memmap_context context)
4094         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4095         int ret;
4096         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4097         if (ret)
4098                 return ret;
4099         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4101         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4103         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4104                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4105                         pgdat->node_id,
4106                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4107                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4109         zone_init_free_lists(zone);
4111         return 0;
4114 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4115 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4116 /*
4117  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4118  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4119  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4120  * alternative
4121  */
4122 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4124         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4125         int i, nid;
4127         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4128                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4129                         return nid;
4130         /* This is a memory hole */
4131         return -1;
4133 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4135 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4137         int nid;
4139         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4140         if (nid >= 0)
4141                 return nid;
4142         /* just returns 0 */
4143         return 0;
4146 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4147 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4149         int nid;
4151         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4152         if (nid >= 0 && nid != node)
4153                 return false;
4154         return true;
4156 #endif
4158 /**
4159  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4160  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4161  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4162  *
4163  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4164  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4165  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4166  */
4167 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4169         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4170         int i, this_nid;
4172         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4173                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4174                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4176                 if (start_pfn < end_pfn)
4177                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4178                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4179                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4180         }
4183 /**
4184  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4185  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4186  *
4187  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4188  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4189  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4190  */
4191 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4193         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4194         int i, this_nid;
4196         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4197                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4200 /**
4201  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4202  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4203  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4204  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4205  *
4206  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4207  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4208  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4209  * PFNs will be 0.
4210  */
4211 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4212                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4214         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4215         int i;
4217         *start_pfn = -1UL;
4218         *end_pfn = 0;
4220         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4221                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4222                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4223         }
4225         if (*start_pfn == -1UL)
4226                 *start_pfn = 0;
4229 /*
4230  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4231  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4232  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4233  */
4234 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4236         int zone_index;
4237         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4238                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4239                         continue;
4241                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4242                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4243                         break;
4244         }
4246         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4247         movable_zone = zone_index;
4250 /*
4251  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4252  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4253  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4254  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4255  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4256  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4257  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4258  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4259  */
4260 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4261                                         unsigned long zone_type,
4262                                         unsigned long node_start_pfn,
4263                                         unsigned long node_end_pfn,
4264                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4265                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4267         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4268         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4269                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4270                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4271                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4272                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4273                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4275                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4276                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4277                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4278                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4280                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4281                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4282                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4283         }
4286 /*
4287  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4288  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4289  */
4290 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4291                                         unsigned long zone_type,
4292                                         unsigned long *ignored)
4294         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4295         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4297         /* Get the start and end of the node and zone */
4298         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4299         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4300         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4301         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4302                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4303                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4305         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4306         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4307                 return 0;
4309         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4310         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4311         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4313         /* Return the spanned pages */
4314         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4317 /*
4318  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4319  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4320  */
4321 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4322                                 unsigned long range_start_pfn,
4323                                 unsigned long range_end_pfn)
4325         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4326         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4327         int i;
4329         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4330                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4331                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4332                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4333         }
4334         return nr_absent;
4337 /**
4338  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4339  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4340  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4341  *
4342  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4343  */
4344 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4345                                                         unsigned long end_pfn)
4347         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4350 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4351 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4352                                         unsigned long zone_type,
4353                                         unsigned long *ignored)
4355         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4356         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4357         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4358         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4360         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4361         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4362         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4364         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4365                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4366                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4367         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4370 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4371 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4372                                         unsigned long zone_type,
4373                                         unsigned long *zones_size)
4375         return zones_size[zone_type];
4378 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4379                                                 unsigned long zone_type,
4380                                                 unsigned long *zholes_size)
4382         if (!zholes_size)
4383                 return 0;
4385         return zholes_size[zone_type];
4388 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4390 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4391                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4393         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4394         enum zone_type i;
4396         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4397                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4398                                                                 zones_size);
4399         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4401         realtotalpages = totalpages;
4402         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4403                 realtotalpages -=
4404                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4405                                                                 zholes_size);
4406         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4407         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4408                                                         realtotalpages);
4411 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4412 /*
4413  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4414  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4415  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4416  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4417  * bytes.
4418  */
4419 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4421         unsigned long usemapsize;
4423         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4424         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4425         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4426         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4428         return usemapsize / 8;
4431 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4432                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4434         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4435         zone->pageblock_flags = NULL;
4436         if (usemapsize)
4437                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4438                                                                    usemapsize);
4440 #else
4441 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4442                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4443 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4445 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4447 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4448 void __init set_pageblock_order(void)
4450         unsigned int order;
4452         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4453         if (pageblock_order)
4454                 return;
4456         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4457                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4458         else
4459                 order = MAX_ORDER - 1;
4461         /*
4462          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4463          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4464          * powerpc.
4465          */
4466         pageblock_order = order;
4468 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4470 /*
4471  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4472  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4473  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4474  * the kernel config
4475  */
4476 void __init set_pageblock_order(void)
4480 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4482 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4483                                                    unsigned long present_pages)
4485         unsigned long pages = spanned_pages;
4487         /*
4488          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4489          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4490          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4491          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4492          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4493          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4494          */
4495         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4496             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4497                 pages = present_pages;
4499         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4502 /*
4503  * Set up the zone data structures:
4504  *   - mark all pages reserved
4505  *   - mark all memory queues empty
4506  *   - clear the memory bitmaps
4507  *
4508  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4509  */
4510 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4511                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4513         enum zone_type j;
4514         int nid = pgdat->node_id;
4515         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4516         int ret;
4518         pgdat_resize_init(pgdat);
4519 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4520         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4521         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4522         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4523 #endif
4524         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4525         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4526         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4528         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4529                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4530                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4532                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4533                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4534                                                                 zholes_size);
4536                 /*
4537                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4538                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4539                  * and per-cpu initialisations
4540                  */
4541                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4542                 if (freesize >= memmap_pages) {
4543                         freesize -= memmap_pages;
4544                         if (memmap_pages)
4545                                 printk(KERN_DEBUG
4546                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4547                                        zone_names[j], memmap_pages);
4548                 } else
4549                         printk(KERN_WARNING
4550                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4551                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4553                 /* Account for reserved pages */
4554                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4555                         freesize -= dma_reserve;
4556                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4557                                         zone_names[0], dma_reserve);
4558                 }
4560                 if (!is_highmem_idx(j))
4561                         nr_kernel_pages += freesize;
4562                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4563                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4564                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4565                 nr_all_pages += freesize;
4567                 zone->spanned_pages = size;
4568                 zone->present_pages = freesize;
4569                 /*
4570                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4571                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4572                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4573                  */
4574                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4575 #ifdef CONFIG_NUMA
4576                 zone->node = nid;
4577                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4578                                                 / 100;
4579                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4580 #endif
4581                 zone->name = zone_names[j];
4582                 spin_lock_init(&zone->lock);
4583                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4584                 zone_seqlock_init(zone);
4585                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4587                 zone_pcp_init(zone);
4588                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4589                 if (!size)
4590                         continue;
4592                 set_pageblock_order();
4593                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4594                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4595                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4596                 BUG_ON(ret);
4597                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4598                 zone_start_pfn += size;
4599         }
4602 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4604         /* Skip empty nodes */
4605         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4606                 return;
4608 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4609         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4610         if (!pgdat->node_mem_map) {
4611                 unsigned long size, start, end;
4612                 struct page *map;
4614                 /*
4615                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4616                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4617                  * for the buddy allocator to function correctly.
4618                  */
4619                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4620                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4621                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4622                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4623                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4624                 if (!map)
4625                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4626                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4627         }
4628 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4629         /*
4630          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4631          */
4632         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4633                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4634 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4635                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4636                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4637 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4638         }
4639 #endif
4640 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4643 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4644                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4646         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4648         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4649         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4651         pgdat->node_id = nid;
4652         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4653         init_zone_allows_reclaim(nid);
4654         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4656         alloc_node_mem_map(pgdat);
4657 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4658         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4659                 nid, (unsigned long)pgdat,
4660                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4661 #endif
4663         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4666 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4668 #if MAX_NUMNODES > 1
4669 /*
4670  * Figure out the number of possible node ids.
4671  */
4672 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4674         unsigned int node;
4675         unsigned int highest = 0;
4677         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4678                 highest = node;
4679         nr_node_ids = highest + 1;
4681 #else
4682 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4685 #endif
4687 /**
4688  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4689  *
4690  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4691  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4692  * all the nodes.
4693  *
4694  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4695  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4696  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4697  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4698  *
4699  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4700  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4701  * populated node map.
4702  *
4703  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4704  * requirement (single node).
4705  */
4706 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4708         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4709         unsigned long start, end, mask;
4710         int last_nid = -1;
4711         int i, nid;
4713         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4714                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4715                         last_nid = nid;
4716                         last_end = end;
4717                         continue;
4718                 }
4720                 /*
4721                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4722                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4723                  * too coarse to separate the current node from the last.
4724                  */
4725                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4726                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4727                         mask <<= 1;
4729                 /* accumulate all internode masks */
4730                 accl_mask |= mask;
4731         }
4733         /* convert mask to number of pages */
4734         return ~accl_mask + 1;
4737 /* Find the lowest pfn for a node */
4738 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4740         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4741         unsigned long start_pfn;
4742         int i;
4744         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4745                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4747         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4748                 printk(KERN_WARNING
4749                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4750                 return 0;
4751         }
4753         return min_pfn;
4756 /**
4757  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4758  *
4759  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4760  * add_active_range().
4761  */
4762 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4764         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4767 /*
4768  * early_calculate_totalpages()
4769  * Sum pages in active regions for movable zone.
4770  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4771  */
4772 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4774         unsigned long totalpages = 0;
4775         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4776         int i, nid;
4778         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4779                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4781                 totalpages += pages;
4782                 if (pages)
4783                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4784         }
4785         return totalpages;
4788 /*
4789  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4790  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4791  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4792  * others
4793  */
4794 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4796         int i, nid;
4797         unsigned long usable_startpfn;
4798         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4799         /* save the state before borrow the nodemask */
4800         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4801         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4802         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4804         /*
4805          * If movablecore was specified, calculate what size of
4806          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4807          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4808          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4809          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4810          * what movablecore would have allowed.
4811          */
4812         if (required_movablecore) {
4813                 unsigned long corepages;
4815                 /*
4816                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4817                  * was requested by the user
4818                  */
4819                 required_movablecore =
4820                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4821                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4823                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4824         }
4826         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4827         if (!required_kernelcore)
4828                 goto out;
4830         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4831         find_usable_zone_for_movable();
4832         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4834 restart:
4835         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4836         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4837         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4838                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4840                 /*
4841                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4842                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4843                  * amount of memory for the kernel
4844                  */
4845                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4846                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4848                 /*
4849                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4850                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4851                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4852                  */
4853                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4855                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4856                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4857                         unsigned long size_pages;
4859                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4860                         if (start_pfn >= end_pfn)
4861                                 continue;
4863                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4864                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4865                                 unsigned long kernel_pages;
4866                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4867                                                                 - start_pfn;
4869                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4870                                                         kernelcore_remaining);
4871                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4872                                                         required_kernelcore);
4874                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4875                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4877                                         /*
4878                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4879                                          * that if we have to rebalance
4880                                          * kernelcore across nodes, we will
4881                                          * not double account here
4882                                          */
4883                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4884                                         continue;
4885                                 }
4886                                 start_pfn = usable_startpfn;
4887                         }
4889                         /*
4890                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4891                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4892                          * number of pages used as kernelcore
4893                          */
4894                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4895                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4896                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4897                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4899                         /*
4900                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4901                          * break if the kernelcore for this node has been
4902                          * satisified
4903                          */
4904                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4905                                                                 size_pages);
4906                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4907                         if (!kernelcore_remaining)
4908                                 break;
4909                 }
4910         }
4912         /*
4913          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4914          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4915          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4916          * satisified
4917          */
4918         usable_nodes--;
4919         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4920                 goto restart;
4922         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4923         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4924                 zone_movable_pfn[nid] =
4925                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4927 out:
4928         /* restore the node_state */
4929         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
4932 /* Any regular or high memory on that node ? */
4933 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
4935         enum zone_type zone_type;
4937         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
4938                 return;
4940         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
4941                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4942                 if (zone->present_pages) {
4943                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4944                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
4945                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
4946                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
4947                         break;
4948                 }
4949         }
4952 /**
4953  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4954  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4955  *
4956  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4957  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4958  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4959  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4960  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4961  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4962  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4963  * at arch_max_dma_pfn.
4964  */
4965 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4967         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4968         int i, nid;
4970         /* Record where the zone boundaries are */
4971         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4972                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4973         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4974                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4975         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4976         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4977         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4978                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4979                         continue;
4980                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4981                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4982                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4983                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4984         }
4985         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4986         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4988         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4989         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4990         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4992         /* Print out the zone ranges */
4993         printk("Zone ranges:\n");
4994         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4995                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4996                         continue;
4997                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4998                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4999                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5000                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5001                 else
5002                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5003                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5004                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5005                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5006         }
5008         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5009         printk("Movable zone start for each node\n");
5010         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5011                 if (zone_movable_pfn[i])
5012                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5013                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5014         }
5016         /* Print out the early node map */
5017         printk("Early memory node ranges\n");
5018         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5019                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5020                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5022         /* Initialise every node */
5023         mminit_verify_pageflags_layout();
5024         setup_nr_node_ids();
5025         for_each_online_node(nid) {
5026                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5027                 free_area_init_node(nid, NULL,
5028                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5030                 /* Any memory on that node */
5031                 if (pgdat->node_present_pages)
5032                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5033                 check_for_memory(pgdat, nid);
5034         }
5037 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5039         unsigned long long coremem;
5040         if (!p)
5041                 return -EINVAL;
5043         coremem = memparse(p, &p);
5044         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5046         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5047         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5049         return 0;
5052 /*
5053  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5054  * cannot be reclaimed or migrated.
5055  */
5056 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5058         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5061 /*
5062  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5063  * can be reclaimed or migrated.
5064  */
5065 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5067         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5070 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5071 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5073 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5075 /**
5076  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5077  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5078  *
5079  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5080  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5081  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5082  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5083  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5084  * smaller per-cpu batchsize.
5085  */
5086 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5088         dma_reserve = new_dma_reserve;
5091 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5093         free_area_init_node(0, zones_size,
5094                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5097 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5098                                  unsigned long action, void *hcpu)
5100         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5102         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5103                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5104                 drain_pages(cpu);
5106                 /*
5107                  * Spill the event counters of the dead processor
5108                  * into the current processors event counters.
5109                  * This artificially elevates the count of the current
5110                  * processor.
5111                  */
5112                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5114                 /*
5115                  * Zero the differential counters of the dead processor
5116                  * so that the vm statistics are consistent.
5117                  *
5118                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5119                  * race with what we are doing.
5120                  */
5121                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5122         }
5123         return NOTIFY_OK;
5126 void __init page_alloc_init(void)
5128         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5131 /*
5132  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5133  *      or min_free_kbytes changes.
5134  */
5135 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5137         struct pglist_data *pgdat;
5138         unsigned long reserve_pages = 0;
5139         enum zone_type i, j;
5141         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5142                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5143                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5144                         unsigned long max = 0;
5146                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5147                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5148                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5149                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5150                         }
5152                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5153                         max += high_wmark_pages(zone);
5155                         if (max > zone->present_pages)
5156                                 max = zone->present_pages;
5157                         reserve_pages += max;
5158                         /*
5159                          * Lowmem reserves are not available to
5160                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5161                          * kswapd tries to balance zones to their high
5162                          * watermark.  As a result, neither should be
5163                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5164                          * situation where reclaim has to clean pages
5165                          * in order to balance the zones.
5166                          */
5167                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5168                 }
5169         }
5170         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5171         totalreserve_pages = reserve_pages;
5174 /*
5175  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5176  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5177  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5178  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5179  */
5180 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5182         struct pglist_data *pgdat;
5183         enum zone_type j, idx;
5185         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5186                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5187                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5188                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5190                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5192                         idx = j;
5193                         while (idx) {
5194                                 struct zone *lower_zone;
5196                                 idx--;
5198                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5199                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5201                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5202                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5203                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5204                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5205                         }
5206                 }
5207         }
5209         /* update totalreserve_pages */
5210         calculate_totalreserve_pages();
5213 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5215         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5216         unsigned long lowmem_pages = 0;
5217         struct zone *zone;
5218         unsigned long flags;
5220         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5221         for_each_zone(zone) {
5222                 if (!is_highmem(zone))
5223                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5224         }
5226         for_each_zone(zone) {
5227                 u64 tmp;
5229                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5230                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5231                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5232                 if (is_highmem(zone)) {
5233                         /*
5234                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5235                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5236                          * value here.
5237                          *
5238                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5239                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5240                          * not be capped for highmem.
5241                          */
5242                         int min_pages;
5244                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5245                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5246                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5247                         if (min_pages > 128)
5248                                 min_pages = 128;
5249                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5250                 } else {
5251                         /*
5252                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5253                          * proportionate to the zone's size.
5254                          */
5255                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5256                 }
5258                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5259                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5261                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5262                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5263         }
5265         /* update totalreserve_pages */
5266         calculate_totalreserve_pages();
5269 /**
5270  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5271  * or when memory is hot-{added|removed}
5272  *
5273  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5274  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5275  */
5276 void setup_per_zone_wmarks(void)
5278         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5279         __setup_per_zone_wmarks();
5280         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5283 /*
5284  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5285  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5286  * to be referenced again before it is swapped out.
5287  *
5288  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5289  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5290  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5291  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5292  *
5293  * total     target    max
5294  * memory    ratio     inactive anon
5295  * -------------------------------------
5296  *   10MB       1         5MB
5297  *  100MB       1        50MB
5298  *    1GB       3       250MB
5299  *   10GB      10       0.9GB
5300  *  100GB      31         3GB
5301  *    1TB     101        10GB
5302  *   10TB     320        32GB
5303  */
5304 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5306         unsigned int gb, ratio;
5308         /* Zone size in gigabytes */
5309         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5310         if (gb)
5311                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5312         else
5313                 ratio = 1;
5315         zone->inactive_ratio = ratio;
5318 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5320         struct zone *zone;
5322         for_each_zone(zone)
5323                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5326 /*
5327  * Initialise min_free_kbytes.
5328  *
5329  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5330  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5331  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5332  *
5333  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5334  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5335  *
5336  * which yields
5337  *
5338  * 16MB:        512k
5339  * 32MB:        724k
5340  * 64MB:        1024k
5341  * 128MB:       1448k
5342  * 256MB:       2048k
5343  * 512MB:       2896k
5344  * 1024MB:      4096k
5345  * 2048MB:      5792k
5346  * 4096MB:      8192k
5347  * 8192MB:      11584k
5348  * 16384MB:     16384k
5349  */
5350 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5352         unsigned long lowmem_kbytes;
5354         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5356         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5357         if (min_free_kbytes < 128)
5358                 min_free_kbytes = 128;
5359         if (min_free_kbytes > 65536)
5360                 min_free_kbytes = 65536;
5361         setup_per_zone_wmarks();
5362         refresh_zone_stat_thresholds();
5363         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5364         setup_per_zone_inactive_ratio();
5365         return 0;
5367 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5369 /*
5370  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5371  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5372  *      changes.
5373  */
5374 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5375         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5377         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5378         if (write)
5379                 setup_per_zone_wmarks();
5380         return 0;
5383 #ifdef CONFIG_NUMA
5384 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5385         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5387         struct zone *zone;
5388         int rc;
5390         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5391         if (rc)
5392                 return rc;
5394         for_each_zone(zone)
5395                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5396                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5397         return 0;
5400 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5401         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5403         struct zone *zone;
5404         int rc;
5406         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5407         if (rc)
5408                 return rc;
5410         for_each_zone(zone)
5411                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5412                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5413         return 0;
5415 #endif
5417 /*
5418  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5419  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5420  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5421  *
5422  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5423  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5424  * if in function of the boot time zone sizes.
5425  */
5426 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5427         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5429         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5430         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5431         return 0;
5434 /*
5435  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5436  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5437  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5438  */
5440 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5441         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5443         struct zone *zone;
5444         unsigned int cpu;
5445         int ret;
5447         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5448         if (!write || (ret < 0))
5449                 return ret;
5450         for_each_populated_zone(zone) {
5451                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5452                         unsigned long  high;
5453                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5454                         setup_pagelist_highmark(
5455                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5456                 }
5457         }
5458         return 0;
5461 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5463 #ifdef CONFIG_NUMA
5464 static int __init set_hashdist(char *str)
5466         if (!str)
5467                 return 0;
5468         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5469         return 1;
5471 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5472 #endif
5474 /*
5475  * allocate a large system hash table from bootmem
5476  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5477  *   quantity of entries
5478  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5479  */
5480 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5481                                      unsigned long bucketsize,
5482                                      unsigned long numentries,
5483                                      int scale,
5484                                      int flags,
5485                                      unsigned int *_hash_shift,
5486                                      unsigned int *_hash_mask,
5487                                      unsigned long low_limit,
5488                                      unsigned long high_limit)
5490         unsigned long long max = high_limit;
5491         unsigned long log2qty, size;
5492         void *table = NULL;
5494         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5495         if (!numentries) {
5496                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5497                 numentries = nr_kernel_pages;
5498                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5499                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5500                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5502                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5503                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5504                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5505                 else
5506                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5508                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5509                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5510                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5511                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5512                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5513                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5514                                 BUG_ON(!numentries);
5515                         }
5516                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5517                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5518         }
5519         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5521         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5522         if (max == 0) {
5523                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5524                 do_div(max, bucketsize);
5525         }
5526         max = min(max, 0x80000000ULL);
5528         if (numentries < low_limit)
5529                 numentries = low_limit;
5530         if (numentries > max)
5531                 numentries = max;
5533         log2qty = ilog2(numentries);
5535         do {
5536                 size = bucketsize << log2qty;
5537                 if (flags & HASH_EARLY)
5538                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5539                 else if (hashdist)
5540                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5541                 else {
5542                         /*
5543                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5544                          * some pages at the end of hash table which
5545                          * alloc_pages_exact() automatically does
5546                          */
5547                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5548                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5549                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5550                         }
5551                 }
5552         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5554         if (!table)
5555                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5557         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5558                tablename,
5559                (1UL << log2qty),
5560                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5561                size);
5563         if (_hash_shift)
5564                 *_hash_shift = log2qty;
5565         if (_hash_mask)
5566                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5568         return table;
5571 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5572 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5573                                                         unsigned long pfn)
5575 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5576         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5577 #else
5578         return zone->pageblock_flags;
5579 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5582 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5584 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5585         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5586         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5587 #else
5588         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5589         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5590 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5593 /**
5594  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5595  * @page: The page within the block of interest
5596  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5597  * @end_bitidx: The last bit of interest
5598  * returns pageblock_bits flags
5599  */
5600 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5601                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5603         struct zone *zone;
5604         unsigned long *bitmap;
5605         unsigned long pfn, bitidx;
5606         unsigned long flags = 0;
5607         unsigned long value = 1;
5609         zone = page_zone(page);
5610         pfn = page_to_pfn(page);
5611         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5612         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5614         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5615                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5616                         flags |= value;
5618         return flags;
5621 /**
5622  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5623  * @page: The page within the block of interest
5624  * @start_bitidx: The first bit of interest
5625  * @end_bitidx: The last bit of interest
5626  * @flags: The flags to set
5627  */
5628 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5629                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5631         struct zone *zone;
5632         unsigned long *bitmap;
5633         unsigned long pfn, bitidx;
5634         unsigned long value = 1;
5636         zone = page_zone(page);
5637         pfn = page_to_pfn(page);
5638         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5639         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5640         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5641         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5643         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5644                 if (flags & value)
5645                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5646                 else
5647                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5650 /*
5651  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5652  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5653  *
5654  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5655  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5656  * expect this function should be exact.
5657  */
5658 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5659                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5661         unsigned long pfn, iter, found;
5662         int mt;
5664         /*
5665          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5666          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5667          */
5668         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5669                 return false;
5670         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5671         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5672                 return false;
5674         pfn = page_to_pfn(page);
5675         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5676                 unsigned long check = pfn + iter;
5678                 if (!pfn_valid_within(check))
5679                         continue;
5681                 page = pfn_to_page(check);
5682                 /*
5683                  * We can't use page_count without pin a page
5684                  * because another CPU can free compound page.
5685                  * This check already skips compound tails of THP
5686                  * because their page->_count is zero at all time.
5687                  */
5688                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5689                         if (PageBuddy(page))
5690                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5691                         continue;
5692                 }
5694                 /*
5695                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5696                  * page_count() is not 0.
5697                  */
5698                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5699                         continue;
5701                 if (!PageLRU(page))
5702                         found++;
5703                 /*
5704                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5705                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5706                  * and it still to be fixed.
5707                  */
5708                 /*
5709                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5710                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5711                  *
5712                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5713                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5714                  * page at boot.
5715                  */
5716                 if (found > count)
5717                         return true;
5718         }
5719         return false;
5722 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5724         struct zone *zone;
5725         unsigned long pfn;
5727         /*
5728          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5729          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5730          * the zone but still within the section.
5731          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5732          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5733          */
5734         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5735                 return false;
5737         zone = page_zone(page);
5738         pfn = page_to_pfn(page);
5739         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5740                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5741                 return false;
5743         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5746 #ifdef CONFIG_CMA
5748 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5750         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5751                              pageblock_nr_pages) - 1);
5754 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5756         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5757                                 pageblock_nr_pages));
5760 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5761 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5762                                         unsigned long start, unsigned long end)
5764         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5765         unsigned long nr_reclaimed;
5766         unsigned long pfn = start;
5767         unsigned int tries = 0;
5768         int ret = 0;
5770         migrate_prep();
5772         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5773                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5774                         ret = -EINTR;
5775                         break;
5776                 }
5778                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5779                         cc->nr_migratepages = 0;
5780                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5781                                                          pfn, end, true);
5782                         if (!pfn) {
5783                                 ret = -EINTR;
5784                                 break;
5785                         }
5786                         tries = 0;
5787                 } else if (++tries == 5) {
5788                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5789                         break;
5790                 }
5792                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5793                                                         &cc->migratepages);
5794                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5796                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages,
5797                                     alloc_migrate_target,
5798                                     0, false, MIGRATE_SYNC,
5799                                     MR_CMA);
5800         }
5802         putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5803         return ret > 0 ? 0 : ret;
5806 /**
5807  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5808  * @start:      start PFN to allocate
5809  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5810  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5811  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5812  *                      in range must have the same migratetype and it must
5813  *                      be either of the two.
5814  *
5815  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5816  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5817  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5818  * pages fall in.
5819  *
5820  * The PFN range must belong to a single zone.
5821  *
5822  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5823  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5824  * need to be freed with free_contig_range().
5825  */
5826 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5827                        unsigned migratetype)
5829         unsigned long outer_start, outer_end;
5830         int ret = 0, order;
5832         struct compact_control cc = {
5833                 .nr_migratepages = 0,
5834                 .order = -1,
5835                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5836                 .sync = true,
5837                 .ignore_skip_hint = true,
5838         };
5839         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5841         /*
5842          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5843          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5844          * have different sizes, and due to the way page allocator
5845          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5846          * that page allocator won't try to merge buddies from
5847          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5848          * other migration type.
5849          *
5850          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5851          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5852          * we are interested in).  This will put all the pages in
5853          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5854          *
5855          * When this is done, we take the pages in range from page
5856          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5857          * page allocator will never consider using them.
5858          *
5859          * This lets us mark the pageblocks back as
5860          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5861          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5862          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5863          */
5865         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5866                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
5867                                        false);
5868         if (ret)
5869                 return ret;
5871         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5872         if (ret)
5873                 goto done;
5875         /*
5876          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5877          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5878          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5879          * What we are going to do is to allocate all pages from
5880          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5881          *
5882          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5883          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5884          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5885          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5886          * once this is done free the pages we are not interested in.
5887          *
5888          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5889          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5890          */
5892         lru_add_drain_all();
5893         drain_all_pages();
5895         order = 0;
5896         outer_start = start;
5897         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5898                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5899                         ret = -EBUSY;
5900                         goto done;
5901                 }
5902                 outer_start &= ~0UL << order;
5903         }
5905         /* Make sure the range is really isolated. */
5906         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
5907                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5908                        outer_start, end);
5909                 ret = -EBUSY;
5910                 goto done;
5911         }
5914         /* Grab isolated pages from freelists. */
5915         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
5916         if (!outer_end) {
5917                 ret = -EBUSY;
5918                 goto done;
5919         }
5921         /* Free head and tail (if any) */
5922         if (start != outer_start)
5923                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5924         if (end != outer_end)
5925                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5927 done:
5928         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5929                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5930         return ret;
5933 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5935         unsigned int count = 0;
5937         for (; nr_pages--; pfn++) {
5938                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5940                 count += page_count(page) != 1;
5941                 __free_page(page);
5942         }
5943         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
5945 #endif
5947 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5948 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5950         struct zone *zone = data;
5951         int cpu;
5952         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5954         for_each_possible_cpu(cpu) {
5955                 struct per_cpu_pageset *pset;
5956                 struct per_cpu_pages *pcp;
5958                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5959                 pcp = &pset->pcp;
5961                 local_irq_save(flags);
5962                 if (pcp->count > 0)
5963                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5964                 drain_zonestat(zone, pset);
5965                 setup_pageset(pset, batch);
5966                 local_irq_restore(flags);
5967         }
5968         return 0;
5971 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5973         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5975 #endif
5977 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5979         unsigned long flags;
5980         int cpu;
5981         struct per_cpu_pageset *pset;
5983         /* avoid races with drain_pages()  */
5984         local_irq_save(flags);
5985         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5986                 for_each_online_cpu(cpu) {
5987                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5988                         drain_zonestat(zone, pset);
5989                 }
5990                 free_percpu(zone->pageset);
5991                 zone->pageset = &boot_pageset;
5992         }
5993         local_irq_restore(flags);
5996 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5997 /*
5998  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5999  */
6000 void
6001 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6003         struct page *page;
6004         struct zone *zone;
6005         int order, i;
6006         unsigned long pfn;
6007         unsigned long flags;
6008         /* find the first valid pfn */
6009         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6010                 if (pfn_valid(pfn))
6011                         break;
6012         if (pfn == end_pfn)
6013                 return;
6014         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6015         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6016         pfn = start_pfn;
6017         while (pfn < end_pfn) {
6018                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6019                         pfn++;
6020                         continue;
6021                 }
6022                 page = pfn_to_page(pfn);
6023                 /*
6024                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6025                  * page_count() is not 0.
6026                  */
6027                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6028                         pfn++;
6029                         SetPageReserved(page);
6030                         continue;
6031                 }
6033                 BUG_ON(page_count(page));
6034                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6035                 order = page_order(page);
6036 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6037                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6038                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6039 #endif
6040                 list_del(&page->lru);
6041                 rmv_page_order(page);
6042                 zone->free_area[order].nr_free--;
6043                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6044                         SetPageReserved((page+i));
6045                 pfn += (1 << order);
6046         }
6047         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6049 #endif
6051 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6052 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6054         struct zone *zone = page_zone(page);
6055         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6056         unsigned long flags;
6057         int order;
6059         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6060         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6061                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6063                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6064                         break;
6065         }
6066         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6068         return order < MAX_ORDER;
6070 #endif
6072 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6073         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6074         {1UL << PG_error,               "error"         },
6075         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6076         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6077         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6078         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6079         {1UL << PG_active,              "active"        },
6080         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6081         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6082         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6083         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6084         {1UL << PG_private,             "private"       },
6085         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6086         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6087 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6088         {1UL << PG_head,                "head"          },
6089         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6090 #else
6091         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6092 #endif
6093         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6094         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6095         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6096         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6097         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6098 #ifdef CONFIG_MMU
6099         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6100 #endif
6101 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6102         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6103 #endif
6104 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6105         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6106 #endif
6107 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6108         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6109 #endif
6110 };
6112 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6114         const char *delim = "";
6115         unsigned long mask;
6116         int i;
6118         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6120         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6122         /* remove zone id */
6123         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6125         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6127                 mask = pageflag_names[i].mask;
6128                 if ((flags & mask) != mask)
6129                         continue;
6131                 flags &= ~mask;
6132                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6133                 delim = "|";
6134         }
6136         /* check for left over flags */
6137         if (flags)
6138                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6140         printk(")\n");
6143 void dump_page(struct page *page)
6145         printk(KERN_ALERT
6146                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6147                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6148                 page->mapping, page->index);
6149         dump_page_flags(page->flags);
6150         mem_cgroup_print_bad_page(page);