Linux-libre 5.7.6-gnu
[librecmc/linux-libre.git] / include / linux / mmzone.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_MMZONE_H
3 #define _LINUX_MMZONE_H
4
5 #ifndef __ASSEMBLY__
6 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
7
8 #include <linux/spinlock.h>
9 #include <linux/list.h>
10 #include <linux/wait.h>
11 #include <linux/bitops.h>
12 #include <linux/cache.h>
13 #include <linux/threads.h>
14 #include <linux/numa.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/seqlock.h>
17 #include <linux/nodemask.h>
18 #include <linux/pageblock-flags.h>
19 #include <linux/page-flags-layout.h>
20 #include <linux/atomic.h>
21 #include <linux/mm_types.h>
22 #include <linux/page-flags.h>
23 #include <asm/page.h>
24
25 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
26 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
27 #define MAX_ORDER 11
28 #else
29 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
30 #endif
31 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
32
33 /*
34  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
35  * costly to service.  That is between allocation orders which should
36  * coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
37  * will not.
38  */
39 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
40
41 enum migratetype {
42         MIGRATE_UNMOVABLE,
43         MIGRATE_MOVABLE,
44         MIGRATE_RECLAIMABLE,
45         MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
46         MIGRATE_HIGHATOMIC = MIGRATE_PCPTYPES,
47 #ifdef CONFIG_CMA
48         /*
49          * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
50          * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
51          * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
52          * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
53          *
54          * The way to use it is to change migratetype of a range of
55          * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
56          * __free_pageblock_cma() function.  What is important though
57          * is that a range of pageblocks must be aligned to
58          * MAX_ORDER_NR_PAGES should biggest page be bigger then
59          * a single pageblock.
60          */
61         MIGRATE_CMA,
62 #endif
63 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
64         MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
65 #endif
66         MIGRATE_TYPES
67 };
68
69 /* In mm/page_alloc.c; keep in sync also with show_migration_types() there */
70 extern const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES];
71
72 #ifdef CONFIG_CMA
73 #  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
74 #  define is_migrate_cma_page(_page) (get_pageblock_migratetype(_page) == MIGRATE_CMA)
75 #else
76 #  define is_migrate_cma(migratetype) false
77 #  define is_migrate_cma_page(_page) false
78 #endif
79
80 static inline bool is_migrate_movable(int mt)
81 {
82         return is_migrate_cma(mt) || mt == MIGRATE_MOVABLE;
83 }
84
85 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
86         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
87                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
88
89 extern int page_group_by_mobility_disabled;
90
91 #define NR_MIGRATETYPE_BITS (PB_migrate_end - PB_migrate + 1)
92 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << NR_MIGRATETYPE_BITS) - 1)
93
94 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
95         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page),                \
96                         PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK)
97
98 struct free_area {
99         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
100         unsigned long           nr_free;
101 };
102
103 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
104                                             int migratetype)
105 {
106         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
107                                         struct page, lru);
108 }
109
110 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
111 {
112         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
113 }
114
115 struct pglist_data;
116
117 /*
118  * zone->lock and the zone lru_lock are two of the hottest locks in the kernel.
119  * So add a wild amount of padding here to ensure that they fall into separate
120  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
121  * consumption is not a concern here.
122  */
123 #if defined(CONFIG_SMP)
124 struct zone_padding {
125         char x[0];
126 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
127 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
128 #else
129 #define ZONE_PADDING(name)
130 #endif
131
132 #ifdef CONFIG_NUMA
133 enum numa_stat_item {
134         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
135         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
136         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
137         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
138         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
139         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
140         NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS
141 };
142 #else
143 #define NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS 0
144 #endif
145
146 enum zone_stat_item {
147         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
148         NR_FREE_PAGES,
149         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
150         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
151         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
152         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
153         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
154         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
155         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
156         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
157         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
158         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
159         /* Second 128 byte cacheline */
160         NR_BOUNCE,
161 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
162         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
163 #endif
164         NR_FREE_CMA_PAGES,
165         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
166
167 enum node_stat_item {
168         NR_LRU_BASE,
169         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
170         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
171         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
172         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
173         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
174         NR_SLAB_RECLAIMABLE,
175         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
176         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
177         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
178         WORKINGSET_NODES,
179         WORKINGSET_REFAULT,
180         WORKINGSET_ACTIVATE,
181         WORKINGSET_RESTORE,
182         WORKINGSET_NODERECLAIM,
183         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
184         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
185                            only modified from process context */
186         NR_FILE_PAGES,
187         NR_FILE_DIRTY,
188         NR_WRITEBACK,
189         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
190         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
191         NR_SHMEM_THPS,
192         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
193         NR_FILE_THPS,
194         NR_FILE_PMDMAPPED,
195         NR_ANON_THPS,
196         NR_UNSTABLE_NFS,        /* NFS unstable pages */
197         NR_VMSCAN_WRITE,
198         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
199         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
200         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
201         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
202         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
203         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
204         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
205 };
206
207 /*
208  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
209  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
210  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
211  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
212  *
213  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
214  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
215  */
216 #define LRU_BASE 0
217 #define LRU_ACTIVE 1
218 #define LRU_FILE 2
219
220 enum lru_list {
221         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
222         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
223         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
224         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
225         LRU_UNEVICTABLE,
226         NR_LRU_LISTS
227 };
228
229 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
230
231 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
232
233 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
234 {
235         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
236 }
237
238 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
239 {
240         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
241 }
242
243 struct zone_reclaim_stat {
244         /*
245          * The pageout code in vmscan.c keeps track of how many of the
246          * mem/swap backed and file backed pages are referenced.
247          * The higher the rotated/scanned ratio, the more valuable
248          * that cache is.
249          *
250          * The anon LRU stats live in [0], file LRU stats in [1]
251          */
252         unsigned long           recent_rotated[2];
253         unsigned long           recent_scanned[2];
254 };
255
256 enum lruvec_flags {
257         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
258                                          * backed by a congested BDI
259                                          */
260 };
261
262 struct lruvec {
263         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
264         struct zone_reclaim_stat        reclaim_stat;
265         /* Evictions & activations on the inactive file list */
266         atomic_long_t                   inactive_age;
267         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
268         unsigned long                   refaults;
269         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
270         unsigned long                   flags;
271 #ifdef CONFIG_MEMCG
272         struct pglist_data *pgdat;
273 #endif
274 };
275
276 /* Isolate unmapped pages */
277 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
278 /* Isolate for asynchronous migration */
279 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
280 /* Isolate unevictable pages */
281 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
282
283 /* LRU Isolation modes. */
284 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
285
286 enum zone_watermarks {
287         WMARK_MIN,
288         WMARK_LOW,
289         WMARK_HIGH,
290         NR_WMARK
291 };
292
293 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
294 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
295 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
296 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
297
298 struct per_cpu_pages {
299         int count;              /* number of pages in the list */
300         int high;               /* high watermark, emptying needed */
301         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
302
303         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
304         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
305 };
306
307 struct per_cpu_pageset {
308         struct per_cpu_pages pcp;
309 #ifdef CONFIG_NUMA
310         s8 expire;
311         u16 vm_numa_stat_diff[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
312 #endif
313 #ifdef CONFIG_SMP
314         s8 stat_threshold;
315         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
316 #endif
317 };
318
319 struct per_cpu_nodestat {
320         s8 stat_threshold;
321         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
322 };
323
324 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
325
326 enum zone_type {
327         /*
328          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
329          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
330          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
331          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
332          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
333          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
334          * platforms may need both zones as they support peripherals with
335          * different DMA addressing limitations.
336          *
337          * Some examples:
338          *
339          *  - i386 and x86_64 have a fixed 16M ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the
340          *    rest of the lower 4G.
341          *
342          *  - arm only uses ZONE_DMA, the size, up to 4G, may vary depending on
343          *    the specific device.
344          *
345          *  - arm64 has a fixed 1G ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the rest of the
346          *    lower 4G.
347          *
348          *  - powerpc only uses ZONE_DMA, the size, up to 2G, may vary
349          *    depending on the specific device.
350          *
351          *  - s390 uses ZONE_DMA fixed to the lower 2G.
352          *
353          *  - ia64 and riscv only use ZONE_DMA32.
354          *
355          *  - parisc uses neither.
356          */
357 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
358         ZONE_DMA,
359 #endif
360 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
361         ZONE_DMA32,
362 #endif
363         /*
364          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
365          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
366          * transfers to all addressable memory.
367          */
368         ZONE_NORMAL,
369 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
370         /*
371          * A memory area that is only addressable by the kernel through
372          * mapping portions into its own address space. This is for example
373          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
374          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
375          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
376          * access.
377          */
378         ZONE_HIGHMEM,
379 #endif
380         ZONE_MOVABLE,
381 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
382         ZONE_DEVICE,
383 #endif
384         __MAX_NR_ZONES
385
386 };
387
388 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
389
390 struct zone {
391         /* Read-mostly fields */
392
393         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
394         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
395         unsigned long watermark_boost;
396
397         unsigned long nr_reserved_highatomic;
398
399         /*
400          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
401          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
402          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
403          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
404          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
405          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
406          * changes.
407          */
408         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
409
410 #ifdef CONFIG_NUMA
411         int node;
412 #endif
413         struct pglist_data      *zone_pgdat;
414         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
415
416 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
417         /*
418          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
419          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
420          */
421         unsigned long           *pageblock_flags;
422 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
423
424         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
425         unsigned long           zone_start_pfn;
426
427         /*
428          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
429          * holes, which is calculated as:
430          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
431          *
432          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
433          * is calculated as:
434          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
435          *
436          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
437          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
438          * bootmem allocator):
439          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
440          *
441          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
442          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
443          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
444          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
445          * and thresholds.
446          *
447          * Locking rules:
448          *
449          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
450          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
451          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
452          * quite infrequently.
453          *
454          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
455          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
456          * give them a chance of being in the same cacheline.
457          *
458          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
459          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
460          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
461          */
462         atomic_long_t           managed_pages;
463         unsigned long           spanned_pages;
464         unsigned long           present_pages;
465
466         const char              *name;
467
468 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
469         /*
470          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
471          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
472          * of pageblock. Protected by zone->lock.
473          */
474         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
475 #endif
476
477 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
478         /* see spanned/present_pages for more description */
479         seqlock_t               span_seqlock;
480 #endif
481
482         int initialized;
483
484         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
485         ZONE_PADDING(_pad1_)
486
487         /* free areas of different sizes */
488         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
489
490         /* zone flags, see below */
491         unsigned long           flags;
492
493         /* Primarily protects free_area */
494         spinlock_t              lock;
495
496         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
497         ZONE_PADDING(_pad2_)
498
499         /*
500          * When free pages are below this point, additional steps are taken
501          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
502          * drift allowing watermarks to be breached
503          */
504         unsigned long percpu_drift_mark;
505
506 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
507         /* pfn where compaction free scanner should start */
508         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
509         /* pfn where async and sync compaction migration scanner should start */
510         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[2];
511         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
512         unsigned long           compact_init_free_pfn;
513 #endif
514
515 #ifdef CONFIG_COMPACTION
516         /*
517          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
518          * are skipped before trying again. The number attempted since
519          * last failure is tracked with compact_considered.
520          */
521         unsigned int            compact_considered;
522         unsigned int            compact_defer_shift;
523         int                     compact_order_failed;
524 #endif
525
526 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
527         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
528         bool                    compact_blockskip_flush;
529 #endif
530
531         bool                    contiguous;
532
533         ZONE_PADDING(_pad3_)
534         /* Zone statistics */
535         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
536         atomic_long_t           vm_numa_stat[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
537 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
538
539 enum pgdat_flags {
540         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
541                                          * many dirty file pages at the tail
542                                          * of the LRU.
543                                          */
544         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
545                                          * many pages under writeback
546                                          */
547         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
548 };
549
550 enum zone_flags {
551         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
552                                          * Cleared when kswapd is woken.
553                                          */
554 };
555
556 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
557 {
558         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
559 }
560
561 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
562 {
563         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
564 }
565
566 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
567 {
568         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
569 }
570
571 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
572 {
573         return zone->initialized;
574 }
575
576 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
577 {
578         return zone->spanned_pages == 0;
579 }
580
581 /*
582  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
583  * intersection with the given zone
584  */
585 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
586                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
587 {
588         if (zone_is_empty(zone))
589                 return false;
590         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
591             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
592                 return false;
593
594         return true;
595 }
596
597 /*
598  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
599  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
600  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
601  */
602 #define DEF_PRIORITY 12
603
604 /* Maximum number of zones on a zonelist */
605 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
606
607 enum {
608         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
609 #ifdef CONFIG_NUMA
610         /*
611          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
612          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
613          */
614         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
615 #endif
616         MAX_ZONELISTS
617 };
618
619 /*
620  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
621  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
622  */
623 struct zoneref {
624         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
625         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
626 };
627
628 /*
629  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
630  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
631  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
632  * priority.
633  *
634  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
635  * of the entry being read. Helper functions to access information given
636  * a struct zoneref are
637  *
638  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
639  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
640  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
641  */
642 struct zonelist {
643         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
644 };
645
646 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
647 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
648 extern struct page *mem_map;
649 #endif
650
651 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
652 struct deferred_split {
653         spinlock_t split_queue_lock;
654         struct list_head split_queue;
655         unsigned long split_queue_len;
656 };
657 #endif
658
659 /*
660  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
661  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
662  * describes the whole memory.
663  *
664  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
665  * per-zone basis.
666  */
667 typedef struct pglist_data {
668         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
669         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
670         int nr_zones;
671 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
672         struct page *node_mem_map;
673 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
674         struct page_ext *node_page_ext;
675 #endif
676 #endif
677 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
678         /*
679          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
680          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
681          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
682          * init.
683          *
684          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
685          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
686          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
687          *
688          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
689          */
690         spinlock_t node_size_lock;
691 #endif
692         unsigned long node_start_pfn;
693         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
694         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
695                                              range, including holes */
696         int node_id;
697         wait_queue_head_t kswapd_wait;
698         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
699         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
700                                            mem_hotplug_begin/end() */
701         int kswapd_order;
702         enum zone_type kswapd_classzone_idx;
703
704         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
705
706 #ifdef CONFIG_COMPACTION
707         int kcompactd_max_order;
708         enum zone_type kcompactd_classzone_idx;
709         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
710         struct task_struct *kcompactd;
711 #endif
712         /*
713          * This is a per-node reserve of pages that are not available
714          * to userspace allocations.
715          */
716         unsigned long           totalreserve_pages;
717
718 #ifdef CONFIG_NUMA
719         /*
720          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
721          */
722         unsigned long           min_unmapped_pages;
723         unsigned long           min_slab_pages;
724 #endif /* CONFIG_NUMA */
725
726         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
727         ZONE_PADDING(_pad1_)
728         spinlock_t              lru_lock;
729
730 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
731         /*
732          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
733          * is the first PFN that needs to be initialised.
734          */
735         unsigned long first_deferred_pfn;
736 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
737
738 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
739         struct deferred_split deferred_split_queue;
740 #endif
741
742         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
743
744         /*
745          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
746          *
747          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
748          */
749         struct lruvec           __lruvec;
750
751         unsigned long           flags;
752
753         ZONE_PADDING(_pad2_)
754
755         /* Per-node vmstats */
756         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
757         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
758 } pg_data_t;
759
760 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
761 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
762 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
763 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
764 #else
765 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
766 #endif
767 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
768
769 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
770 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
771
772 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
773 {
774         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
775 }
776
777 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
778 {
779         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
780 }
781
782 #include <linux/memory_hotplug.h>
783
784 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
785 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
786                    enum zone_type classzone_idx);
787 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
788                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
789                          long free_pages);
790 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
791                 unsigned long mark, int classzone_idx,
792                 unsigned int alloc_flags);
793 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
794                 unsigned long mark, int classzone_idx);
795 enum memmap_context {
796         MEMMAP_EARLY,
797         MEMMAP_HOTPLUG,
798 };
799 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
800                                      unsigned long size);
801
802 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
803
804 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
805 {
806 #ifdef CONFIG_MEMCG
807         return lruvec->pgdat;
808 #else
809         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
810 #endif
811 }
812
813 extern unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx);
814
815 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
816 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
817 #else
818 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
819 #endif
820
821 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM)
822 void memblocks_present(void);
823 #else
824 static inline void memblocks_present(void) {}
825 #endif
826
827 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
828 int local_memory_node(int node_id);
829 #else
830 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
831 #endif
832
833 /*
834  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
835  */
836 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
837
838 /*
839  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
840  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
841  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
842  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
843  */
844 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
845 {
846         return zone_managed_pages(zone);
847 }
848
849 /* Returns true if a zone has memory */
850 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
851 {
852         return zone->present_pages;
853 }
854
855 #ifdef CONFIG_NUMA
856 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
857 {
858         return zone->node;
859 }
860
861 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
862 {
863         zone->node = nid;
864 }
865 #else
866 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
867 {
868         return 0;
869 }
870
871 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
872 #endif
873
874 extern int movable_zone;
875
876 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
877 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
878 {
879 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
880         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
881 #else
882         return (ZONE_MOVABLE - 1) == ZONE_HIGHMEM;
883 #endif
884 }
885 #endif
886
887 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
888 {
889 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
890         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
891                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
892 #else
893         return 0;
894 #endif
895 }
896
897 /**
898  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
899  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
900  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
901  * @zone - pointer to struct zone variable
902  */
903 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
904 {
905 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
906         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
907 #else
908         return 0;
909 #endif
910 }
911
912 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
913 struct ctl_table;
914 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
915                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
916 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
917                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
918 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
919                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
920 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
921 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
922                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
923 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
924                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
925 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
926                         void __user *, size_t *, loff_t *);
927 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
928                         void __user *, size_t *, loff_t *);
929
930 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
931                         void __user *, size_t *, loff_t *);
932 extern char numa_zonelist_order[];
933 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
934
935 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
936
937 extern struct pglist_data contig_page_data;
938 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
939 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
940
941 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
942
943 #include <asm/mmzone.h>
944
945 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
946
947 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
948 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
949 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
950
951 /**
952  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
953  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
954  */
955 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
956         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
957              pgdat;                                     \
958              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
959 /**
960  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
961  * @zone - pointer to struct zone variable
962  *
963  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
964  * fills it in.
965  */
966 #define for_each_zone(zone)                             \
967         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
968              zone;                                      \
969              zone = next_zone(zone))
970
971 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
972         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
973              zone;                                      \
974              zone = next_zone(zone))                    \
975                 if (!populated_zone(zone))              \
976                         ; /* do nothing */              \
977                 else
978
979 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
980 {
981         return zoneref->zone;
982 }
983
984 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
985 {
986         return zoneref->zone_idx;
987 }
988
989 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
990 {
991         return zone_to_nid(zoneref->zone);
992 }
993
994 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
995                                         enum zone_type highest_zoneidx,
996                                         nodemask_t *nodes);
997
998 /**
999  * next_zones_zonelist - Returns the next zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask using a cursor within a zonelist as a starting point
1000  * @z - The cursor used as a starting point for the search
1001  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1002  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1003  *
1004  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1005  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1006  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1007  * being examined. It should be advanced by one before calling
1008  * next_zones_zonelist again.
1009  */
1010 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1011                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1012                                         nodemask_t *nodes)
1013 {
1014         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1015                 return z;
1016         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1017 }
1018
1019 /**
1020  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1021  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
1022  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1023  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1024  * @return - Zoneref pointer for the first suitable zone found (see below)
1025  *
1026  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1027  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1028  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1029  * one before calling.
1030  *
1031  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1032  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1033  * update due to cpuset modification.
1034  */
1035 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1036                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1037                                         nodemask_t *nodes)
1038 {
1039         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1040                                                         highest_zoneidx, nodes);
1041 }
1042
1043 /**
1044  * for_each_zone_zonelist_nodemask - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index and within a nodemask
1045  * @zone - The current zone in the iterator
1046  * @z - The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1047  * @zlist - The zonelist being iterated
1048  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1049  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
1050  *
1051  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1052  * within a given nodemask
1053  */
1054 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1055         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1056                 zone;                                                   \
1057                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1058                         zone = zonelist_zone(z))
1059
1060 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1061         for (zone = z->zone;    \
1062                 zone;                                                   \
1063                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1064                         zone = zonelist_zone(z))
1065
1066
1067 /**
1068  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1069  * @zone - The current zone in the iterator
1070  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
1071  * @zlist - The zonelist being iterated
1072  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1073  *
1074  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1075  */
1076 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1077         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1078
1079 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1080 #include <asm/sparsemem.h>
1081 #endif
1082
1083 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
1084         !defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1085 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1086 {
1087         BUILD_BUG_ON(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA));
1088         return 0;
1089 }
1090 #endif
1091
1092 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1093 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1094 #endif
1095
1096 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1097
1098 /*
1099  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1100  *
1101  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1102  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1103  */
1104 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1105 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1106
1107 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1108
1109 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1110 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1111
1112 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1113         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1114
1115 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1116 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1117 #endif
1118
1119 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1120 {
1121         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1122 }
1123 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1124 {
1125         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1126 }
1127
1128 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1129 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1130
1131 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1132 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1133
1134 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1135 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1136 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1137
1138 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1139 #error Subsection size exceeds section size
1140 #else
1141 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1142 #endif
1143
1144 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1145 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1146
1147 struct mem_section_usage {
1148 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1149         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1150 #endif
1151         /* See declaration of similar field in struct zone */
1152         unsigned long pageblock_flags[0];
1153 };
1154
1155 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1156
1157 struct page;
1158 struct page_ext;
1159 struct mem_section {
1160         /*
1161          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1162          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1163          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1164          *
1165          * Additionally during early boot we encode node id of
1166          * the location of the section here to guide allocation.
1167          * (see sparse.c::memory_present())
1168          *
1169          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1170          * before using it wrong.
1171          */
1172         unsigned long section_mem_map;
1173
1174         struct mem_section_usage *usage;
1175 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1176         /*
1177          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1178          * section. (see page_ext.h about this.)
1179          */
1180         struct page_ext *page_ext;
1181         unsigned long pad;
1182 #endif
1183         /*
1184          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1185          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1186          */
1187 };
1188
1189 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1190 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1191 #else
1192 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1193 #endif
1194
1195 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1196 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1197 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1198
1199 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1200 extern struct mem_section **mem_section;
1201 #else
1202 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1203 #endif
1204
1205 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1206 {
1207         return ms->usage->pageblock_flags;
1208 }
1209
1210 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1211 {
1212 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1213         if (!mem_section)
1214                 return NULL;
1215 #endif
1216         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1217                 return NULL;
1218         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1219 }
1220 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1221 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1222
1223 /*
1224  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1225  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1226  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1227  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1228  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1229  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1230  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1231  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1232  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1233  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1234  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1235  */
1236 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1237 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1238 #define SECTION_IS_ONLINE       (1UL<<2)
1239 #define SECTION_IS_EARLY        (1UL<<3)
1240 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<4)
1241 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1242 #define SECTION_NID_SHIFT       3
1243
1244 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1245 {
1246         unsigned long map = section->section_mem_map;
1247         map &= SECTION_MAP_MASK;
1248         return (struct page *)map;
1249 }
1250
1251 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1252 {
1253         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1254 }
1255
1256 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1257 {
1258         return present_section(__nr_to_section(nr));
1259 }
1260
1261 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1262 {
1263         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1264 }
1265
1266 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1267 {
1268         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1269 }
1270
1271 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1272 {
1273         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1274 }
1275
1276 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1277 {
1278         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1279 }
1280
1281 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1282 {
1283         return online_section(__nr_to_section(nr));
1284 }
1285
1286 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1287 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1288 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1289 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1290 #endif
1291 #endif
1292
1293 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1294 {
1295         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1296 }
1297
1298 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1299
1300 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1301 {
1302         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1303 }
1304
1305 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1306 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1307 {
1308         int idx = subsection_map_index(pfn);
1309
1310         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1311 }
1312 #else
1313 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1314 {
1315         return 1;
1316 }
1317 #endif
1318
1319 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1320 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1321 {
1322         struct mem_section *ms;
1323
1324         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1325                 return 0;
1326         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1327         if (!valid_section(ms))
1328                 return 0;
1329         /*
1330          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1331          * the entire section-sized span.
1332          */
1333         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1334 }
1335 #endif
1336
1337 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1338 {
1339         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1340                 return 0;
1341         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1342 }
1343
1344 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1345 {
1346         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1347                 if (present_section_nr(section_nr))
1348                         return section_nr;
1349         }
1350
1351         return -1;
1352 }
1353
1354 /*
1355  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1356  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1357  * this restriction.
1358  */
1359 #ifdef CONFIG_NUMA
1360 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1361 ({                                                                      \
1362         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1363         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1364 })
1365 #else
1366 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1367 #endif
1368
1369 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1370 void sparse_init(void);
1371 #else
1372 #define sparse_init()   do {} while (0)
1373 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1374 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1375 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1376 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1377
1378 /*
1379  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1380  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1381  * may treat start/end as pfns or sections.
1382  */
1383 struct mminit_pfnnid_cache {
1384         unsigned long last_start;
1385         unsigned long last_end;
1386         int last_nid;
1387 };
1388
1389 #ifndef early_pfn_valid
1390 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1391 #endif
1392
1393 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1394
1395 /*
1396  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1397  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1398  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1399  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1400  */
1401 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1402 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1403 #else
1404 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1405 #endif
1406
1407 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1408 /*
1409  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1410  * associated with it or not. This means that a struct page exists for this
1411  * pfn. The caller cannot assume the page is fully initialized in general.
1412  * Hotplugable pages might not have been onlined yet. pfn_to_online_page()
1413  * will ensure the struct page is fully online and initialized. Special pages
1414  * (e.g. ZONE_DEVICE) are never onlined and should be treated accordingly.
1415  *
1416  * In FLATMEM, it is expected that holes always have valid memmap as long as
1417  * there is valid PFNs either side of the hole. In SPARSEMEM, it is assumed
1418  * that a valid section has a memmap for the entire section.
1419  *
1420  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1421  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1422  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1423  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1424  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1425  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1426  * of the full memmap are extremely rare.
1427  */
1428 bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1429                                         struct page *page, struct zone *zone);
1430 #else
1431 static inline bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1432                                         struct page *page, struct zone *zone)
1433 {
1434         return true;
1435 }
1436 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1437
1438 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1439 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1440 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */