headers/deps: mm: Optimize <linux/gfp.h> header dependencies
[linux-block.git] / include / linux / gfp.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef __LINUX_GFP_H
3 #define __LINUX_GFP_H
4
5 #include <linux/mmzone.h>
6 #include <linux/topology.h>
7
8 /* The typedef is in types.h but we want the documentation here */
9 #if 0
10 /**
11  * typedef gfp_t - Memory allocation flags.
12  *
13  * GFP flags are commonly used throughout Linux to indicate how memory
14  * should be allocated.  The GFP acronym stands for get_free_pages(),
15  * the underlying memory allocation function.  Not every GFP flag is
16  * supported by every function which may allocate memory.  Most users
17  * will want to use a plain ``GFP_KERNEL``.
18  */
19 typedef unsigned int __bitwise gfp_t;
20 #endif
21
22 struct vm_area_struct;
23
24 /*
25  * In case of changes, please don't forget to update
26  * include/trace/events/mmflags.h and tools/perf/builtin-kmem.c
27  */
28
29 /* Plain integer GFP bitmasks. Do not use this directly. */
30 #define ___GFP_DMA              0x01u
31 #define ___GFP_HIGHMEM          0x02u
32 #define ___GFP_DMA32            0x04u
33 #define ___GFP_MOVABLE          0x08u
34 #define ___GFP_RECLAIMABLE      0x10u
35 #define ___GFP_HIGH             0x20u
36 #define ___GFP_IO               0x40u
37 #define ___GFP_FS               0x80u
38 #define ___GFP_ZERO             0x100u
39 #define ___GFP_ATOMIC           0x200u
40 #define ___GFP_DIRECT_RECLAIM   0x400u
41 #define ___GFP_KSWAPD_RECLAIM   0x800u
42 #define ___GFP_WRITE            0x1000u
43 #define ___GFP_NOWARN           0x2000u
44 #define ___GFP_RETRY_MAYFAIL    0x4000u
45 #define ___GFP_NOFAIL           0x8000u
46 #define ___GFP_NORETRY          0x10000u
47 #define ___GFP_MEMALLOC         0x20000u
48 #define ___GFP_COMP             0x40000u
49 #define ___GFP_NOMEMALLOC       0x80000u
50 #define ___GFP_HARDWALL         0x100000u
51 #define ___GFP_THISNODE         0x200000u
52 #define ___GFP_ACCOUNT          0x400000u
53 #define ___GFP_ZEROTAGS         0x800000u
54 #ifdef CONFIG_KASAN_HW_TAGS
55 #define ___GFP_SKIP_ZERO                0x1000000u
56 #define ___GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON      0x2000000u
57 #define ___GFP_SKIP_KASAN_POISON        0x4000000u
58 #else
59 #define ___GFP_SKIP_ZERO                0
60 #define ___GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON      0
61 #define ___GFP_SKIP_KASAN_POISON        0
62 #endif
63 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
64 #define ___GFP_NOLOCKDEP        0x8000000u
65 #else
66 #define ___GFP_NOLOCKDEP        0
67 #endif
68 /* If the above are modified, __GFP_BITS_SHIFT may need updating */
69
70 /*
71  * Physical address zone modifiers (see linux/mmzone.h - low four bits)
72  *
73  * Do not put any conditional on these. If necessary modify the definitions
74  * without the underscores and use them consistently. The definitions here may
75  * be used in bit comparisons.
76  */
77 #define __GFP_DMA       ((__force gfp_t)___GFP_DMA)
78 #define __GFP_HIGHMEM   ((__force gfp_t)___GFP_HIGHMEM)
79 #define __GFP_DMA32     ((__force gfp_t)___GFP_DMA32)
80 #define __GFP_MOVABLE   ((__force gfp_t)___GFP_MOVABLE)  /* ZONE_MOVABLE allowed */
81 #define GFP_ZONEMASK    (__GFP_DMA|__GFP_HIGHMEM|__GFP_DMA32|__GFP_MOVABLE)
82
83 /**
84  * DOC: Page mobility and placement hints
85  *
86  * Page mobility and placement hints
87  * ---------------------------------
88  *
89  * These flags provide hints about how mobile the page is. Pages with similar
90  * mobility are placed within the same pageblocks to minimise problems due
91  * to external fragmentation.
92  *
93  * %__GFP_MOVABLE (also a zone modifier) indicates that the page can be
94  * moved by page migration during memory compaction or can be reclaimed.
95  *
96  * %__GFP_RECLAIMABLE is used for slab allocations that specify
97  * SLAB_RECLAIM_ACCOUNT and whose pages can be freed via shrinkers.
98  *
99  * %__GFP_WRITE indicates the caller intends to dirty the page. Where possible,
100  * these pages will be spread between local zones to avoid all the dirty
101  * pages being in one zone (fair zone allocation policy).
102  *
103  * %__GFP_HARDWALL enforces the cpuset memory allocation policy.
104  *
105  * %__GFP_THISNODE forces the allocation to be satisfied from the requested
106  * node with no fallbacks or placement policy enforcements.
107  *
108  * %__GFP_ACCOUNT causes the allocation to be accounted to kmemcg.
109  */
110 #define __GFP_RECLAIMABLE ((__force gfp_t)___GFP_RECLAIMABLE)
111 #define __GFP_WRITE     ((__force gfp_t)___GFP_WRITE)
112 #define __GFP_HARDWALL   ((__force gfp_t)___GFP_HARDWALL)
113 #define __GFP_THISNODE  ((__force gfp_t)___GFP_THISNODE)
114 #define __GFP_ACCOUNT   ((__force gfp_t)___GFP_ACCOUNT)
115
116 /**
117  * DOC: Watermark modifiers
118  *
119  * Watermark modifiers -- controls access to emergency reserves
120  * ------------------------------------------------------------
121  *
122  * %__GFP_HIGH indicates that the caller is high-priority and that granting
123  * the request is necessary before the system can make forward progress.
124  * For example, creating an IO context to clean pages.
125  *
126  * %__GFP_ATOMIC indicates that the caller cannot reclaim or sleep and is
127  * high priority. Users are typically interrupt handlers. This may be
128  * used in conjunction with %__GFP_HIGH
129  *
130  * %__GFP_MEMALLOC allows access to all memory. This should only be used when
131  * the caller guarantees the allocation will allow more memory to be freed
132  * very shortly e.g. process exiting or swapping. Users either should
133  * be the MM or co-ordinating closely with the VM (e.g. swap over NFS).
134  * Users of this flag have to be extremely careful to not deplete the reserve
135  * completely and implement a throttling mechanism which controls the
136  * consumption of the reserve based on the amount of freed memory.
137  * Usage of a pre-allocated pool (e.g. mempool) should be always considered
138  * before using this flag.
139  *
140  * %__GFP_NOMEMALLOC is used to explicitly forbid access to emergency reserves.
141  * This takes precedence over the %__GFP_MEMALLOC flag if both are set.
142  */
143 #define __GFP_ATOMIC    ((__force gfp_t)___GFP_ATOMIC)
144 #define __GFP_HIGH      ((__force gfp_t)___GFP_HIGH)
145 #define __GFP_MEMALLOC  ((__force gfp_t)___GFP_MEMALLOC)
146 #define __GFP_NOMEMALLOC ((__force gfp_t)___GFP_NOMEMALLOC)
147
148 /**
149  * DOC: Reclaim modifiers
150  *
151  * Reclaim modifiers
152  * -----------------
153  * Please note that all the following flags are only applicable to sleepable
154  * allocations (e.g. %GFP_NOWAIT and %GFP_ATOMIC will ignore them).
155  *
156  * %__GFP_IO can start physical IO.
157  *
158  * %__GFP_FS can call down to the low-level FS. Clearing the flag avoids the
159  * allocator recursing into the filesystem which might already be holding
160  * locks.
161  *
162  * %__GFP_DIRECT_RECLAIM indicates that the caller may enter direct reclaim.
163  * This flag can be cleared to avoid unnecessary delays when a fallback
164  * option is available.
165  *
166  * %__GFP_KSWAPD_RECLAIM indicates that the caller wants to wake kswapd when
167  * the low watermark is reached and have it reclaim pages until the high
168  * watermark is reached. A caller may wish to clear this flag when fallback
169  * options are available and the reclaim is likely to disrupt the system. The
170  * canonical example is THP allocation where a fallback is cheap but
171  * reclaim/compaction may cause indirect stalls.
172  *
173  * %__GFP_RECLAIM is shorthand to allow/forbid both direct and kswapd reclaim.
174  *
175  * The default allocator behavior depends on the request size. We have a concept
176  * of so called costly allocations (with order > %PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER).
177  * !costly allocations are too essential to fail so they are implicitly
178  * non-failing by default (with some exceptions like OOM victims might fail so
179  * the caller still has to check for failures) while costly requests try to be
180  * not disruptive and back off even without invoking the OOM killer.
181  * The following three modifiers might be used to override some of these
182  * implicit rules
183  *
184  * %__GFP_NORETRY: The VM implementation will try only very lightweight
185  * memory direct reclaim to get some memory under memory pressure (thus
186  * it can sleep). It will avoid disruptive actions like OOM killer. The
187  * caller must handle the failure which is quite likely to happen under
188  * heavy memory pressure. The flag is suitable when failure can easily be
189  * handled at small cost, such as reduced throughput
190  *
191  * %__GFP_RETRY_MAYFAIL: The VM implementation will retry memory reclaim
192  * procedures that have previously failed if there is some indication
193  * that progress has been made else where.  It can wait for other
194  * tasks to attempt high level approaches to freeing memory such as
195  * compaction (which removes fragmentation) and page-out.
196  * There is still a definite limit to the number of retries, but it is
197  * a larger limit than with %__GFP_NORETRY.
198  * Allocations with this flag may fail, but only when there is
199  * genuinely little unused memory. While these allocations do not
200  * directly trigger the OOM killer, their failure indicates that
201  * the system is likely to need to use the OOM killer soon.  The
202  * caller must handle failure, but can reasonably do so by failing
203  * a higher-level request, or completing it only in a much less
204  * efficient manner.
205  * If the allocation does fail, and the caller is in a position to
206  * free some non-essential memory, doing so could benefit the system
207  * as a whole.
208  *
209  * %__GFP_NOFAIL: The VM implementation _must_ retry infinitely: the caller
210  * cannot handle allocation failures. The allocation could block
211  * indefinitely but will never return with failure. Testing for
212  * failure is pointless.
213  * New users should be evaluated carefully (and the flag should be
214  * used only when there is no reasonable failure policy) but it is
215  * definitely preferable to use the flag rather than opencode endless
216  * loop around allocator.
217  * Using this flag for costly allocations is _highly_ discouraged.
218  */
219 #define __GFP_IO        ((__force gfp_t)___GFP_IO)
220 #define __GFP_FS        ((__force gfp_t)___GFP_FS)
221 #define __GFP_DIRECT_RECLAIM    ((__force gfp_t)___GFP_DIRECT_RECLAIM) /* Caller can reclaim */
222 #define __GFP_KSWAPD_RECLAIM    ((__force gfp_t)___GFP_KSWAPD_RECLAIM) /* kswapd can wake */
223 #define __GFP_RECLAIM ((__force gfp_t)(___GFP_DIRECT_RECLAIM|___GFP_KSWAPD_RECLAIM))
224 #define __GFP_RETRY_MAYFAIL     ((__force gfp_t)___GFP_RETRY_MAYFAIL)
225 #define __GFP_NOFAIL    ((__force gfp_t)___GFP_NOFAIL)
226 #define __GFP_NORETRY   ((__force gfp_t)___GFP_NORETRY)
227
228 /**
229  * DOC: Action modifiers
230  *
231  * Action modifiers
232  * ----------------
233  *
234  * %__GFP_NOWARN suppresses allocation failure reports.
235  *
236  * %__GFP_COMP address compound page metadata.
237  *
238  * %__GFP_ZERO returns a zeroed page on success.
239  *
240  * %__GFP_ZEROTAGS zeroes memory tags at allocation time if the memory itself
241  * is being zeroed (either via __GFP_ZERO or via init_on_alloc, provided that
242  * __GFP_SKIP_ZERO is not set). This flag is intended for optimization: setting
243  * memory tags at the same time as zeroing memory has minimal additional
244  * performace impact.
245  *
246  * %__GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON makes KASAN skip unpoisoning on page allocation.
247  * Only effective in HW_TAGS mode.
248  *
249  * %__GFP_SKIP_KASAN_POISON makes KASAN skip poisoning on page deallocation.
250  * Typically, used for userspace pages. Only effective in HW_TAGS mode.
251  */
252 #define __GFP_NOWARN    ((__force gfp_t)___GFP_NOWARN)
253 #define __GFP_COMP      ((__force gfp_t)___GFP_COMP)
254 #define __GFP_ZERO      ((__force gfp_t)___GFP_ZERO)
255 #define __GFP_ZEROTAGS  ((__force gfp_t)___GFP_ZEROTAGS)
256 #define __GFP_SKIP_ZERO ((__force gfp_t)___GFP_SKIP_ZERO)
257 #define __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON ((__force gfp_t)___GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON)
258 #define __GFP_SKIP_KASAN_POISON   ((__force gfp_t)___GFP_SKIP_KASAN_POISON)
259
260 /* Disable lockdep for GFP context tracking */
261 #define __GFP_NOLOCKDEP ((__force gfp_t)___GFP_NOLOCKDEP)
262
263 /* Room for N __GFP_FOO bits */
264 #define __GFP_BITS_SHIFT (27 + IS_ENABLED(CONFIG_LOCKDEP))
265 #define __GFP_BITS_MASK ((__force gfp_t)((1 << __GFP_BITS_SHIFT) - 1))
266
267 /**
268  * DOC: Useful GFP flag combinations
269  *
270  * Useful GFP flag combinations
271  * ----------------------------
272  *
273  * Useful GFP flag combinations that are commonly used. It is recommended
274  * that subsystems start with one of these combinations and then set/clear
275  * %__GFP_FOO flags as necessary.
276  *
277  * %GFP_ATOMIC users can not sleep and need the allocation to succeed. A lower
278  * watermark is applied to allow access to "atomic reserves".
279  * The current implementation doesn't support NMI and few other strict
280  * non-preemptive contexts (e.g. raw_spin_lock). The same applies to %GFP_NOWAIT.
281  *
282  * %GFP_KERNEL is typical for kernel-internal allocations. The caller requires
283  * %ZONE_NORMAL or a lower zone for direct access but can direct reclaim.
284  *
285  * %GFP_KERNEL_ACCOUNT is the same as GFP_KERNEL, except the allocation is
286  * accounted to kmemcg.
287  *
288  * %GFP_NOWAIT is for kernel allocations that should not stall for direct
289  * reclaim, start physical IO or use any filesystem callback.
290  *
291  * %GFP_NOIO will use direct reclaim to discard clean pages or slab pages
292  * that do not require the starting of any physical IO.
293  * Please try to avoid using this flag directly and instead use
294  * memalloc_noio_{save,restore} to mark the whole scope which cannot
295  * perform any IO with a short explanation why. All allocation requests
296  * will inherit GFP_NOIO implicitly.
297  *
298  * %GFP_NOFS will use direct reclaim but will not use any filesystem interfaces.
299  * Please try to avoid using this flag directly and instead use
300  * memalloc_nofs_{save,restore} to mark the whole scope which cannot/shouldn't
301  * recurse into the FS layer with a short explanation why. All allocation
302  * requests will inherit GFP_NOFS implicitly.
303  *
304  * %GFP_USER is for userspace allocations that also need to be directly
305  * accessibly by the kernel or hardware. It is typically used by hardware
306  * for buffers that are mapped to userspace (e.g. graphics) that hardware
307  * still must DMA to. cpuset limits are enforced for these allocations.
308  *
309  * %GFP_DMA exists for historical reasons and should be avoided where possible.
310  * The flags indicates that the caller requires that the lowest zone be
311  * used (%ZONE_DMA or 16M on x86-64). Ideally, this would be removed but
312  * it would require careful auditing as some users really require it and
313  * others use the flag to avoid lowmem reserves in %ZONE_DMA and treat the
314  * lowest zone as a type of emergency reserve.
315  *
316  * %GFP_DMA32 is similar to %GFP_DMA except that the caller requires a 32-bit
317  * address. Note that kmalloc(..., GFP_DMA32) does not return DMA32 memory
318  * because the DMA32 kmalloc cache array is not implemented.
319  * (Reason: there is no such user in kernel).
320  *
321  * %GFP_HIGHUSER is for userspace allocations that may be mapped to userspace,
322  * do not need to be directly accessible by the kernel but that cannot
323  * move once in use. An example may be a hardware allocation that maps
324  * data directly into userspace but has no addressing limitations.
325  *
326  * %GFP_HIGHUSER_MOVABLE is for userspace allocations that the kernel does not
327  * need direct access to but can use kmap() when access is required. They
328  * are expected to be movable via page reclaim or page migration. Typically,
329  * pages on the LRU would also be allocated with %GFP_HIGHUSER_MOVABLE.
330  *
331  * %GFP_TRANSHUGE and %GFP_TRANSHUGE_LIGHT are used for THP allocations. They
332  * are compound allocations that will generally fail quickly if memory is not
333  * available and will not wake kswapd/kcompactd on failure. The _LIGHT
334  * version does not attempt reclaim/compaction at all and is by default used
335  * in page fault path, while the non-light is used by khugepaged.
336  */
337 #define GFP_ATOMIC      (__GFP_HIGH|__GFP_ATOMIC|__GFP_KSWAPD_RECLAIM)
338 #define GFP_KERNEL      (__GFP_RECLAIM | __GFP_IO | __GFP_FS)
339 #define GFP_KERNEL_ACCOUNT (GFP_KERNEL | __GFP_ACCOUNT)
340 #define GFP_NOWAIT      (__GFP_KSWAPD_RECLAIM)
341 #define GFP_NOIO        (__GFP_RECLAIM)
342 #define GFP_NOFS        (__GFP_RECLAIM | __GFP_IO)
343 #define GFP_USER        (__GFP_RECLAIM | __GFP_IO | __GFP_FS | __GFP_HARDWALL)
344 #define GFP_DMA         __GFP_DMA
345 #define GFP_DMA32       __GFP_DMA32
346 #define GFP_HIGHUSER    (GFP_USER | __GFP_HIGHMEM)
347 #define GFP_HIGHUSER_MOVABLE    (GFP_HIGHUSER | __GFP_MOVABLE | \
348                          __GFP_SKIP_KASAN_POISON)
349 #define GFP_TRANSHUGE_LIGHT     ((GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_COMP | \
350                          __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN) & ~__GFP_RECLAIM)
351 #define GFP_TRANSHUGE   (GFP_TRANSHUGE_LIGHT | __GFP_DIRECT_RECLAIM)
352
353 /* Convert GFP flags to their corresponding migrate type */
354 #define GFP_MOVABLE_MASK (__GFP_RECLAIMABLE|__GFP_MOVABLE)
355 #define GFP_MOVABLE_SHIFT 3
356
357 static inline int gfp_migratetype(const gfp_t gfp_flags)
358 {
359         VM_WARN_ON((gfp_flags & GFP_MOVABLE_MASK) == GFP_MOVABLE_MASK);
360         BUILD_BUG_ON((1UL << GFP_MOVABLE_SHIFT) != ___GFP_MOVABLE);
361         BUILD_BUG_ON((___GFP_MOVABLE >> GFP_MOVABLE_SHIFT) != MIGRATE_MOVABLE);
362
363         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
364                 return MIGRATE_UNMOVABLE;
365
366         /* Group based on mobility */
367         return (__force unsigned long)(gfp_flags & GFP_MOVABLE_MASK) >> GFP_MOVABLE_SHIFT;
368 }
369 #undef GFP_MOVABLE_MASK
370 #undef GFP_MOVABLE_SHIFT
371
372 static inline bool gfpflags_allow_blocking(const gfp_t gfp_flags)
373 {
374         return !!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
375 }
376
377 /**
378  * gfpflags_normal_context - is gfp_flags a normal sleepable context?
379  * @gfp_flags: gfp_flags to test
380  *
381  * Test whether @gfp_flags indicates that the allocation is from the
382  * %current context and allowed to sleep.
383  *
384  * An allocation being allowed to block doesn't mean it owns the %current
385  * context.  When direct reclaim path tries to allocate memory, the
386  * allocation context is nested inside whatever %current was doing at the
387  * time of the original allocation.  The nested allocation may be allowed
388  * to block but modifying anything %current owns can corrupt the outer
389  * context's expectations.
390  *
391  * %true result from this function indicates that the allocation context
392  * can sleep and use anything that's associated with %current.
393  */
394 static inline bool gfpflags_normal_context(const gfp_t gfp_flags)
395 {
396         return (gfp_flags & (__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_MEMALLOC)) ==
397                 __GFP_DIRECT_RECLAIM;
398 }
399
400 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
401 #define OPT_ZONE_HIGHMEM ZONE_HIGHMEM
402 #else
403 #define OPT_ZONE_HIGHMEM ZONE_NORMAL
404 #endif
405
406 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
407 #define OPT_ZONE_DMA ZONE_DMA
408 #else
409 #define OPT_ZONE_DMA ZONE_NORMAL
410 #endif
411
412 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
413 #define OPT_ZONE_DMA32 ZONE_DMA32
414 #else
415 #define OPT_ZONE_DMA32 ZONE_NORMAL
416 #endif
417
418 /*
419  * GFP_ZONE_TABLE is a word size bitstring that is used for looking up the
420  * zone to use given the lowest 4 bits of gfp_t. Entries are GFP_ZONES_SHIFT
421  * bits long and there are 16 of them to cover all possible combinations of
422  * __GFP_DMA, __GFP_DMA32, __GFP_MOVABLE and __GFP_HIGHMEM.
423  *
424  * The zone fallback order is MOVABLE=>HIGHMEM=>NORMAL=>DMA32=>DMA.
425  * But GFP_MOVABLE is not only a zone specifier but also an allocation
426  * policy. Therefore __GFP_MOVABLE plus another zone selector is valid.
427  * Only 1 bit of the lowest 3 bits (DMA,DMA32,HIGHMEM) can be set to "1".
428  *
429  *       bit       result
430  *       =================
431  *       0x0    => NORMAL
432  *       0x1    => DMA or NORMAL
433  *       0x2    => HIGHMEM or NORMAL
434  *       0x3    => BAD (DMA+HIGHMEM)
435  *       0x4    => DMA32 or NORMAL
436  *       0x5    => BAD (DMA+DMA32)
437  *       0x6    => BAD (HIGHMEM+DMA32)
438  *       0x7    => BAD (HIGHMEM+DMA32+DMA)
439  *       0x8    => NORMAL (MOVABLE+0)
440  *       0x9    => DMA or NORMAL (MOVABLE+DMA)
441  *       0xa    => MOVABLE (Movable is valid only if HIGHMEM is set too)
442  *       0xb    => BAD (MOVABLE+HIGHMEM+DMA)
443  *       0xc    => DMA32 or NORMAL (MOVABLE+DMA32)
444  *       0xd    => BAD (MOVABLE+DMA32+DMA)
445  *       0xe    => BAD (MOVABLE+DMA32+HIGHMEM)
446  *       0xf    => BAD (MOVABLE+DMA32+HIGHMEM+DMA)
447  *
448  * GFP_ZONES_SHIFT must be <= 2 on 32 bit platforms.
449  */
450
451 #if defined(CONFIG_ZONE_DEVICE) && (MAX_NR_ZONES-1) <= 4
452 /* ZONE_DEVICE is not a valid GFP zone specifier */
453 #define GFP_ZONES_SHIFT 2
454 #else
455 #define GFP_ZONES_SHIFT ZONES_SHIFT
456 #endif
457
458 #if 16 * GFP_ZONES_SHIFT > BITS_PER_LONG
459 #error GFP_ZONES_SHIFT too large to create GFP_ZONE_TABLE integer
460 #endif
461
462 #define GFP_ZONE_TABLE ( \
463         (ZONE_NORMAL << 0 * GFP_ZONES_SHIFT)                                   \
464         | (OPT_ZONE_DMA << ___GFP_DMA * GFP_ZONES_SHIFT)                       \
465         | (OPT_ZONE_HIGHMEM << ___GFP_HIGHMEM * GFP_ZONES_SHIFT)               \
466         | (OPT_ZONE_DMA32 << ___GFP_DMA32 * GFP_ZONES_SHIFT)                   \
467         | (ZONE_NORMAL << ___GFP_MOVABLE * GFP_ZONES_SHIFT)                    \
468         | (OPT_ZONE_DMA << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_DMA) * GFP_ZONES_SHIFT)    \
469         | (ZONE_MOVABLE << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_HIGHMEM) * GFP_ZONES_SHIFT)\
470         | (OPT_ZONE_DMA32 << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_DMA32) * GFP_ZONES_SHIFT)\
471 )
472
473 /*
474  * GFP_ZONE_BAD is a bitmap for all combinations of __GFP_DMA, __GFP_DMA32
475  * __GFP_HIGHMEM and __GFP_MOVABLE that are not permitted. One flag per
476  * entry starting with bit 0. Bit is set if the combination is not
477  * allowed.
478  */
479 #define GFP_ZONE_BAD ( \
480         1 << (___GFP_DMA | ___GFP_HIGHMEM)                                    \
481         | 1 << (___GFP_DMA | ___GFP_DMA32)                                    \
482         | 1 << (___GFP_DMA32 | ___GFP_HIGHMEM)                                \
483         | 1 << (___GFP_DMA | ___GFP_DMA32 | ___GFP_HIGHMEM)                   \
484         | 1 << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_HIGHMEM | ___GFP_DMA)                 \
485         | 1 << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_DMA32 | ___GFP_DMA)                   \
486         | 1 << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_DMA32 | ___GFP_HIGHMEM)               \
487         | 1 << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_DMA32 | ___GFP_DMA | ___GFP_HIGHMEM)  \
488 )
489
490 static inline enum zone_type gfp_zone(gfp_t flags)
491 {
492         enum zone_type z;
493         int bit = (__force int) (flags & GFP_ZONEMASK);
494
495         z = (GFP_ZONE_TABLE >> (bit * GFP_ZONES_SHIFT)) &
496                                          ((1 << GFP_ZONES_SHIFT) - 1);
497         VM_BUG_ON((GFP_ZONE_BAD >> bit) & 1);
498         return z;
499 }
500
501 /*
502  * There is only one page-allocator function, and two main namespaces to
503  * it. The alloc_page*() variants return 'struct page *' and as such
504  * can allocate highmem pages, the *get*page*() variants return
505  * virtual kernel addresses to the allocated page(s).
506  */
507
508 static inline int gfp_zonelist(gfp_t flags)
509 {
510 #ifdef CONFIG_NUMA
511         if (unlikely(flags & __GFP_THISNODE))
512                 return ZONELIST_NOFALLBACK;
513 #endif
514         return ZONELIST_FALLBACK;
515 }
516
517 /*
518  * We get the zone list from the current node and the gfp_mask.
519  * This zone list contains a maximum of MAX_NUMNODES*MAX_NR_ZONES zones.
520  * There are two zonelists per node, one for all zones with memory and
521  * one containing just zones from the node the zonelist belongs to.
522  *
523  * For the case of non-NUMA systems the NODE_DATA() gets optimized to
524  * &contig_page_data at compile-time.
525  */
526 static inline struct zonelist *node_zonelist(int nid, gfp_t flags)
527 {
528         return NODE_DATA(nid)->node_zonelists + gfp_zonelist(flags);
529 }
530
531 #ifndef HAVE_ARCH_FREE_PAGE
532 static inline void arch_free_page(struct page *page, int order) { }
533 #endif
534 #ifndef HAVE_ARCH_ALLOC_PAGE
535 static inline void arch_alloc_page(struct page *page, int order) { }
536 #endif
537
538 struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
539                 nodemask_t *nodemask);
540 struct folio *__folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
541                 nodemask_t *nodemask);
542
543 unsigned long __alloc_pages_bulk(gfp_t gfp, int preferred_nid,
544                                 nodemask_t *nodemask, int nr_pages,
545                                 struct list_head *page_list,
546                                 struct page **page_array);
547
548 unsigned long alloc_pages_bulk_array_mempolicy(gfp_t gfp,
549                                 unsigned long nr_pages,
550                                 struct page **page_array);
551
552 /* Bulk allocate order-0 pages */
553 static inline unsigned long
554 alloc_pages_bulk_list(gfp_t gfp, unsigned long nr_pages, struct list_head *list)
555 {
556         return __alloc_pages_bulk(gfp, numa_mem_id(), NULL, nr_pages, list, NULL);
557 }
558
559 static inline unsigned long
560 alloc_pages_bulk_array(gfp_t gfp, unsigned long nr_pages, struct page **page_array)
561 {
562         return __alloc_pages_bulk(gfp, numa_mem_id(), NULL, nr_pages, NULL, page_array);
563 }
564
565 static inline unsigned long
566 alloc_pages_bulk_array_node(gfp_t gfp, int nid, unsigned long nr_pages, struct page **page_array)
567 {
568         if (nid == NUMA_NO_NODE)
569                 nid = numa_mem_id();
570
571         return __alloc_pages_bulk(gfp, nid, NULL, nr_pages, NULL, page_array);
572 }
573
574 /*
575  * Allocate pages, preferring the node given as nid. The node must be valid and
576  * online. For more general interface, see alloc_pages_node().
577  */
578 static inline struct page *
579 __alloc_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
580 {
581         VM_BUG_ON(nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES);
582         VM_WARN_ON((gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !node_online(nid));
583
584         return __alloc_pages(gfp_mask, order, nid, NULL);
585 }
586
587 static inline
588 struct folio *__folio_alloc_node(gfp_t gfp, unsigned int order, int nid)
589 {
590         VM_BUG_ON(nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES);
591         VM_WARN_ON((gfp & __GFP_THISNODE) && !node_online(nid));
592
593         return __folio_alloc(gfp, order, nid, NULL);
594 }
595
596 /*
597  * Allocate pages, preferring the node given as nid. When nid == NUMA_NO_NODE,
598  * prefer the current CPU's closest node. Otherwise node must be valid and
599  * online.
600  */
601 static inline struct page *alloc_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask,
602                                                 unsigned int order)
603 {
604         if (nid == NUMA_NO_NODE)
605                 nid = numa_mem_id();
606
607         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
608 }
609
610 #ifdef CONFIG_NUMA
611 struct page *alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order);
612 struct folio *folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned order);
613 struct folio *vma_alloc_folio(gfp_t gfp, int order, struct vm_area_struct *vma,
614                 unsigned long addr, bool hugepage);
615 #else
616 static inline struct page *alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
617 {
618         return alloc_pages_node(numa_node_id(), gfp_mask, order);
619 }
620 static inline struct folio *folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned int order)
621 {
622         return __folio_alloc_node(gfp, order, numa_node_id());
623 }
624 #define vma_alloc_folio(gfp, order, vma, addr, hugepage)                \
625         folio_alloc(gfp, order)
626 #endif
627 #define alloc_page(gfp_mask) alloc_pages(gfp_mask, 0)
628 static inline struct page *alloc_page_vma(gfp_t gfp,
629                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
630 {
631         struct folio *folio = vma_alloc_folio(gfp, 0, vma, addr, false);
632
633         return &folio->page;
634 }
635
636 extern unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order);
637 extern unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask);
638
639 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask) __alloc_size(1);
640 void free_pages_exact(void *virt, size_t size);
641 __meminit void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask) __alloc_size(2);
642
643 #define __get_free_page(gfp_mask) \
644                 __get_free_pages((gfp_mask), 0)
645
646 #define __get_dma_pages(gfp_mask, order) \
647                 __get_free_pages((gfp_mask) | GFP_DMA, (order))
648
649 extern void __free_pages(struct page *page, unsigned int order);
650 extern void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order);
651
652 struct page_frag_cache;
653 extern void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count);
654 extern void *page_frag_alloc_align(struct page_frag_cache *nc,
655                                    unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask,
656                                    unsigned int align_mask);
657
658 static inline void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
659                              unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
660 {
661         return page_frag_alloc_align(nc, fragsz, gfp_mask, ~0u);
662 }
663
664 extern void page_frag_free(void *addr);
665
666 #define __free_page(page) __free_pages((page), 0)
667 #define free_page(addr) free_pages((addr), 0)
668
669 void page_alloc_init(void);
670 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp);
671 void drain_all_pages(struct zone *zone);
672 void drain_local_pages(struct zone *zone);
673
674 void page_alloc_init_late(void);
675
676 /*
677  * gfp_allowed_mask is set to GFP_BOOT_MASK during early boot to restrict what
678  * GFP flags are used before interrupts are enabled. Once interrupts are
679  * enabled, it is set to __GFP_BITS_MASK while the system is running. During
680  * hibernation, it is used by PM to avoid I/O during memory allocation while
681  * devices are suspended.
682  */
683 extern gfp_t gfp_allowed_mask;
684
685 /* Returns true if the gfp_mask allows use of ALLOC_NO_WATERMARK */
686 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask);
687
688 extern void pm_restrict_gfp_mask(void);
689 extern void pm_restore_gfp_mask(void);
690
691 extern gfp_t vma_thp_gfp_mask(struct vm_area_struct *vma);
692
693 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
694 extern bool pm_suspended_storage(void);
695 #else
696 static inline bool pm_suspended_storage(void)
697 {
698         return false;
699 }
700 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
701
702 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
703 /* The below functions must be run on a range from a single zone. */
704 extern int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
705                               unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask);
706 extern struct page *alloc_contig_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask,
707                                        int nid, nodemask_t *nodemask);
708 #endif
709 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
710
711 #ifdef CONFIG_CMA
712 /* CMA stuff */
713 extern void init_cma_reserved_pageblock(struct page *page);
714 #endif
715
716 #endif /* __LINUX_GFP_H */