mm: fix null-ptr-deref in kswapd_is_running()
[linux-2.6-block.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 <linux/local_lock.h>
24 #include <asm/page.h>
25
26 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
27 #ifndef CONFIG_ARCH_FORCE_MAX_ORDER
28 #define MAX_ORDER 11
29 #else
30 #define MAX_ORDER CONFIG_ARCH_FORCE_MAX_ORDER
31 #endif
32 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
33
34 /*
35  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
36  * costly to service.  That is between allocation orders which should
37  * coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
38  * will not.
39  */
40 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
41
42 enum migratetype {
43         MIGRATE_UNMOVABLE,
44         MIGRATE_MOVABLE,
45         MIGRATE_RECLAIMABLE,
46         MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
47         MIGRATE_HIGHATOMIC = MIGRATE_PCPTYPES,
48 #ifdef CONFIG_CMA
49         /*
50          * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
51          * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
52          * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
53          * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
54          *
55          * The way to use it is to change migratetype of a range of
56          * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
57          * __free_pageblock_cma() function.
58          */
59         MIGRATE_CMA,
60 #endif
61 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
62         MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
63 #endif
64         MIGRATE_TYPES
65 };
66
67 /* In mm/page_alloc.c; keep in sync also with show_migration_types() there */
68 extern const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES];
69
70 #ifdef CONFIG_CMA
71 #  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
72 #  define is_migrate_cma_page(_page) (get_pageblock_migratetype(_page) == MIGRATE_CMA)
73 #else
74 #  define is_migrate_cma(migratetype) false
75 #  define is_migrate_cma_page(_page) false
76 #endif
77
78 static inline bool is_migrate_movable(int mt)
79 {
80         return is_migrate_cma(mt) || mt == MIGRATE_MOVABLE;
81 }
82
83 /*
84  * Check whether a migratetype can be merged with another migratetype.
85  *
86  * It is only mergeable when it can fall back to other migratetypes for
87  * allocation. See fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] in page_alloc.c.
88  */
89 static inline bool migratetype_is_mergeable(int mt)
90 {
91         return mt < MIGRATE_PCPTYPES;
92 }
93
94 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
95         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
96                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
97
98 extern int page_group_by_mobility_disabled;
99
100 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << PB_migratetype_bits) - 1)
101
102 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
103         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK)
104
105 struct free_area {
106         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
107         unsigned long           nr_free;
108 };
109
110 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
111                                             int migratetype)
112 {
113         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
114                                         struct page, lru);
115 }
116
117 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
118 {
119         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
120 }
121
122 struct pglist_data;
123
124 /*
125  * Add a wild amount of padding here to ensure data fall into separate
126  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
127  * consumption is not a concern here.
128  */
129 #if defined(CONFIG_SMP)
130 struct zone_padding {
131         char x[0];
132 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
133 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
134 #else
135 #define ZONE_PADDING(name)
136 #endif
137
138 #ifdef CONFIG_NUMA
139 enum numa_stat_item {
140         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
141         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
142         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
143         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
144         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
145         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
146         NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS
147 };
148 #else
149 #define NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS 0
150 #endif
151
152 enum zone_stat_item {
153         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
154         NR_FREE_PAGES,
155         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
156         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
157         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
158         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
159         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
160         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
161         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
162         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
163         /* Second 128 byte cacheline */
164         NR_BOUNCE,
165 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
166         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
167 #endif
168         NR_FREE_CMA_PAGES,
169         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
170
171 enum node_stat_item {
172         NR_LRU_BASE,
173         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
174         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
175         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
176         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
177         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
178         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
179         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
180         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
181         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
182         WORKINGSET_NODES,
183         WORKINGSET_REFAULT_BASE,
184         WORKINGSET_REFAULT_ANON = WORKINGSET_REFAULT_BASE,
185         WORKINGSET_REFAULT_FILE,
186         WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
187         WORKINGSET_ACTIVATE_ANON = WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
188         WORKINGSET_ACTIVATE_FILE,
189         WORKINGSET_RESTORE_BASE,
190         WORKINGSET_RESTORE_ANON = WORKINGSET_RESTORE_BASE,
191         WORKINGSET_RESTORE_FILE,
192         WORKINGSET_NODERECLAIM,
193         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
194         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
195                            only modified from process context */
196         NR_FILE_PAGES,
197         NR_FILE_DIRTY,
198         NR_WRITEBACK,
199         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
200         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
201         NR_SHMEM_THPS,
202         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
203         NR_FILE_THPS,
204         NR_FILE_PMDMAPPED,
205         NR_ANON_THPS,
206         NR_VMSCAN_WRITE,
207         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
208         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
209         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
210         NR_THROTTLED_WRITTEN,   /* NR_WRITTEN while reclaim throttled */
211         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
212         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
213         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
214         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
215 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
216         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
217 #endif
218         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
219 #ifdef CONFIG_SWAP
220         NR_SWAPCACHE,
221 #endif
222 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
223         PGPROMOTE_SUCCESS,      /* promote successfully */
224         PGPROMOTE_CANDIDATE,    /* candidate pages to promote */
225 #endif
226         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
227 };
228
229 /*
230  * Returns true if the item should be printed in THPs (/proc/vmstat
231  * currently prints number of anon, file and shmem THPs. But the item
232  * is charged in pages).
233  */
234 static __always_inline bool vmstat_item_print_in_thp(enum node_stat_item item)
235 {
236         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
237                 return false;
238
239         return item == NR_ANON_THPS ||
240                item == NR_FILE_THPS ||
241                item == NR_SHMEM_THPS ||
242                item == NR_SHMEM_PMDMAPPED ||
243                item == NR_FILE_PMDMAPPED;
244 }
245
246 /*
247  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
248  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
249  * might be different.
250  */
251 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
252 {
253         /*
254          * Global and per-node slab counters track slab pages.
255          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
256          * Internally values are stored in pages.
257          *
258          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
259          * by individual slab objects. These counters are actually
260          * byte-precise.
261          */
262         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
263                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
264 }
265
266 /*
267  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
268  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
269  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
270  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
271  *
272  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
273  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
274  */
275 #define LRU_BASE 0
276 #define LRU_ACTIVE 1
277 #define LRU_FILE 2
278
279 enum lru_list {
280         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
281         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
282         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
283         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
284         LRU_UNEVICTABLE,
285         NR_LRU_LISTS
286 };
287
288 enum vmscan_throttle_state {
289         VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK,
290         VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED,
291         VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS,
292         VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED,
293         NR_VMSCAN_THROTTLE,
294 };
295
296 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
297
298 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
299
300 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
301 {
302         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
303 }
304
305 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
306 {
307         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
308 }
309
310 #define WORKINGSET_ANON 0
311 #define WORKINGSET_FILE 1
312 #define ANON_AND_FILE 2
313
314 enum lruvec_flags {
315         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
316                                          * backed by a congested BDI
317                                          */
318 };
319
320 struct lruvec {
321         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
322         /* per lruvec lru_lock for memcg */
323         spinlock_t                      lru_lock;
324         /*
325          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
326          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
327          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
328          */
329         unsigned long                   anon_cost;
330         unsigned long                   file_cost;
331         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
332         atomic_long_t                   nonresident_age;
333         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
334         unsigned long                   refaults[ANON_AND_FILE];
335         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
336         unsigned long                   flags;
337 #ifdef CONFIG_MEMCG
338         struct pglist_data *pgdat;
339 #endif
340 };
341
342 /* Isolate unmapped pages */
343 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
344 /* Isolate for asynchronous migration */
345 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
346 /* Isolate unevictable pages */
347 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
348
349 /* LRU Isolation modes. */
350 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
351
352 enum zone_watermarks {
353         WMARK_MIN,
354         WMARK_LOW,
355         WMARK_HIGH,
356         WMARK_PROMO,
357         NR_WMARK
358 };
359
360 /*
361  * One per migratetype for each PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER. One additional list
362  * for THP which will usually be GFP_MOVABLE. Even if it is another type,
363  * it should not contribute to serious fragmentation causing THP allocation
364  * failures.
365  */
366 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
367 #define NR_PCP_THP 1
368 #else
369 #define NR_PCP_THP 0
370 #endif
371 #define NR_LOWORDER_PCP_LISTS (MIGRATE_PCPTYPES * (PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER + 1))
372 #define NR_PCP_LISTS (NR_LOWORDER_PCP_LISTS + NR_PCP_THP)
373
374 /*
375  * Shift to encode migratetype and order in the same integer, with order
376  * in the least significant bits.
377  */
378 #define NR_PCP_ORDER_WIDTH 8
379 #define NR_PCP_ORDER_MASK ((1<<NR_PCP_ORDER_WIDTH) - 1)
380
381 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
382 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
383 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
384 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
385
386 /* Fields and list protected by pagesets local_lock in page_alloc.c */
387 struct per_cpu_pages {
388         spinlock_t lock;        /* Protects lists field */
389         int count;              /* number of pages in the list */
390         int high;               /* high watermark, emptying needed */
391         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
392         short free_factor;      /* batch scaling factor during free */
393 #ifdef CONFIG_NUMA
394         short expire;           /* When 0, remote pagesets are drained */
395 #endif
396
397         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
398         struct list_head lists[NR_PCP_LISTS];
399 } ____cacheline_aligned_in_smp;
400
401 struct per_cpu_zonestat {
402 #ifdef CONFIG_SMP
403         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
404         s8 stat_threshold;
405 #endif
406 #ifdef CONFIG_NUMA
407         /*
408          * Low priority inaccurate counters that are only folded
409          * on demand. Use a large type to avoid the overhead of
410          * folding during refresh_cpu_vm_stats.
411          */
412         unsigned long vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
413 #endif
414 };
415
416 struct per_cpu_nodestat {
417         s8 stat_threshold;
418         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
419 };
420
421 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
422
423 enum zone_type {
424         /*
425          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
426          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
427          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
428          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
429          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
430          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
431          * platforms may need both zones as they support peripherals with
432          * different DMA addressing limitations.
433          */
434 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
435         ZONE_DMA,
436 #endif
437 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
438         ZONE_DMA32,
439 #endif
440         /*
441          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
442          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
443          * transfers to all addressable memory.
444          */
445         ZONE_NORMAL,
446 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
447         /*
448          * A memory area that is only addressable by the kernel through
449          * mapping portions into its own address space. This is for example
450          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
451          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
452          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
453          * access.
454          */
455         ZONE_HIGHMEM,
456 #endif
457         /*
458          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
459          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
460          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
461          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
462          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
463          *
464          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
465          *    essentially turn such pages unmovable. Therefore, we do not allow
466          *    pinning long-term pages in ZONE_MOVABLE. When pages are pinned and
467          *    faulted, they come from the right zone right away. However, it is
468          *    still possible that address space already has pages in
469          *    ZONE_MOVABLE at the time when pages are pinned (i.e. user has
470          *    touches that memory before pinning). In such case we migrate them
471          *    to a different zone. When migration fails - pinning fails.
472          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
473          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
474          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
475          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
476          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
477          *    for example, if we have sections that are only partially
478          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
479          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
480          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
481          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
482          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
483          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
484          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
485          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
486          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
487          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
488          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
489          *    of memory unplug in virtio-mem).
490          * 6. ZERO_PAGE(0), kernelcore/movablecore setups might create
491          *    situations where ZERO_PAGE(0) which is allocated differently
492          *    on different platforms may end up in a movable zone. ZERO_PAGE(0)
493          *    cannot be migrated.
494          * 7. Memory-hotplug: when using memmap_on_memory and onlining the
495          *    memory to the MOVABLE zone, the vmemmap pages are also placed in
496          *    such zone. Such pages cannot be really moved around as they are
497          *    self-stored in the range, but they are treated as movable when
498          *    the range they describe is about to be offlined.
499          *
500          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
501          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
502          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
503          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
504          * there can be false negatives).
505          */
506         ZONE_MOVABLE,
507 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
508         ZONE_DEVICE,
509 #endif
510         __MAX_NR_ZONES
511
512 };
513
514 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
515
516 #define ASYNC_AND_SYNC 2
517
518 struct zone {
519         /* Read-mostly fields */
520
521         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
522         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
523         unsigned long watermark_boost;
524
525         unsigned long nr_reserved_highatomic;
526
527         /*
528          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
529          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
530          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
531          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
532          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
533          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
534          * changes.
535          */
536         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
537
538 #ifdef CONFIG_NUMA
539         int node;
540 #endif
541         struct pglist_data      *zone_pgdat;
542         struct per_cpu_pages    __percpu *per_cpu_pageset;
543         struct per_cpu_zonestat __percpu *per_cpu_zonestats;
544         /*
545          * the high and batch values are copied to individual pagesets for
546          * faster access
547          */
548         int pageset_high;
549         int pageset_batch;
550
551 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
552         /*
553          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
554          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
555          */
556         unsigned long           *pageblock_flags;
557 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
558
559         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
560         unsigned long           zone_start_pfn;
561
562         /*
563          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
564          * holes, which is calculated as:
565          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
566          *
567          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
568          * is calculated as:
569          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
570          *
571          * present_early_pages is present pages existing within the zone
572          * located on memory available since early boot, excluding hotplugged
573          * memory.
574          *
575          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
576          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
577          * bootmem allocator):
578          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
579          *
580          * cma pages is present pages that are assigned for CMA use
581          * (MIGRATE_CMA).
582          *
583          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
584          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
585          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
586          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
587          * and thresholds.
588          *
589          * Locking rules:
590          *
591          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
592          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
593          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
594          * quite infrequently.
595          *
596          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
597          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
598          * give them a chance of being in the same cacheline.
599          *
600          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
601          * mem_hotplug_begin/done(). Any reader who can't tolerant drift of
602          * present_pages should use get_online_mems() to get a stable value.
603          */
604         atomic_long_t           managed_pages;
605         unsigned long           spanned_pages;
606         unsigned long           present_pages;
607 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
608         unsigned long           present_early_pages;
609 #endif
610 #ifdef CONFIG_CMA
611         unsigned long           cma_pages;
612 #endif
613
614         const char              *name;
615
616 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
617         /*
618          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
619          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
620          * of pageblock. Protected by zone->lock.
621          */
622         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
623 #endif
624
625 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
626         /* see spanned/present_pages for more description */
627         seqlock_t               span_seqlock;
628 #endif
629
630         int initialized;
631
632         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
633         ZONE_PADDING(_pad1_)
634
635         /* free areas of different sizes */
636         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
637
638         /* zone flags, see below */
639         unsigned long           flags;
640
641         /* Primarily protects free_area */
642         spinlock_t              lock;
643
644         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
645         ZONE_PADDING(_pad2_)
646
647         /*
648          * When free pages are below this point, additional steps are taken
649          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
650          * drift allowing watermarks to be breached
651          */
652         unsigned long percpu_drift_mark;
653
654 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
655         /* pfn where compaction free scanner should start */
656         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
657         /* pfn where compaction migration scanner should start */
658         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
659         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
660         unsigned long           compact_init_free_pfn;
661 #endif
662
663 #ifdef CONFIG_COMPACTION
664         /*
665          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
666          * are skipped before trying again. The number attempted since
667          * last failure is tracked with compact_considered.
668          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
669          */
670         unsigned int            compact_considered;
671         unsigned int            compact_defer_shift;
672         int                     compact_order_failed;
673 #endif
674
675 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
676         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
677         bool                    compact_blockskip_flush;
678 #endif
679
680         bool                    contiguous;
681
682         ZONE_PADDING(_pad3_)
683         /* Zone statistics */
684         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
685         atomic_long_t           vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
686 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
687
688 enum pgdat_flags {
689         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
690                                          * many dirty file pages at the tail
691                                          * of the LRU.
692                                          */
693         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
694                                          * many pages under writeback
695                                          */
696         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
697 };
698
699 enum zone_flags {
700         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
701                                          * Cleared when kswapd is woken.
702                                          */
703         ZONE_RECLAIM_ACTIVE,            /* kswapd may be scanning the zone. */
704 };
705
706 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
707 {
708         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
709 }
710
711 static inline unsigned long zone_cma_pages(struct zone *zone)
712 {
713 #ifdef CONFIG_CMA
714         return zone->cma_pages;
715 #else
716         return 0;
717 #endif
718 }
719
720 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
721 {
722         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
723 }
724
725 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
726 {
727         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
728 }
729
730 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
731 {
732         return zone->initialized;
733 }
734
735 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
736 {
737         return zone->spanned_pages == 0;
738 }
739
740 #ifndef BUILD_VDSO32_64
741 /*
742  * The zone field is never updated after free_area_init_core()
743  * sets it, so none of the operations on it need to be atomic.
744  */
745
746 /* Page flags: | [SECTION] | [NODE] | ZONE | [LAST_CPUPID] | ... | FLAGS | */
747 #define SECTIONS_PGOFF          ((sizeof(unsigned long)*8) - SECTIONS_WIDTH)
748 #define NODES_PGOFF             (SECTIONS_PGOFF - NODES_WIDTH)
749 #define ZONES_PGOFF             (NODES_PGOFF - ZONES_WIDTH)
750 #define LAST_CPUPID_PGOFF       (ZONES_PGOFF - LAST_CPUPID_WIDTH)
751 #define KASAN_TAG_PGOFF         (LAST_CPUPID_PGOFF - KASAN_TAG_WIDTH)
752
753 /*
754  * Define the bit shifts to access each section.  For non-existent
755  * sections we define the shift as 0; that plus a 0 mask ensures
756  * the compiler will optimise away reference to them.
757  */
758 #define SECTIONS_PGSHIFT        (SECTIONS_PGOFF * (SECTIONS_WIDTH != 0))
759 #define NODES_PGSHIFT           (NODES_PGOFF * (NODES_WIDTH != 0))
760 #define ZONES_PGSHIFT           (ZONES_PGOFF * (ZONES_WIDTH != 0))
761 #define LAST_CPUPID_PGSHIFT     (LAST_CPUPID_PGOFF * (LAST_CPUPID_WIDTH != 0))
762 #define KASAN_TAG_PGSHIFT       (KASAN_TAG_PGOFF * (KASAN_TAG_WIDTH != 0))
763
764 /* NODE:ZONE or SECTION:ZONE is used to ID a zone for the buddy allocator */
765 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
766 #define ZONEID_SHIFT            (SECTIONS_SHIFT + ZONES_SHIFT)
767 #define ZONEID_PGOFF            ((SECTIONS_PGOFF < ZONES_PGOFF) ? \
768                                                 SECTIONS_PGOFF : ZONES_PGOFF)
769 #else
770 #define ZONEID_SHIFT            (NODES_SHIFT + ZONES_SHIFT)
771 #define ZONEID_PGOFF            ((NODES_PGOFF < ZONES_PGOFF) ? \
772                                                 NODES_PGOFF : ZONES_PGOFF)
773 #endif
774
775 #define ZONEID_PGSHIFT          (ZONEID_PGOFF * (ZONEID_SHIFT != 0))
776
777 #define ZONES_MASK              ((1UL << ZONES_WIDTH) - 1)
778 #define NODES_MASK              ((1UL << NODES_WIDTH) - 1)
779 #define SECTIONS_MASK           ((1UL << SECTIONS_WIDTH) - 1)
780 #define LAST_CPUPID_MASK        ((1UL << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1)
781 #define KASAN_TAG_MASK          ((1UL << KASAN_TAG_WIDTH) - 1)
782 #define ZONEID_MASK             ((1UL << ZONEID_SHIFT) - 1)
783
784 static inline enum zone_type page_zonenum(const struct page *page)
785 {
786         ASSERT_EXCLUSIVE_BITS(page->flags, ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT);
787         return (page->flags >> ZONES_PGSHIFT) & ZONES_MASK;
788 }
789
790 static inline enum zone_type folio_zonenum(const struct folio *folio)
791 {
792         return page_zonenum(&folio->page);
793 }
794
795 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
796 static inline bool is_zone_device_page(const struct page *page)
797 {
798         return page_zonenum(page) == ZONE_DEVICE;
799 }
800 extern void memmap_init_zone_device(struct zone *, unsigned long,
801                                     unsigned long, struct dev_pagemap *);
802 #else
803 static inline bool is_zone_device_page(const struct page *page)
804 {
805         return false;
806 }
807 #endif
808
809 static inline bool folio_is_zone_device(const struct folio *folio)
810 {
811         return is_zone_device_page(&folio->page);
812 }
813
814 static inline bool is_zone_movable_page(const struct page *page)
815 {
816         return page_zonenum(page) == ZONE_MOVABLE;
817 }
818 #endif
819
820 /*
821  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
822  * intersection with the given zone
823  */
824 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
825                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
826 {
827         if (zone_is_empty(zone))
828                 return false;
829         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
830             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
831                 return false;
832
833         return true;
834 }
835
836 /*
837  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
838  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
839  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
840  */
841 #define DEF_PRIORITY 12
842
843 /* Maximum number of zones on a zonelist */
844 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
845
846 enum {
847         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
848 #ifdef CONFIG_NUMA
849         /*
850          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
851          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
852          */
853         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
854 #endif
855         MAX_ZONELISTS
856 };
857
858 /*
859  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
860  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
861  */
862 struct zoneref {
863         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
864         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
865 };
866
867 /*
868  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
869  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
870  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
871  * priority.
872  *
873  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
874  * of the entry being read. Helper functions to access information given
875  * a struct zoneref are
876  *
877  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
878  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
879  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
880  */
881 struct zonelist {
882         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
883 };
884
885 /*
886  * The array of struct pages for flatmem.
887  * It must be declared for SPARSEMEM as well because there are configurations
888  * that rely on that.
889  */
890 extern struct page *mem_map;
891
892 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
893 struct deferred_split {
894         spinlock_t split_queue_lock;
895         struct list_head split_queue;
896         unsigned long split_queue_len;
897 };
898 #endif
899
900 /*
901  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
902  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
903  * describes the whole memory.
904  *
905  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
906  * per-zone basis.
907  */
908 typedef struct pglist_data {
909         /*
910          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
911          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
912          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
913          */
914         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
915
916         /*
917          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
918          * Generally the first zones will be references to this node's
919          * node_zones.
920          */
921         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
922
923         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
924 #ifdef CONFIG_FLATMEM   /* means !SPARSEMEM */
925         struct page *node_mem_map;
926 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
927         struct page_ext *node_page_ext;
928 #endif
929 #endif
930 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
931         /*
932          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
933          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
934          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
935          * init.
936          *
937          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
938          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
939          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
940          *
941          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
942          */
943         spinlock_t node_size_lock;
944 #endif
945         unsigned long node_start_pfn;
946         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
947         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
948                                              range, including holes */
949         int node_id;
950         wait_queue_head_t kswapd_wait;
951         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
952
953         /* workqueues for throttling reclaim for different reasons. */
954         wait_queue_head_t reclaim_wait[NR_VMSCAN_THROTTLE];
955
956         atomic_t nr_writeback_throttled;/* nr of writeback-throttled tasks */
957         unsigned long nr_reclaim_start; /* nr pages written while throttled
958                                          * when throttling started. */
959 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
960         struct mutex kswapd_lock;
961 #endif
962         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by kswapd_lock */
963         int kswapd_order;
964         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
965
966         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
967
968 #ifdef CONFIG_COMPACTION
969         int kcompactd_max_order;
970         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
971         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
972         struct task_struct *kcompactd;
973         bool proactive_compact_trigger;
974 #endif
975         /*
976          * This is a per-node reserve of pages that are not available
977          * to userspace allocations.
978          */
979         unsigned long           totalreserve_pages;
980
981 #ifdef CONFIG_NUMA
982         /*
983          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
984          */
985         unsigned long           min_unmapped_pages;
986         unsigned long           min_slab_pages;
987 #endif /* CONFIG_NUMA */
988
989         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
990         ZONE_PADDING(_pad1_)
991
992 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
993         /*
994          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
995          * is the first PFN that needs to be initialised.
996          */
997         unsigned long first_deferred_pfn;
998 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
999
1000 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1001         struct deferred_split deferred_split_queue;
1002 #endif
1003
1004 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1005         /* start time in ms of current promote rate limit period */
1006         unsigned int nbp_rl_start;
1007         /* number of promote candidate pages at start time of current rate limit period */
1008         unsigned long nbp_rl_nr_cand;
1009         /* promote threshold in ms */
1010         unsigned int nbp_threshold;
1011         /* start time in ms of current promote threshold adjustment period */
1012         unsigned int nbp_th_start;
1013         /*
1014          * number of promote candidate pages at stat time of current promote
1015          * threshold adjustment period
1016          */
1017         unsigned long nbp_th_nr_cand;
1018 #endif
1019         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
1020
1021         /*
1022          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
1023          *
1024          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
1025          */
1026         struct lruvec           __lruvec;
1027
1028         unsigned long           flags;
1029
1030         ZONE_PADDING(_pad2_)
1031
1032         /* Per-node vmstats */
1033         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
1034         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
1035 } pg_data_t;
1036
1037 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
1038 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
1039
1040 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
1041 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
1042
1043 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
1044 {
1045         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
1046 }
1047
1048 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
1049 {
1050         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
1051 }
1052
1053 #include <linux/memory_hotplug.h>
1054
1055 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
1056 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
1057                    enum zone_type highest_zoneidx);
1058 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1059                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
1060                          long free_pages);
1061 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1062                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
1063                 unsigned int alloc_flags);
1064 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1065                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
1066 /*
1067  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
1068  * the platform statically or via memory hotplug interface.
1069  */
1070 enum meminit_context {
1071         MEMINIT_EARLY,
1072         MEMINIT_HOTPLUG,
1073 };
1074
1075 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
1076                                      unsigned long size);
1077
1078 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
1079
1080 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
1081 {
1082 #ifdef CONFIG_MEMCG
1083         return lruvec->pgdat;
1084 #else
1085         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
1086 #endif
1087 }
1088
1089 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
1090 int local_memory_node(int node_id);
1091 #else
1092 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
1093 #endif
1094
1095 /*
1096  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
1097  */
1098 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
1099
1100 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1101 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
1102 {
1103         return zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE;
1104 }
1105 #else
1106 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
1107 {
1108         return false;
1109 }
1110 #endif
1111
1112 /*
1113  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
1114  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
1115  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
1116  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
1117  */
1118 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
1119 {
1120         return zone_managed_pages(zone);
1121 }
1122
1123 /* Returns true if a zone has memory */
1124 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
1125 {
1126         return zone->present_pages;
1127 }
1128
1129 #ifdef CONFIG_NUMA
1130 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1131 {
1132         return zone->node;
1133 }
1134
1135 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
1136 {
1137         zone->node = nid;
1138 }
1139 #else
1140 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1141 {
1142         return 0;
1143 }
1144
1145 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
1146 #endif
1147
1148 extern int movable_zone;
1149
1150 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
1151 {
1152 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1153         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
1154                 (idx == ZONE_MOVABLE && movable_zone == ZONE_HIGHMEM));
1155 #else
1156         return 0;
1157 #endif
1158 }
1159
1160 /**
1161  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
1162  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
1163  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
1164  * @zone: pointer to struct zone variable
1165  * Return: 1 for a highmem zone, 0 otherwise
1166  */
1167 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
1168 {
1169         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
1170 }
1171
1172 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1173 bool has_managed_dma(void);
1174 #else
1175 static inline bool has_managed_dma(void)
1176 {
1177         return false;
1178 }
1179 #endif
1180
1181 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
1182 struct ctl_table;
1183
1184 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
1185                 loff_t *);
1186 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1187                 size_t *, loff_t *);
1188 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
1189 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1190                 size_t *, loff_t *);
1191 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1192                 void *, size_t *, loff_t *);
1193 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1194                 void *, size_t *, loff_t *);
1195 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1196                 void *, size_t *, loff_t *);
1197 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
1198                 void *, size_t *, loff_t *);
1199 extern int percpu_pagelist_high_fraction;
1200 extern char numa_zonelist_order[];
1201 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1202
1203 #ifndef CONFIG_NUMA
1204
1205 extern struct pglist_data contig_page_data;
1206 static inline struct pglist_data *NODE_DATA(int nid)
1207 {
1208         return &contig_page_data;
1209 }
1210
1211 #else /* CONFIG_NUMA */
1212
1213 #include <asm/mmzone.h>
1214
1215 #endif /* !CONFIG_NUMA */
1216
1217 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
1218 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
1219 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
1220
1221 /**
1222  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1223  * @pgdat: pointer to a pg_data_t variable
1224  */
1225 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1226         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1227              pgdat;                                     \
1228              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1229 /**
1230  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1231  * @zone: pointer to struct zone variable
1232  *
1233  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1234  * fills it in.
1235  */
1236 #define for_each_zone(zone)                             \
1237         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1238              zone;                                      \
1239              zone = next_zone(zone))
1240
1241 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1242         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1243              zone;                                      \
1244              zone = next_zone(zone))                    \
1245                 if (!populated_zone(zone))              \
1246                         ; /* do nothing */              \
1247                 else
1248
1249 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1250 {
1251         return zoneref->zone;
1252 }
1253
1254 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1255 {
1256         return zoneref->zone_idx;
1257 }
1258
1259 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1260 {
1261         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1262 }
1263
1264 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1265                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1266                                         nodemask_t *nodes);
1267
1268 /**
1269  * 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
1270  * @z: The cursor used as a starting point for the search
1271  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1272  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1273  *
1274  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1275  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1276  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1277  * being examined. It should be advanced by one before calling
1278  * next_zones_zonelist again.
1279  *
1280  * Return: the next zone at or below highest_zoneidx within the allowed
1281  * nodemask using a cursor within a zonelist as a starting point
1282  */
1283 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1284                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1285                                         nodemask_t *nodes)
1286 {
1287         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1288                 return z;
1289         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1290 }
1291
1292 /**
1293  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1294  * @zonelist: The zonelist to search for a suitable zone
1295  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1296  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1297  *
1298  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1299  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1300  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1301  * one before calling.
1302  *
1303  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1304  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1305  * update due to cpuset modification.
1306  *
1307  * Return: Zoneref pointer for the first suitable zone found
1308  */
1309 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1310                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1311                                         nodemask_t *nodes)
1312 {
1313         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1314                                                         highest_zoneidx, nodes);
1315 }
1316
1317 /**
1318  * 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
1319  * @zone: The current zone in the iterator
1320  * @z: The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1321  * @zlist: The zonelist being iterated
1322  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1323  * @nodemask: Nodemask allowed by the allocator
1324  *
1325  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1326  * within a given nodemask
1327  */
1328 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1329         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1330                 zone;                                                   \
1331                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1332                         zone = zonelist_zone(z))
1333
1334 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1335         for (zone = z->zone;    \
1336                 zone;                                                   \
1337                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1338                         zone = zonelist_zone(z))
1339
1340
1341 /**
1342  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1343  * @zone: The current zone in the iterator
1344  * @z: The current pointer within zonelist->zones being iterated
1345  * @zlist: The zonelist being iterated
1346  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1347  *
1348  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1349  */
1350 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1351         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1352
1353 /* Whether the 'nodes' are all movable nodes */
1354 static inline bool movable_only_nodes(nodemask_t *nodes)
1355 {
1356         struct zonelist *zonelist;
1357         struct zoneref *z;
1358         int nid;
1359
1360         if (nodes_empty(*nodes))
1361                 return false;
1362
1363         /*
1364          * We can chose arbitrary node from the nodemask to get a
1365          * zonelist as they are interlinked. We just need to find
1366          * at least one zone that can satisfy kernel allocations.
1367          */
1368         nid = first_node(*nodes);
1369         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
1370         z = first_zones_zonelist(zonelist, ZONE_NORMAL, nodes);
1371         return (!z->zone) ? true : false;
1372 }
1373
1374
1375 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1376 #include <asm/sparsemem.h>
1377 #endif
1378
1379 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1380 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1381 #endif
1382
1383 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1384
1385 /*
1386  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1387  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1388  */
1389 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1390 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1391
1392 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1393
1394 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1395 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1396
1397 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1398         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1399
1400 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1401 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1402 #endif
1403
1404 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1405 {
1406         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1407 }
1408 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1409 {
1410         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1411 }
1412
1413 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1414 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1415
1416 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1417 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1418
1419 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1420 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1421 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1422
1423 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1424 #error Subsection size exceeds section size
1425 #else
1426 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1427 #endif
1428
1429 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1430 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1431
1432 struct mem_section_usage {
1433 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1434         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1435 #endif
1436         /* See declaration of similar field in struct zone */
1437         unsigned long pageblock_flags[0];
1438 };
1439
1440 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1441
1442 struct page;
1443 struct page_ext;
1444 struct mem_section {
1445         /*
1446          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1447          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1448          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1449          *
1450          * Additionally during early boot we encode node id of
1451          * the location of the section here to guide allocation.
1452          * (see sparse.c::memory_present())
1453          *
1454          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1455          * before using it wrong.
1456          */
1457         unsigned long section_mem_map;
1458
1459         struct mem_section_usage *usage;
1460 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1461         /*
1462          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1463          * section. (see page_ext.h about this.)
1464          */
1465         struct page_ext *page_ext;
1466         unsigned long pad;
1467 #endif
1468         /*
1469          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1470          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1471          */
1472 };
1473
1474 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1475 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1476 #else
1477 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1478 #endif
1479
1480 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1481 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1482 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1483
1484 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1485 extern struct mem_section **mem_section;
1486 #else
1487 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1488 #endif
1489
1490 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1491 {
1492         return ms->usage->pageblock_flags;
1493 }
1494
1495 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1496 {
1497         unsigned long root = SECTION_NR_TO_ROOT(nr);
1498
1499         if (unlikely(root >= NR_SECTION_ROOTS))
1500                 return NULL;
1501
1502 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1503         if (!mem_section || !mem_section[root])
1504                 return NULL;
1505 #endif
1506         return &mem_section[root][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1507 }
1508 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1509
1510 /*
1511  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1512  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1513  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1514  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1515  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1516  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1517  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1518  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1519  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1520  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1521  * To sum it up, at least 6 bits are available on all architectures.
1522  * However, we can exceed 6 bits on some other architectures except
1523  * powerpc (e.g. 15 bits are available on x86_64, 13 bits are available
1524  * with the worst case of 64K pages on arm64) if we make sure the
1525  * exceeded bit is not applicable to powerpc.
1526  */
1527 enum {
1528         SECTION_MARKED_PRESENT_BIT,
1529         SECTION_HAS_MEM_MAP_BIT,
1530         SECTION_IS_ONLINE_BIT,
1531         SECTION_IS_EARLY_BIT,
1532 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1533         SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE_BIT,
1534 #endif
1535         SECTION_MAP_LAST_BIT,
1536 };
1537
1538 #define SECTION_MARKED_PRESENT          BIT(SECTION_MARKED_PRESENT_BIT)
1539 #define SECTION_HAS_MEM_MAP             BIT(SECTION_HAS_MEM_MAP_BIT)
1540 #define SECTION_IS_ONLINE               BIT(SECTION_IS_ONLINE_BIT)
1541 #define SECTION_IS_EARLY                BIT(SECTION_IS_EARLY_BIT)
1542 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1543 #define SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE       BIT(SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE_BIT)
1544 #endif
1545 #define SECTION_MAP_MASK                (~(BIT(SECTION_MAP_LAST_BIT) - 1))
1546 #define SECTION_NID_SHIFT               SECTION_MAP_LAST_BIT
1547
1548 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1549 {
1550         unsigned long map = section->section_mem_map;
1551         map &= SECTION_MAP_MASK;
1552         return (struct page *)map;
1553 }
1554
1555 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1556 {
1557         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1558 }
1559
1560 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1561 {
1562         return present_section(__nr_to_section(nr));
1563 }
1564
1565 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1566 {
1567         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1568 }
1569
1570 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1571 {
1572         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1573 }
1574
1575 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1576 {
1577         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1578 }
1579
1580 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1581 {
1582         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1583 }
1584
1585 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1586 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1587 {
1588         unsigned long flags = SECTION_IS_ONLINE | SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE;
1589
1590         return section && ((section->section_mem_map & flags) == flags);
1591 }
1592 #else
1593 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1594 {
1595         return 0;
1596 }
1597 #endif
1598
1599 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1600 {
1601         return online_section(__nr_to_section(nr));
1602 }
1603
1604 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1605 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1606 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1607 #endif
1608
1609 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1610 {
1611         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1612 }
1613
1614 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1615
1616 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1617 {
1618         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1619 }
1620
1621 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1622 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1623 {
1624         int idx = subsection_map_index(pfn);
1625
1626         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1627 }
1628 #else
1629 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1630 {
1631         return 1;
1632 }
1633 #endif
1634
1635 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1636 /**
1637  * pfn_valid - check if there is a valid memory map entry for a PFN
1638  * @pfn: the page frame number to check
1639  *
1640  * Check if there is a valid memory map entry aka struct page for the @pfn.
1641  * Note, that availability of the memory map entry does not imply that
1642  * there is actual usable memory at that @pfn. The struct page may
1643  * represent a hole or an unusable page frame.
1644  *
1645  * Return: 1 for PFNs that have memory map entries and 0 otherwise
1646  */
1647 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1648 {
1649         struct mem_section *ms;
1650
1651         /*
1652          * Ensure the upper PAGE_SHIFT bits are clear in the
1653          * pfn. Else it might lead to false positives when
1654          * some of the upper bits are set, but the lower bits
1655          * match a valid pfn.
1656          */
1657         if (PHYS_PFN(PFN_PHYS(pfn)) != pfn)
1658                 return 0;
1659
1660         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1661                 return 0;
1662         ms = __pfn_to_section(pfn);
1663         if (!valid_section(ms))
1664                 return 0;
1665         /*
1666          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1667          * the entire section-sized span.
1668          */
1669         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1670 }
1671 #endif
1672
1673 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1674 {
1675         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1676                 return 0;
1677         return present_section(__pfn_to_section(pfn));
1678 }
1679
1680 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1681 {
1682         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1683                 if (present_section_nr(section_nr))
1684                         return section_nr;
1685         }
1686
1687         return -1;
1688 }
1689
1690 /*
1691  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1692  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1693  * this restriction.
1694  */
1695 #ifdef CONFIG_NUMA
1696 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1697 ({                                                                      \
1698         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1699         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1700 })
1701 #else
1702 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1703 #endif
1704
1705 void sparse_init(void);
1706 #else
1707 #define sparse_init()   do {} while (0)
1708 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1709 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1710 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1711 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1712
1713 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1714 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1715 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */