Merge tag 'x86_asm_for_v6.2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tip/tip
[linux-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 #ifdef CONFIG_NUMA
125 enum numa_stat_item {
126         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
127         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
128         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
129         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
130         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
131         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
132         NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS
133 };
134 #else
135 #define NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS 0
136 #endif
137
138 enum zone_stat_item {
139         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
140         NR_FREE_PAGES,
141         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
142         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
143         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
144         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
145         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
146         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
147         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
148         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
149         /* Second 128 byte cacheline */
150         NR_BOUNCE,
151 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
152         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
153 #endif
154         NR_FREE_CMA_PAGES,
155         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
156
157 enum node_stat_item {
158         NR_LRU_BASE,
159         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
160         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
161         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
162         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
163         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
164         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
165         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
166         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
167         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
168         WORKINGSET_NODES,
169         WORKINGSET_REFAULT_BASE,
170         WORKINGSET_REFAULT_ANON = WORKINGSET_REFAULT_BASE,
171         WORKINGSET_REFAULT_FILE,
172         WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
173         WORKINGSET_ACTIVATE_ANON = WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
174         WORKINGSET_ACTIVATE_FILE,
175         WORKINGSET_RESTORE_BASE,
176         WORKINGSET_RESTORE_ANON = WORKINGSET_RESTORE_BASE,
177         WORKINGSET_RESTORE_FILE,
178         WORKINGSET_NODERECLAIM,
179         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
180         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
181                            only modified from process context */
182         NR_FILE_PAGES,
183         NR_FILE_DIRTY,
184         NR_WRITEBACK,
185         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
186         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
187         NR_SHMEM_THPS,
188         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
189         NR_FILE_THPS,
190         NR_FILE_PMDMAPPED,
191         NR_ANON_THPS,
192         NR_VMSCAN_WRITE,
193         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
194         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
195         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
196         NR_THROTTLED_WRITTEN,   /* NR_WRITTEN while reclaim throttled */
197         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
198         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
199         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
200         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
201 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
202         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
203 #endif
204         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
205         NR_SECONDARY_PAGETABLE, /* secondary pagetables, e.g. KVM pagetables */
206 #ifdef CONFIG_SWAP
207         NR_SWAPCACHE,
208 #endif
209 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
210         PGPROMOTE_SUCCESS,      /* promote successfully */
211         PGPROMOTE_CANDIDATE,    /* candidate pages to promote */
212 #endif
213         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
214 };
215
216 /*
217  * Returns true if the item should be printed in THPs (/proc/vmstat
218  * currently prints number of anon, file and shmem THPs. But the item
219  * is charged in pages).
220  */
221 static __always_inline bool vmstat_item_print_in_thp(enum node_stat_item item)
222 {
223         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
224                 return false;
225
226         return item == NR_ANON_THPS ||
227                item == NR_FILE_THPS ||
228                item == NR_SHMEM_THPS ||
229                item == NR_SHMEM_PMDMAPPED ||
230                item == NR_FILE_PMDMAPPED;
231 }
232
233 /*
234  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
235  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
236  * might be different.
237  */
238 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
239 {
240         /*
241          * Global and per-node slab counters track slab pages.
242          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
243          * Internally values are stored in pages.
244          *
245          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
246          * by individual slab objects. These counters are actually
247          * byte-precise.
248          */
249         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
250                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
251 }
252
253 /*
254  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
255  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
256  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
257  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
258  *
259  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
260  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
261  */
262 #define LRU_BASE 0
263 #define LRU_ACTIVE 1
264 #define LRU_FILE 2
265
266 enum lru_list {
267         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
268         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
269         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
270         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
271         LRU_UNEVICTABLE,
272         NR_LRU_LISTS
273 };
274
275 enum vmscan_throttle_state {
276         VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK,
277         VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED,
278         VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS,
279         VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED,
280         NR_VMSCAN_THROTTLE,
281 };
282
283 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
284
285 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
286
287 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
288 {
289         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
290 }
291
292 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
293 {
294         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
295 }
296
297 #define WORKINGSET_ANON 0
298 #define WORKINGSET_FILE 1
299 #define ANON_AND_FILE 2
300
301 enum lruvec_flags {
302         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
303                                          * backed by a congested BDI
304                                          */
305 };
306
307 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS_H */
308
309 /*
310  * Evictable pages are divided into multiple generations. The youngest and the
311  * oldest generation numbers, max_seq and min_seq, are monotonically increasing.
312  * They form a sliding window of a variable size [MIN_NR_GENS, MAX_NR_GENS]. An
313  * offset within MAX_NR_GENS, i.e., gen, indexes the LRU list of the
314  * corresponding generation. The gen counter in folio->flags stores gen+1 while
315  * a page is on one of lrugen->lists[]. Otherwise it stores 0.
316  *
317  * A page is added to the youngest generation on faulting. The aging needs to
318  * check the accessed bit at least twice before handing this page over to the
319  * eviction. The first check takes care of the accessed bit set on the initial
320  * fault; the second check makes sure this page hasn't been used since then.
321  * This process, AKA second chance, requires a minimum of two generations,
322  * hence MIN_NR_GENS. And to maintain ABI compatibility with the active/inactive
323  * LRU, e.g., /proc/vmstat, these two generations are considered active; the
324  * rest of generations, if they exist, are considered inactive. See
325  * lru_gen_is_active().
326  *
327  * PG_active is always cleared while a page is on one of lrugen->lists[] so that
328  * the aging needs not to worry about it. And it's set again when a page
329  * considered active is isolated for non-reclaiming purposes, e.g., migration.
330  * See lru_gen_add_folio() and lru_gen_del_folio().
331  *
332  * MAX_NR_GENS is set to 4 so that the multi-gen LRU can support twice the
333  * number of categories of the active/inactive LRU when keeping track of
334  * accesses through page tables. This requires order_base_2(MAX_NR_GENS+1) bits
335  * in folio->flags.
336  */
337 #define MIN_NR_GENS             2U
338 #define MAX_NR_GENS             4U
339
340 /*
341  * Each generation is divided into multiple tiers. A page accessed N times
342  * through file descriptors is in tier order_base_2(N). A page in the first tier
343  * (N=0,1) is marked by PG_referenced unless it was faulted in through page
344  * tables or read ahead. A page in any other tier (N>1) is marked by
345  * PG_referenced and PG_workingset. This implies a minimum of two tiers is
346  * supported without using additional bits in folio->flags.
347  *
348  * In contrast to moving across generations which requires the LRU lock, moving
349  * across tiers only involves atomic operations on folio->flags and therefore
350  * has a negligible cost in the buffered access path. In the eviction path,
351  * comparisons of refaulted/(evicted+protected) from the first tier and the
352  * rest infer whether pages accessed multiple times through file descriptors
353  * are statistically hot and thus worth protecting.
354  *
355  * MAX_NR_TIERS is set to 4 so that the multi-gen LRU can support twice the
356  * number of categories of the active/inactive LRU when keeping track of
357  * accesses through file descriptors. This uses MAX_NR_TIERS-2 spare bits in
358  * folio->flags.
359  */
360 #define MAX_NR_TIERS            4U
361
362 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
363
364 struct lruvec;
365 struct page_vma_mapped_walk;
366
367 #define LRU_GEN_MASK            ((BIT(LRU_GEN_WIDTH) - 1) << LRU_GEN_PGOFF)
368 #define LRU_REFS_MASK           ((BIT(LRU_REFS_WIDTH) - 1) << LRU_REFS_PGOFF)
369
370 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
371
372 enum {
373         LRU_GEN_ANON,
374         LRU_GEN_FILE,
375 };
376
377 enum {
378         LRU_GEN_CORE,
379         LRU_GEN_MM_WALK,
380         LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG,
381         NR_LRU_GEN_CAPS
382 };
383
384 #define MIN_LRU_BATCH           BITS_PER_LONG
385 #define MAX_LRU_BATCH           (MIN_LRU_BATCH * 64)
386
387 /* whether to keep historical stats from evicted generations */
388 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_STATS
389 #define NR_HIST_GENS            MAX_NR_GENS
390 #else
391 #define NR_HIST_GENS            1U
392 #endif
393
394 /*
395  * The youngest generation number is stored in max_seq for both anon and file
396  * types as they are aged on an equal footing. The oldest generation numbers are
397  * stored in min_seq[] separately for anon and file types as clean file pages
398  * can be evicted regardless of swap constraints.
399  *
400  * Normally anon and file min_seq are in sync. But if swapping is constrained,
401  * e.g., out of swap space, file min_seq is allowed to advance and leave anon
402  * min_seq behind.
403  *
404  * The number of pages in each generation is eventually consistent and therefore
405  * can be transiently negative when reset_batch_size() is pending.
406  */
407 struct lru_gen_struct {
408         /* the aging increments the youngest generation number */
409         unsigned long max_seq;
410         /* the eviction increments the oldest generation numbers */
411         unsigned long min_seq[ANON_AND_FILE];
412         /* the birth time of each generation in jiffies */
413         unsigned long timestamps[MAX_NR_GENS];
414         /* the multi-gen LRU lists, lazily sorted on eviction */
415         struct list_head lists[MAX_NR_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_ZONES];
416         /* the multi-gen LRU sizes, eventually consistent */
417         long nr_pages[MAX_NR_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_ZONES];
418         /* the exponential moving average of refaulted */
419         unsigned long avg_refaulted[ANON_AND_FILE][MAX_NR_TIERS];
420         /* the exponential moving average of evicted+protected */
421         unsigned long avg_total[ANON_AND_FILE][MAX_NR_TIERS];
422         /* the first tier doesn't need protection, hence the minus one */
423         unsigned long protected[NR_HIST_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_TIERS - 1];
424         /* can be modified without holding the LRU lock */
425         atomic_long_t evicted[NR_HIST_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_TIERS];
426         atomic_long_t refaulted[NR_HIST_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_TIERS];
427         /* whether the multi-gen LRU is enabled */
428         bool enabled;
429 };
430
431 enum {
432         MM_LEAF_TOTAL,          /* total leaf entries */
433         MM_LEAF_OLD,            /* old leaf entries */
434         MM_LEAF_YOUNG,          /* young leaf entries */
435         MM_NONLEAF_TOTAL,       /* total non-leaf entries */
436         MM_NONLEAF_FOUND,       /* non-leaf entries found in Bloom filters */
437         MM_NONLEAF_ADDED,       /* non-leaf entries added to Bloom filters */
438         NR_MM_STATS
439 };
440
441 /* double-buffering Bloom filters */
442 #define NR_BLOOM_FILTERS        2
443
444 struct lru_gen_mm_state {
445         /* set to max_seq after each iteration */
446         unsigned long seq;
447         /* where the current iteration continues (inclusive) */
448         struct list_head *head;
449         /* where the last iteration ended (exclusive) */
450         struct list_head *tail;
451         /* to wait for the last page table walker to finish */
452         struct wait_queue_head wait;
453         /* Bloom filters flip after each iteration */
454         unsigned long *filters[NR_BLOOM_FILTERS];
455         /* the mm stats for debugging */
456         unsigned long stats[NR_HIST_GENS][NR_MM_STATS];
457         /* the number of concurrent page table walkers */
458         int nr_walkers;
459 };
460
461 struct lru_gen_mm_walk {
462         /* the lruvec under reclaim */
463         struct lruvec *lruvec;
464         /* unstable max_seq from lru_gen_struct */
465         unsigned long max_seq;
466         /* the next address within an mm to scan */
467         unsigned long next_addr;
468         /* to batch promoted pages */
469         int nr_pages[MAX_NR_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_ZONES];
470         /* to batch the mm stats */
471         int mm_stats[NR_MM_STATS];
472         /* total batched items */
473         int batched;
474         bool can_swap;
475         bool force_scan;
476 };
477
478 void lru_gen_init_lruvec(struct lruvec *lruvec);
479 void lru_gen_look_around(struct page_vma_mapped_walk *pvmw);
480
481 #ifdef CONFIG_MEMCG
482 void lru_gen_init_memcg(struct mem_cgroup *memcg);
483 void lru_gen_exit_memcg(struct mem_cgroup *memcg);
484 #endif
485
486 #else /* !CONFIG_LRU_GEN */
487
488 static inline void lru_gen_init_lruvec(struct lruvec *lruvec)
489 {
490 }
491
492 static inline void lru_gen_look_around(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
493 {
494 }
495
496 #ifdef CONFIG_MEMCG
497 static inline void lru_gen_init_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
498 {
499 }
500
501 static inline void lru_gen_exit_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
502 {
503 }
504 #endif
505
506 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
507
508 struct lruvec {
509         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
510         /* per lruvec lru_lock for memcg */
511         spinlock_t                      lru_lock;
512         /*
513          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
514          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
515          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
516          */
517         unsigned long                   anon_cost;
518         unsigned long                   file_cost;
519         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
520         atomic_long_t                   nonresident_age;
521         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
522         unsigned long                   refaults[ANON_AND_FILE];
523         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
524         unsigned long                   flags;
525 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
526         /* evictable pages divided into generations */
527         struct lru_gen_struct           lrugen;
528         /* to concurrently iterate lru_gen_mm_list */
529         struct lru_gen_mm_state         mm_state;
530 #endif
531 #ifdef CONFIG_MEMCG
532         struct pglist_data *pgdat;
533 #endif
534 };
535
536 /* Isolate unmapped pages */
537 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
538 /* Isolate for asynchronous migration */
539 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
540 /* Isolate unevictable pages */
541 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
542
543 /* LRU Isolation modes. */
544 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
545
546 enum zone_watermarks {
547         WMARK_MIN,
548         WMARK_LOW,
549         WMARK_HIGH,
550         WMARK_PROMO,
551         NR_WMARK
552 };
553
554 /*
555  * One per migratetype for each PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER. One additional list
556  * for THP which will usually be GFP_MOVABLE. Even if it is another type,
557  * it should not contribute to serious fragmentation causing THP allocation
558  * failures.
559  */
560 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
561 #define NR_PCP_THP 1
562 #else
563 #define NR_PCP_THP 0
564 #endif
565 #define NR_LOWORDER_PCP_LISTS (MIGRATE_PCPTYPES * (PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER + 1))
566 #define NR_PCP_LISTS (NR_LOWORDER_PCP_LISTS + NR_PCP_THP)
567
568 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
569 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
570 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
571 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
572
573 /* Fields and list protected by pagesets local_lock in page_alloc.c */
574 struct per_cpu_pages {
575         spinlock_t lock;        /* Protects lists field */
576         int count;              /* number of pages in the list */
577         int high;               /* high watermark, emptying needed */
578         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
579         short free_factor;      /* batch scaling factor during free */
580 #ifdef CONFIG_NUMA
581         short expire;           /* When 0, remote pagesets are drained */
582 #endif
583
584         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
585         struct list_head lists[NR_PCP_LISTS];
586 } ____cacheline_aligned_in_smp;
587
588 struct per_cpu_zonestat {
589 #ifdef CONFIG_SMP
590         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
591         s8 stat_threshold;
592 #endif
593 #ifdef CONFIG_NUMA
594         /*
595          * Low priority inaccurate counters that are only folded
596          * on demand. Use a large type to avoid the overhead of
597          * folding during refresh_cpu_vm_stats.
598          */
599         unsigned long vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
600 #endif
601 };
602
603 struct per_cpu_nodestat {
604         s8 stat_threshold;
605         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
606 };
607
608 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
609
610 enum zone_type {
611         /*
612          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
613          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
614          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
615          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
616          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
617          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
618          * platforms may need both zones as they support peripherals with
619          * different DMA addressing limitations.
620          */
621 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
622         ZONE_DMA,
623 #endif
624 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
625         ZONE_DMA32,
626 #endif
627         /*
628          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
629          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
630          * transfers to all addressable memory.
631          */
632         ZONE_NORMAL,
633 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
634         /*
635          * A memory area that is only addressable by the kernel through
636          * mapping portions into its own address space. This is for example
637          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
638          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
639          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
640          * access.
641          */
642         ZONE_HIGHMEM,
643 #endif
644         /*
645          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
646          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
647          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
648          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
649          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
650          *
651          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
652          *    essentially turn such pages unmovable. Therefore, we do not allow
653          *    pinning long-term pages in ZONE_MOVABLE. When pages are pinned and
654          *    faulted, they come from the right zone right away. However, it is
655          *    still possible that address space already has pages in
656          *    ZONE_MOVABLE at the time when pages are pinned (i.e. user has
657          *    touches that memory before pinning). In such case we migrate them
658          *    to a different zone. When migration fails - pinning fails.
659          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
660          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
661          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
662          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
663          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
664          *    for example, if we have sections that are only partially
665          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
666          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
667          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
668          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
669          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
670          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
671          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
672          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
673          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
674          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
675          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
676          *    of memory unplug in virtio-mem).
677          * 6. ZERO_PAGE(0), kernelcore/movablecore setups might create
678          *    situations where ZERO_PAGE(0) which is allocated differently
679          *    on different platforms may end up in a movable zone. ZERO_PAGE(0)
680          *    cannot be migrated.
681          * 7. Memory-hotplug: when using memmap_on_memory and onlining the
682          *    memory to the MOVABLE zone, the vmemmap pages are also placed in
683          *    such zone. Such pages cannot be really moved around as they are
684          *    self-stored in the range, but they are treated as movable when
685          *    the range they describe is about to be offlined.
686          *
687          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
688          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
689          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
690          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
691          * there can be false negatives).
692          */
693         ZONE_MOVABLE,
694 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
695         ZONE_DEVICE,
696 #endif
697         __MAX_NR_ZONES
698
699 };
700
701 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
702
703 #define ASYNC_AND_SYNC 2
704
705 struct zone {
706         /* Read-mostly fields */
707
708         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
709         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
710         unsigned long watermark_boost;
711
712         unsigned long nr_reserved_highatomic;
713
714         /*
715          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
716          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
717          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
718          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
719          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
720          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
721          * changes.
722          */
723         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
724
725 #ifdef CONFIG_NUMA
726         int node;
727 #endif
728         struct pglist_data      *zone_pgdat;
729         struct per_cpu_pages    __percpu *per_cpu_pageset;
730         struct per_cpu_zonestat __percpu *per_cpu_zonestats;
731         /*
732          * the high and batch values are copied to individual pagesets for
733          * faster access
734          */
735         int pageset_high;
736         int pageset_batch;
737
738 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
739         /*
740          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
741          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
742          */
743         unsigned long           *pageblock_flags;
744 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
745
746         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
747         unsigned long           zone_start_pfn;
748
749         /*
750          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
751          * holes, which is calculated as:
752          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
753          *
754          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
755          * is calculated as:
756          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
757          *
758          * present_early_pages is present pages existing within the zone
759          * located on memory available since early boot, excluding hotplugged
760          * memory.
761          *
762          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
763          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
764          * bootmem allocator):
765          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
766          *
767          * cma pages is present pages that are assigned for CMA use
768          * (MIGRATE_CMA).
769          *
770          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
771          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
772          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
773          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
774          * and thresholds.
775          *
776          * Locking rules:
777          *
778          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
779          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
780          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
781          * quite infrequently.
782          *
783          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
784          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
785          * give them a chance of being in the same cacheline.
786          *
787          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
788          * mem_hotplug_begin/done(). Any reader who can't tolerant drift of
789          * present_pages should use get_online_mems() to get a stable value.
790          */
791         atomic_long_t           managed_pages;
792         unsigned long           spanned_pages;
793         unsigned long           present_pages;
794 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
795         unsigned long           present_early_pages;
796 #endif
797 #ifdef CONFIG_CMA
798         unsigned long           cma_pages;
799 #endif
800
801         const char              *name;
802
803 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
804         /*
805          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
806          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
807          * of pageblock. Protected by zone->lock.
808          */
809         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
810 #endif
811
812 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
813         /* see spanned/present_pages for more description */
814         seqlock_t               span_seqlock;
815 #endif
816
817         int initialized;
818
819         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
820         CACHELINE_PADDING(_pad1_);
821
822         /* free areas of different sizes */
823         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
824
825         /* zone flags, see below */
826         unsigned long           flags;
827
828         /* Primarily protects free_area */
829         spinlock_t              lock;
830
831         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
832         CACHELINE_PADDING(_pad2_);
833
834         /*
835          * When free pages are below this point, additional steps are taken
836          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
837          * drift allowing watermarks to be breached
838          */
839         unsigned long percpu_drift_mark;
840
841 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
842         /* pfn where compaction free scanner should start */
843         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
844         /* pfn where compaction migration scanner should start */
845         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
846         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
847         unsigned long           compact_init_free_pfn;
848 #endif
849
850 #ifdef CONFIG_COMPACTION
851         /*
852          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
853          * are skipped before trying again. The number attempted since
854          * last failure is tracked with compact_considered.
855          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
856          */
857         unsigned int            compact_considered;
858         unsigned int            compact_defer_shift;
859         int                     compact_order_failed;
860 #endif
861
862 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
863         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
864         bool                    compact_blockskip_flush;
865 #endif
866
867         bool                    contiguous;
868
869         CACHELINE_PADDING(_pad3_);
870         /* Zone statistics */
871         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
872         atomic_long_t           vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
873 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
874
875 enum pgdat_flags {
876         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
877                                          * many dirty file pages at the tail
878                                          * of the LRU.
879                                          */
880         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
881                                          * many pages under writeback
882                                          */
883         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
884 };
885
886 enum zone_flags {
887         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
888                                          * Cleared when kswapd is woken.
889                                          */
890         ZONE_RECLAIM_ACTIVE,            /* kswapd may be scanning the zone. */
891 };
892
893 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
894 {
895         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
896 }
897
898 static inline unsigned long zone_cma_pages(struct zone *zone)
899 {
900 #ifdef CONFIG_CMA
901         return zone->cma_pages;
902 #else
903         return 0;
904 #endif
905 }
906
907 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
908 {
909         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
910 }
911
912 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
913 {
914         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
915 }
916
917 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
918 {
919         return zone->initialized;
920 }
921
922 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
923 {
924         return zone->spanned_pages == 0;
925 }
926
927 #ifndef BUILD_VDSO32_64
928 /*
929  * The zone field is never updated after free_area_init_core()
930  * sets it, so none of the operations on it need to be atomic.
931  */
932
933 /* Page flags: | [SECTION] | [NODE] | ZONE | [LAST_CPUPID] | ... | FLAGS | */
934 #define SECTIONS_PGOFF          ((sizeof(unsigned long)*8) - SECTIONS_WIDTH)
935 #define NODES_PGOFF             (SECTIONS_PGOFF - NODES_WIDTH)
936 #define ZONES_PGOFF             (NODES_PGOFF - ZONES_WIDTH)
937 #define LAST_CPUPID_PGOFF       (ZONES_PGOFF - LAST_CPUPID_WIDTH)
938 #define KASAN_TAG_PGOFF         (LAST_CPUPID_PGOFF - KASAN_TAG_WIDTH)
939 #define LRU_GEN_PGOFF           (KASAN_TAG_PGOFF - LRU_GEN_WIDTH)
940 #define LRU_REFS_PGOFF          (LRU_GEN_PGOFF - LRU_REFS_WIDTH)
941
942 /*
943  * Define the bit shifts to access each section.  For non-existent
944  * sections we define the shift as 0; that plus a 0 mask ensures
945  * the compiler will optimise away reference to them.
946  */
947 #define SECTIONS_PGSHIFT        (SECTIONS_PGOFF * (SECTIONS_WIDTH != 0))
948 #define NODES_PGSHIFT           (NODES_PGOFF * (NODES_WIDTH != 0))
949 #define ZONES_PGSHIFT           (ZONES_PGOFF * (ZONES_WIDTH != 0))
950 #define LAST_CPUPID_PGSHIFT     (LAST_CPUPID_PGOFF * (LAST_CPUPID_WIDTH != 0))
951 #define KASAN_TAG_PGSHIFT       (KASAN_TAG_PGOFF * (KASAN_TAG_WIDTH != 0))
952
953 /* NODE:ZONE or SECTION:ZONE is used to ID a zone for the buddy allocator */
954 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
955 #define ZONEID_SHIFT            (SECTIONS_SHIFT + ZONES_SHIFT)
956 #define ZONEID_PGOFF            ((SECTIONS_PGOFF < ZONES_PGOFF) ? \
957                                                 SECTIONS_PGOFF : ZONES_PGOFF)
958 #else
959 #define ZONEID_SHIFT            (NODES_SHIFT + ZONES_SHIFT)
960 #define ZONEID_PGOFF            ((NODES_PGOFF < ZONES_PGOFF) ? \
961                                                 NODES_PGOFF : ZONES_PGOFF)
962 #endif
963
964 #define ZONEID_PGSHIFT          (ZONEID_PGOFF * (ZONEID_SHIFT != 0))
965
966 #define ZONES_MASK              ((1UL << ZONES_WIDTH) - 1)
967 #define NODES_MASK              ((1UL << NODES_WIDTH) - 1)
968 #define SECTIONS_MASK           ((1UL << SECTIONS_WIDTH) - 1)
969 #define LAST_CPUPID_MASK        ((1UL << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1)
970 #define KASAN_TAG_MASK          ((1UL << KASAN_TAG_WIDTH) - 1)
971 #define ZONEID_MASK             ((1UL << ZONEID_SHIFT) - 1)
972
973 static inline enum zone_type page_zonenum(const struct page *page)
974 {
975         ASSERT_EXCLUSIVE_BITS(page->flags, ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT);
976         return (page->flags >> ZONES_PGSHIFT) & ZONES_MASK;
977 }
978
979 static inline enum zone_type folio_zonenum(const struct folio *folio)
980 {
981         return page_zonenum(&folio->page);
982 }
983
984 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
985 static inline bool is_zone_device_page(const struct page *page)
986 {
987         return page_zonenum(page) == ZONE_DEVICE;
988 }
989
990 /*
991  * Consecutive zone device pages should not be merged into the same sgl
992  * or bvec segment with other types of pages or if they belong to different
993  * pgmaps. Otherwise getting the pgmap of a given segment is not possible
994  * without scanning the entire segment. This helper returns true either if
995  * both pages are not zone device pages or both pages are zone device pages
996  * with the same pgmap.
997  */
998 static inline bool zone_device_pages_have_same_pgmap(const struct page *a,
999                                                      const struct page *b)
1000 {
1001         if (is_zone_device_page(a) != is_zone_device_page(b))
1002                 return false;
1003         if (!is_zone_device_page(a))
1004                 return true;
1005         return a->pgmap == b->pgmap;
1006 }
1007
1008 extern void memmap_init_zone_device(struct zone *, unsigned long,
1009                                     unsigned long, struct dev_pagemap *);
1010 #else
1011 static inline bool is_zone_device_page(const struct page *page)
1012 {
1013         return false;
1014 }
1015 static inline bool zone_device_pages_have_same_pgmap(const struct page *a,
1016                                                      const struct page *b)
1017 {
1018         return true;
1019 }
1020 #endif
1021
1022 static inline bool folio_is_zone_device(const struct folio *folio)
1023 {
1024         return is_zone_device_page(&folio->page);
1025 }
1026
1027 static inline bool is_zone_movable_page(const struct page *page)
1028 {
1029         return page_zonenum(page) == ZONE_MOVABLE;
1030 }
1031 #endif
1032
1033 /*
1034  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
1035  * intersection with the given zone
1036  */
1037 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
1038                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1039 {
1040         if (zone_is_empty(zone))
1041                 return false;
1042         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
1043             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
1044                 return false;
1045
1046         return true;
1047 }
1048
1049 /*
1050  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
1051  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
1052  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
1053  */
1054 #define DEF_PRIORITY 12
1055
1056 /* Maximum number of zones on a zonelist */
1057 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
1058
1059 enum {
1060         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
1061 #ifdef CONFIG_NUMA
1062         /*
1063          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
1064          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
1065          */
1066         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
1067 #endif
1068         MAX_ZONELISTS
1069 };
1070
1071 /*
1072  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
1073  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
1074  */
1075 struct zoneref {
1076         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
1077         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
1078 };
1079
1080 /*
1081  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
1082  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
1083  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
1084  * priority.
1085  *
1086  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
1087  * of the entry being read. Helper functions to access information given
1088  * a struct zoneref are
1089  *
1090  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
1091  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
1092  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
1093  */
1094 struct zonelist {
1095         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
1096 };
1097
1098 /*
1099  * The array of struct pages for flatmem.
1100  * It must be declared for SPARSEMEM as well because there are configurations
1101  * that rely on that.
1102  */
1103 extern struct page *mem_map;
1104
1105 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1106 struct deferred_split {
1107         spinlock_t split_queue_lock;
1108         struct list_head split_queue;
1109         unsigned long split_queue_len;
1110 };
1111 #endif
1112
1113 /*
1114  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
1115  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
1116  * describes the whole memory.
1117  *
1118  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
1119  * per-zone basis.
1120  */
1121 typedef struct pglist_data {
1122         /*
1123          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
1124          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
1125          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
1126          */
1127         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
1128
1129         /*
1130          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
1131          * Generally the first zones will be references to this node's
1132          * node_zones.
1133          */
1134         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
1135
1136         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
1137 #ifdef CONFIG_FLATMEM   /* means !SPARSEMEM */
1138         struct page *node_mem_map;
1139 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1140         struct page_ext *node_page_ext;
1141 #endif
1142 #endif
1143 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
1144         /*
1145          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
1146          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
1147          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
1148          * init.
1149          *
1150          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
1151          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1152          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
1153          *
1154          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
1155          */
1156         spinlock_t node_size_lock;
1157 #endif
1158         unsigned long node_start_pfn;
1159         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
1160         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
1161                                              range, including holes */
1162         int node_id;
1163         wait_queue_head_t kswapd_wait;
1164         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
1165
1166         /* workqueues for throttling reclaim for different reasons. */
1167         wait_queue_head_t reclaim_wait[NR_VMSCAN_THROTTLE];
1168
1169         atomic_t nr_writeback_throttled;/* nr of writeback-throttled tasks */
1170         unsigned long nr_reclaim_start; /* nr pages written while throttled
1171                                          * when throttling started. */
1172 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1173         struct mutex kswapd_lock;
1174 #endif
1175         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by kswapd_lock */
1176         int kswapd_order;
1177         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
1178
1179         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
1180
1181 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1182         int kcompactd_max_order;
1183         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
1184         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
1185         struct task_struct *kcompactd;
1186         bool proactive_compact_trigger;
1187 #endif
1188         /*
1189          * This is a per-node reserve of pages that are not available
1190          * to userspace allocations.
1191          */
1192         unsigned long           totalreserve_pages;
1193
1194 #ifdef CONFIG_NUMA
1195         /*
1196          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
1197          */
1198         unsigned long           min_unmapped_pages;
1199         unsigned long           min_slab_pages;
1200 #endif /* CONFIG_NUMA */
1201
1202         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
1203         CACHELINE_PADDING(_pad1_);
1204
1205 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1206         /*
1207          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
1208          * is the first PFN that needs to be initialised.
1209          */
1210         unsigned long first_deferred_pfn;
1211 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1212
1213 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1214         struct deferred_split deferred_split_queue;
1215 #endif
1216
1217 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1218         /* start time in ms of current promote rate limit period */
1219         unsigned int nbp_rl_start;
1220         /* number of promote candidate pages at start time of current rate limit period */
1221         unsigned long nbp_rl_nr_cand;
1222         /* promote threshold in ms */
1223         unsigned int nbp_threshold;
1224         /* start time in ms of current promote threshold adjustment period */
1225         unsigned int nbp_th_start;
1226         /*
1227          * number of promote candidate pages at stat time of current promote
1228          * threshold adjustment period
1229          */
1230         unsigned long nbp_th_nr_cand;
1231 #endif
1232         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
1233
1234         /*
1235          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
1236          *
1237          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
1238          */
1239         struct lruvec           __lruvec;
1240
1241         unsigned long           flags;
1242
1243 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
1244         /* kswap mm walk data */
1245         struct lru_gen_mm_walk  mm_walk;
1246 #endif
1247
1248         CACHELINE_PADDING(_pad2_);
1249
1250         /* Per-node vmstats */
1251         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
1252         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
1253 #ifdef CONFIG_NUMA
1254         struct memory_tier __rcu *memtier;
1255 #endif
1256 } pg_data_t;
1257
1258 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
1259 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
1260
1261 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
1262 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
1263
1264 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
1265 {
1266         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
1267 }
1268
1269 #include <linux/memory_hotplug.h>
1270
1271 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
1272 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
1273                    enum zone_type highest_zoneidx);
1274 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1275                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
1276                          long free_pages);
1277 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1278                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
1279                 unsigned int alloc_flags);
1280 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1281                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
1282 /*
1283  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
1284  * the platform statically or via memory hotplug interface.
1285  */
1286 enum meminit_context {
1287         MEMINIT_EARLY,
1288         MEMINIT_HOTPLUG,
1289 };
1290
1291 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
1292                                      unsigned long size);
1293
1294 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
1295
1296 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
1297 {
1298 #ifdef CONFIG_MEMCG
1299         return lruvec->pgdat;
1300 #else
1301         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
1302 #endif
1303 }
1304
1305 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
1306 int local_memory_node(int node_id);
1307 #else
1308 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
1309 #endif
1310
1311 /*
1312  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
1313  */
1314 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
1315
1316 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1317 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
1318 {
1319         return zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE;
1320 }
1321 #else
1322 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
1323 {
1324         return false;
1325 }
1326 #endif
1327
1328 /*
1329  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
1330  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
1331  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
1332  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
1333  */
1334 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
1335 {
1336         return zone_managed_pages(zone);
1337 }
1338
1339 /* Returns true if a zone has memory */
1340 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
1341 {
1342         return zone->present_pages;
1343 }
1344
1345 #ifdef CONFIG_NUMA
1346 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1347 {
1348         return zone->node;
1349 }
1350
1351 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
1352 {
1353         zone->node = nid;
1354 }
1355 #else
1356 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1357 {
1358         return 0;
1359 }
1360
1361 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
1362 #endif
1363
1364 extern int movable_zone;
1365
1366 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
1367 {
1368 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1369         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
1370                 (idx == ZONE_MOVABLE && movable_zone == ZONE_HIGHMEM));
1371 #else
1372         return 0;
1373 #endif
1374 }
1375
1376 /**
1377  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
1378  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
1379  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
1380  * @zone: pointer to struct zone variable
1381  * Return: 1 for a highmem zone, 0 otherwise
1382  */
1383 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
1384 {
1385         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
1386 }
1387
1388 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1389 bool has_managed_dma(void);
1390 #else
1391 static inline bool has_managed_dma(void)
1392 {
1393         return false;
1394 }
1395 #endif
1396
1397 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
1398 struct ctl_table;
1399
1400 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
1401                 loff_t *);
1402 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1403                 size_t *, loff_t *);
1404 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
1405 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1406                 size_t *, loff_t *);
1407 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1408                 void *, size_t *, loff_t *);
1409 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1410                 void *, size_t *, loff_t *);
1411 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1412                 void *, size_t *, loff_t *);
1413 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
1414                 void *, size_t *, loff_t *);
1415 extern int percpu_pagelist_high_fraction;
1416 extern char numa_zonelist_order[];
1417 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1418
1419 #ifndef CONFIG_NUMA
1420
1421 extern struct pglist_data contig_page_data;
1422 static inline struct pglist_data *NODE_DATA(int nid)
1423 {
1424         return &contig_page_data;
1425 }
1426
1427 #else /* CONFIG_NUMA */
1428
1429 #include <asm/mmzone.h>
1430
1431 #endif /* !CONFIG_NUMA */
1432
1433 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
1434 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
1435 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
1436
1437 /**
1438  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1439  * @pgdat: pointer to a pg_data_t variable
1440  */
1441 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1442         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1443              pgdat;                                     \
1444              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1445 /**
1446  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1447  * @zone: pointer to struct zone variable
1448  *
1449  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1450  * fills it in.
1451  */
1452 #define for_each_zone(zone)                             \
1453         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1454              zone;                                      \
1455              zone = next_zone(zone))
1456
1457 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1458         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1459              zone;                                      \
1460              zone = next_zone(zone))                    \
1461                 if (!populated_zone(zone))              \
1462                         ; /* do nothing */              \
1463                 else
1464
1465 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1466 {
1467         return zoneref->zone;
1468 }
1469
1470 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1471 {
1472         return zoneref->zone_idx;
1473 }
1474
1475 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1476 {
1477         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1478 }
1479
1480 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1481                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1482                                         nodemask_t *nodes);
1483
1484 /**
1485  * 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
1486  * @z: The cursor used as a starting point for the search
1487  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1488  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1489  *
1490  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1491  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1492  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1493  * being examined. It should be advanced by one before calling
1494  * next_zones_zonelist again.
1495  *
1496  * Return: the next zone at or below highest_zoneidx within the allowed
1497  * nodemask using a cursor within a zonelist as a starting point
1498  */
1499 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1500                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1501                                         nodemask_t *nodes)
1502 {
1503         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1504                 return z;
1505         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1506 }
1507
1508 /**
1509  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1510  * @zonelist: The zonelist to search for a suitable zone
1511  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1512  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1513  *
1514  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1515  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1516  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1517  * one before calling.
1518  *
1519  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1520  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1521  * update due to cpuset modification.
1522  *
1523  * Return: Zoneref pointer for the first suitable zone found
1524  */
1525 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1526                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1527                                         nodemask_t *nodes)
1528 {
1529         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1530                                                         highest_zoneidx, nodes);
1531 }
1532
1533 /**
1534  * 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
1535  * @zone: The current zone in the iterator
1536  * @z: The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1537  * @zlist: The zonelist being iterated
1538  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1539  * @nodemask: Nodemask allowed by the allocator
1540  *
1541  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1542  * within a given nodemask
1543  */
1544 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1545         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1546                 zone;                                                   \
1547                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1548                         zone = zonelist_zone(z))
1549
1550 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1551         for (zone = z->zone;    \
1552                 zone;                                                   \
1553                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1554                         zone = zonelist_zone(z))
1555
1556
1557 /**
1558  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1559  * @zone: The current zone in the iterator
1560  * @z: The current pointer within zonelist->zones being iterated
1561  * @zlist: The zonelist being iterated
1562  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1563  *
1564  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1565  */
1566 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1567         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1568
1569 /* Whether the 'nodes' are all movable nodes */
1570 static inline bool movable_only_nodes(nodemask_t *nodes)
1571 {
1572         struct zonelist *zonelist;
1573         struct zoneref *z;
1574         int nid;
1575
1576         if (nodes_empty(*nodes))
1577                 return false;
1578
1579         /*
1580          * We can chose arbitrary node from the nodemask to get a
1581          * zonelist as they are interlinked. We just need to find
1582          * at least one zone that can satisfy kernel allocations.
1583          */
1584         nid = first_node(*nodes);
1585         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
1586         z = first_zones_zonelist(zonelist, ZONE_NORMAL, nodes);
1587         return (!z->zone) ? true : false;
1588 }
1589
1590
1591 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1592 #include <asm/sparsemem.h>
1593 #endif
1594
1595 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1596 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1597 #endif
1598
1599 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1600
1601 /*
1602  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1603  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1604  */
1605 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1606 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1607
1608 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1609
1610 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1611 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1612
1613 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1614         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1615
1616 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1617 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1618 #endif
1619
1620 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1621 {
1622         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1623 }
1624 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1625 {
1626         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1627 }
1628
1629 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1630 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1631
1632 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1633 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1634
1635 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1636 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1637 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1638
1639 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1640 #error Subsection size exceeds section size
1641 #else
1642 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1643 #endif
1644
1645 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1646 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1647
1648 struct mem_section_usage {
1649 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1650         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1651 #endif
1652         /* See declaration of similar field in struct zone */
1653         unsigned long pageblock_flags[0];
1654 };
1655
1656 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1657
1658 struct page;
1659 struct page_ext;
1660 struct mem_section {
1661         /*
1662          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1663          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1664          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1665          *
1666          * Additionally during early boot we encode node id of
1667          * the location of the section here to guide allocation.
1668          * (see sparse.c::memory_present())
1669          *
1670          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1671          * before using it wrong.
1672          */
1673         unsigned long section_mem_map;
1674
1675         struct mem_section_usage *usage;
1676 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1677         /*
1678          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1679          * section. (see page_ext.h about this.)
1680          */
1681         struct page_ext *page_ext;
1682         unsigned long pad;
1683 #endif
1684         /*
1685          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1686          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1687          */
1688 };
1689
1690 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1691 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1692 #else
1693 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1694 #endif
1695
1696 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1697 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1698 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1699
1700 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1701 extern struct mem_section **mem_section;
1702 #else
1703 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1704 #endif
1705
1706 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1707 {
1708         return ms->usage->pageblock_flags;
1709 }
1710
1711 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1712 {
1713         unsigned long root = SECTION_NR_TO_ROOT(nr);
1714
1715         if (unlikely(root >= NR_SECTION_ROOTS))
1716                 return NULL;
1717
1718 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1719         if (!mem_section || !mem_section[root])
1720                 return NULL;
1721 #endif
1722         return &mem_section[root][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1723 }
1724 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1725
1726 /*
1727  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1728  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1729  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1730  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1731  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1732  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1733  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1734  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1735  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1736  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1737  * To sum it up, at least 6 bits are available on all architectures.
1738  * However, we can exceed 6 bits on some other architectures except
1739  * powerpc (e.g. 15 bits are available on x86_64, 13 bits are available
1740  * with the worst case of 64K pages on arm64) if we make sure the
1741  * exceeded bit is not applicable to powerpc.
1742  */
1743 enum {
1744         SECTION_MARKED_PRESENT_BIT,
1745         SECTION_HAS_MEM_MAP_BIT,
1746         SECTION_IS_ONLINE_BIT,
1747         SECTION_IS_EARLY_BIT,
1748 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1749         SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE_BIT,
1750 #endif
1751         SECTION_MAP_LAST_BIT,
1752 };
1753
1754 #define SECTION_MARKED_PRESENT          BIT(SECTION_MARKED_PRESENT_BIT)
1755 #define SECTION_HAS_MEM_MAP             BIT(SECTION_HAS_MEM_MAP_BIT)
1756 #define SECTION_IS_ONLINE               BIT(SECTION_IS_ONLINE_BIT)
1757 #define SECTION_IS_EARLY                BIT(SECTION_IS_EARLY_BIT)
1758 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1759 #define SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE       BIT(SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE_BIT)
1760 #endif
1761 #define SECTION_MAP_MASK                (~(BIT(SECTION_MAP_LAST_BIT) - 1))
1762 #define SECTION_NID_SHIFT               SECTION_MAP_LAST_BIT
1763
1764 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1765 {
1766         unsigned long map = section->section_mem_map;
1767         map &= SECTION_MAP_MASK;
1768         return (struct page *)map;
1769 }
1770
1771 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1772 {
1773         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1774 }
1775
1776 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1777 {
1778         return present_section(__nr_to_section(nr));
1779 }
1780
1781 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1782 {
1783         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1784 }
1785
1786 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1787 {
1788         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1789 }
1790
1791 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1792 {
1793         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1794 }
1795
1796 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1797 {
1798         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1799 }
1800
1801 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1802 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1803 {
1804         unsigned long flags = SECTION_IS_ONLINE | SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE;
1805
1806         return section && ((section->section_mem_map & flags) == flags);
1807 }
1808 #else
1809 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1810 {
1811         return 0;
1812 }
1813 #endif
1814
1815 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1816 {
1817         return online_section(__nr_to_section(nr));
1818 }
1819
1820 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1821 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1822 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1823 #endif
1824
1825 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1826 {
1827         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1828 }
1829
1830 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1831
1832 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1833 {
1834         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1835 }
1836
1837 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1838 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1839 {
1840         int idx = subsection_map_index(pfn);
1841
1842         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1843 }
1844 #else
1845 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1846 {
1847         return 1;
1848 }
1849 #endif
1850
1851 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1852 /**
1853  * pfn_valid - check if there is a valid memory map entry for a PFN
1854  * @pfn: the page frame number to check
1855  *
1856  * Check if there is a valid memory map entry aka struct page for the @pfn.
1857  * Note, that availability of the memory map entry does not imply that
1858  * there is actual usable memory at that @pfn. The struct page may
1859  * represent a hole or an unusable page frame.
1860  *
1861  * Return: 1 for PFNs that have memory map entries and 0 otherwise
1862  */
1863 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1864 {
1865         struct mem_section *ms;
1866
1867         /*
1868          * Ensure the upper PAGE_SHIFT bits are clear in the
1869          * pfn. Else it might lead to false positives when
1870          * some of the upper bits are set, but the lower bits
1871          * match a valid pfn.
1872          */
1873         if (PHYS_PFN(PFN_PHYS(pfn)) != pfn)
1874                 return 0;
1875
1876         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1877                 return 0;
1878         ms = __pfn_to_section(pfn);
1879         if (!valid_section(ms))
1880                 return 0;
1881         /*
1882          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1883          * the entire section-sized span.
1884          */
1885         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1886 }
1887 #endif
1888
1889 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1890 {
1891         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1892                 return 0;
1893         return present_section(__pfn_to_section(pfn));
1894 }
1895
1896 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1897 {
1898         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1899                 if (present_section_nr(section_nr))
1900                         return section_nr;
1901         }
1902
1903         return -1;
1904 }
1905
1906 /*
1907  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1908  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1909  * this restriction.
1910  */
1911 #ifdef CONFIG_NUMA
1912 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1913 ({                                                                      \
1914         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1915         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1916 })
1917 #else
1918 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1919 #endif
1920
1921 void sparse_init(void);
1922 #else
1923 #define sparse_init()   do {} while (0)
1924 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1925 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1926 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1927 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1928
1929 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1930 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1931 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */