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