Merge tag 'arm64-upstream' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm64...
[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_UNSTABLE_NFS,        /* NFS unstable pages */
200         NR_VMSCAN_WRITE,
201         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
202         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
203         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
204         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
205         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
206         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
207         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
208 };
209
210 /*
211  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
212  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
213  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
214  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
215  *
216  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
217  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
218  */
219 #define LRU_BASE 0
220 #define LRU_ACTIVE 1
221 #define LRU_FILE 2
222
223 enum lru_list {
224         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
225         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
226         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
227         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
228         LRU_UNEVICTABLE,
229         NR_LRU_LISTS
230 };
231
232 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
233
234 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
235
236 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
237 {
238         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
239 }
240
241 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
242 {
243         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
244 }
245
246 struct zone_reclaim_stat {
247         /*
248          * The pageout code in vmscan.c keeps track of how many of the
249          * mem/swap backed and file backed pages are referenced.
250          * The higher the rotated/scanned ratio, the more valuable
251          * that cache is.
252          *
253          * The anon LRU stats live in [0], file LRU stats in [1]
254          */
255         unsigned long           recent_rotated[2];
256         unsigned long           recent_scanned[2];
257 };
258
259 enum lruvec_flags {
260         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
261                                          * backed by a congested BDI
262                                          */
263 };
264
265 struct lruvec {
266         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
267         struct zone_reclaim_stat        reclaim_stat;
268         /* Evictions & activations on the inactive file list */
269         atomic_long_t                   inactive_age;
270         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
271         unsigned long                   refaults;
272         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
273         unsigned long                   flags;
274 #ifdef CONFIG_MEMCG
275         struct pglist_data *pgdat;
276 #endif
277 };
278
279 /* Isolate unmapped pages */
280 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
281 /* Isolate for asynchronous migration */
282 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
283 /* Isolate unevictable pages */
284 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
285
286 /* LRU Isolation modes. */
287 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
288
289 enum zone_watermarks {
290         WMARK_MIN,
291         WMARK_LOW,
292         WMARK_HIGH,
293         NR_WMARK
294 };
295
296 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
297 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
298 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
299 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
300
301 struct per_cpu_pages {
302         int count;              /* number of pages in the list */
303         int high;               /* high watermark, emptying needed */
304         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
305
306         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
307         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
308 };
309
310 struct per_cpu_pageset {
311         struct per_cpu_pages pcp;
312 #ifdef CONFIG_NUMA
313         s8 expire;
314         u16 vm_numa_stat_diff[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
315 #endif
316 #ifdef CONFIG_SMP
317         s8 stat_threshold;
318         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
319 #endif
320 };
321
322 struct per_cpu_nodestat {
323         s8 stat_threshold;
324         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
325 };
326
327 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
328
329 enum zone_type {
330         /*
331          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
332          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
333          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
334          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
335          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
336          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
337          * platforms may need both zones as they support peripherals with
338          * different DMA addressing limitations.
339          *
340          * Some examples:
341          *
342          *  - i386 and x86_64 have a fixed 16M ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the
343          *    rest of the lower 4G.
344          *
345          *  - arm only uses ZONE_DMA, the size, up to 4G, may vary depending on
346          *    the specific device.
347          *
348          *  - arm64 has a fixed 1G ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the rest of the
349          *    lower 4G.
350          *
351          *  - powerpc only uses ZONE_DMA, the size, up to 2G, may vary
352          *    depending on the specific device.
353          *
354          *  - s390 uses ZONE_DMA fixed to the lower 2G.
355          *
356          *  - ia64 and riscv only use ZONE_DMA32.
357          *
358          *  - parisc uses neither.
359          */
360 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
361         ZONE_DMA,
362 #endif
363 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
364         ZONE_DMA32,
365 #endif
366         /*
367          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
368          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
369          * transfers to all addressable memory.
370          */
371         ZONE_NORMAL,
372 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
373         /*
374          * A memory area that is only addressable by the kernel through
375          * mapping portions into its own address space. This is for example
376          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
377          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
378          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
379          * access.
380          */
381         ZONE_HIGHMEM,
382 #endif
383         ZONE_MOVABLE,
384 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
385         ZONE_DEVICE,
386 #endif
387         __MAX_NR_ZONES
388
389 };
390
391 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
392
393 struct zone {
394         /* Read-mostly fields */
395
396         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
397         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
398         unsigned long watermark_boost;
399
400         unsigned long nr_reserved_highatomic;
401
402         /*
403          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
404          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
405          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
406          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
407          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
408          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
409          * changes.
410          */
411         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
412
413 #ifdef CONFIG_NUMA
414         int node;
415 #endif
416         struct pglist_data      *zone_pgdat;
417         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
418
419 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
420         /*
421          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
422          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
423          */
424         unsigned long           *pageblock_flags;
425 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
426
427         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
428         unsigned long           zone_start_pfn;
429
430         /*
431          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
432          * holes, which is calculated as:
433          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
434          *
435          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
436          * is calculated as:
437          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
438          *
439          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
440          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
441          * bootmem allocator):
442          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
443          *
444          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
445          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
446          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
447          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
448          * and thresholds.
449          *
450          * Locking rules:
451          *
452          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
453          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
454          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
455          * quite infrequently.
456          *
457          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
458          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
459          * give them a chance of being in the same cacheline.
460          *
461          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
462          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
463          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
464          */
465         atomic_long_t           managed_pages;
466         unsigned long           spanned_pages;
467         unsigned long           present_pages;
468
469         const char              *name;
470
471 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
472         /*
473          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
474          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
475          * of pageblock. Protected by zone->lock.
476          */
477         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
478 #endif
479
480 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
481         /* see spanned/present_pages for more description */
482         seqlock_t               span_seqlock;
483 #endif
484
485         int initialized;
486
487         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
488         ZONE_PADDING(_pad1_)
489
490         /* free areas of different sizes */
491         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
492
493         /* zone flags, see below */
494         unsigned long           flags;
495
496         /* Primarily protects free_area */
497         spinlock_t              lock;
498
499         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
500         ZONE_PADDING(_pad2_)
501
502         /*
503          * When free pages are below this point, additional steps are taken
504          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
505          * drift allowing watermarks to be breached
506          */
507         unsigned long percpu_drift_mark;
508
509 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
510         /* pfn where compaction free scanner should start */
511         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
512         /* pfn where async and sync compaction migration scanner should start */
513         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[2];
514         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
515         unsigned long           compact_init_free_pfn;
516 #endif
517
518 #ifdef CONFIG_COMPACTION
519         /*
520          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
521          * are skipped before trying again. The number attempted since
522          * last failure is tracked with compact_considered.
523          */
524         unsigned int            compact_considered;
525         unsigned int            compact_defer_shift;
526         int                     compact_order_failed;
527 #endif
528
529 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
530         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
531         bool                    compact_blockskip_flush;
532 #endif
533
534         bool                    contiguous;
535
536         ZONE_PADDING(_pad3_)
537         /* Zone statistics */
538         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
539         atomic_long_t           vm_numa_stat[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
540 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
541
542 enum pgdat_flags {
543         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
544                                          * many dirty file pages at the tail
545                                          * of the LRU.
546                                          */
547         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
548                                          * many pages under writeback
549                                          */
550         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
551 };
552
553 enum zone_flags {
554         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
555                                          * Cleared when kswapd is woken.
556                                          */
557 };
558
559 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
560 {
561         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
562 }
563
564 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
565 {
566         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
567 }
568
569 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
570 {
571         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
572 }
573
574 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
575 {
576         return zone->initialized;
577 }
578
579 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
580 {
581         return zone->spanned_pages == 0;
582 }
583
584 /*
585  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
586  * intersection with the given zone
587  */
588 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
589                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
590 {
591         if (zone_is_empty(zone))
592                 return false;
593         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
594             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
595                 return false;
596
597         return true;
598 }
599
600 /*
601  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
602  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
603  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
604  */
605 #define DEF_PRIORITY 12
606
607 /* Maximum number of zones on a zonelist */
608 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
609
610 enum {
611         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
612 #ifdef CONFIG_NUMA
613         /*
614          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
615          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
616          */
617         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
618 #endif
619         MAX_ZONELISTS
620 };
621
622 /*
623  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
624  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
625  */
626 struct zoneref {
627         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
628         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
629 };
630
631 /*
632  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
633  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
634  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
635  * priority.
636  *
637  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
638  * of the entry being read. Helper functions to access information given
639  * a struct zoneref are
640  *
641  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
642  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
643  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
644  */
645 struct zonelist {
646         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
647 };
648
649 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
650 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
651 extern struct page *mem_map;
652 #endif
653
654 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
655 struct deferred_split {
656         spinlock_t split_queue_lock;
657         struct list_head split_queue;
658         unsigned long split_queue_len;
659 };
660 #endif
661
662 /*
663  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
664  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
665  * describes the whole memory.
666  *
667  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
668  * per-zone basis.
669  */
670 typedef struct pglist_data {
671         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
672         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
673         int nr_zones;
674 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
675         struct page *node_mem_map;
676 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
677         struct page_ext *node_page_ext;
678 #endif
679 #endif
680 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
681         /*
682          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
683          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
684          *
685          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
686          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
687          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
688          *
689          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
690          */
691         spinlock_t node_size_lock;
692 #endif
693         unsigned long node_start_pfn;
694         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
695         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
696                                              range, including holes */
697         int node_id;
698         wait_queue_head_t kswapd_wait;
699         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
700         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
701                                            mem_hotplug_begin/end() */
702         int kswapd_order;
703         enum zone_type kswapd_classzone_idx;
704
705         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
706
707 #ifdef CONFIG_COMPACTION
708         int kcompactd_max_order;
709         enum zone_type kcompactd_classzone_idx;
710         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
711         struct task_struct *kcompactd;
712 #endif
713         /*
714          * This is a per-node reserve of pages that are not available
715          * to userspace allocations.
716          */
717         unsigned long           totalreserve_pages;
718
719 #ifdef CONFIG_NUMA
720         /*
721          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
722          */
723         unsigned long           min_unmapped_pages;
724         unsigned long           min_slab_pages;
725 #endif /* CONFIG_NUMA */
726
727         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
728         ZONE_PADDING(_pad1_)
729         spinlock_t              lru_lock;
730
731 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
732         /*
733          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
734          * is the first PFN that needs to be initialised.
735          */
736         unsigned long first_deferred_pfn;
737 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
738
739 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
740         struct deferred_split deferred_split_queue;
741 #endif
742
743         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
744
745         /*
746          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
747          *
748          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
749          */
750         struct lruvec           __lruvec;
751
752         unsigned long           flags;
753
754         ZONE_PADDING(_pad2_)
755
756         /* Per-node vmstats */
757         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
758         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
759 } pg_data_t;
760
761 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
762 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
763 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
764 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
765 #else
766 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
767 #endif
768 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
769
770 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
771 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
772
773 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
774 {
775         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
776 }
777
778 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
779 {
780         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
781 }
782
783 #include <linux/memory_hotplug.h>
784
785 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
786 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
787                    enum zone_type classzone_idx);
788 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
789                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
790                          long free_pages);
791 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
792                 unsigned long mark, int classzone_idx,
793                 unsigned int alloc_flags);
794 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
795                 unsigned long mark, int classzone_idx);
796 enum memmap_context {
797         MEMMAP_EARLY,
798         MEMMAP_HOTPLUG,
799 };
800 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
801                                      unsigned long size);
802
803 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
804
805 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
806 {
807 #ifdef CONFIG_MEMCG
808         return lruvec->pgdat;
809 #else
810         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
811 #endif
812 }
813
814 extern unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx);
815
816 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
817 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
818 #else
819 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
820 #endif
821
822 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM)
823 void memblocks_present(void);
824 #else
825 static inline void memblocks_present(void) {}
826 #endif
827
828 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
829 int local_memory_node(int node_id);
830 #else
831 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
832 #endif
833
834 /*
835  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
836  */
837 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
838
839 /*
840  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
841  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
842  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
843  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
844  */
845 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
846 {
847         return zone_managed_pages(zone);
848 }
849
850 /* Returns true if a zone has memory */
851 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
852 {
853         return zone->present_pages;
854 }
855
856 #ifdef CONFIG_NUMA
857 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
858 {
859         return zone->node;
860 }
861
862 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
863 {
864         zone->node = nid;
865 }
866 #else
867 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
868 {
869         return 0;
870 }
871
872 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
873 #endif
874
875 extern int movable_zone;
876
877 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
878 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
879 {
880 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
881         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
882 #else
883         return (ZONE_MOVABLE - 1) == ZONE_HIGHMEM;
884 #endif
885 }
886 #endif
887
888 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
889 {
890 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
891         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
892                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
893 #else
894         return 0;
895 #endif
896 }
897
898 /**
899  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
900  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
901  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
902  * @zone - pointer to struct zone variable
903  */
904 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
905 {
906 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
907         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
908 #else
909         return 0;
910 #endif
911 }
912
913 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
914 struct ctl_table;
915 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
916                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
917 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
918                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
919 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
920                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
921 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
922 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
923                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
924 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
925                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
926 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
927                         void __user *, size_t *, loff_t *);
928 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
929                         void __user *, size_t *, loff_t *);
930
931 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
932                         void __user *, size_t *, loff_t *);
933 extern char numa_zonelist_order[];
934 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
935
936 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
937
938 extern struct pglist_data contig_page_data;
939 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
940 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
941
942 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
943
944 #include <asm/mmzone.h>
945
946 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
947
948 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
949 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
950 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
951
952 /**
953  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
954  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
955  */
956 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
957         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
958              pgdat;                                     \
959              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
960 /**
961  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
962  * @zone - pointer to struct zone variable
963  *
964  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
965  * fills it in.
966  */
967 #define for_each_zone(zone)                             \
968         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
969              zone;                                      \
970              zone = next_zone(zone))
971
972 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
973         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
974              zone;                                      \
975              zone = next_zone(zone))                    \
976                 if (!populated_zone(zone))              \
977                         ; /* do nothing */              \
978                 else
979
980 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
981 {
982         return zoneref->zone;
983 }
984
985 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
986 {
987         return zoneref->zone_idx;
988 }
989
990 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
991 {
992         return zone_to_nid(zoneref->zone);
993 }
994
995 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
996                                         enum zone_type highest_zoneidx,
997                                         nodemask_t *nodes);
998
999 /**
1000  * 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
1001  * @z - The cursor used as a starting point for the search
1002  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1003  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1004  *
1005  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1006  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1007  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1008  * being examined. It should be advanced by one before calling
1009  * next_zones_zonelist again.
1010  */
1011 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1012                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1013                                         nodemask_t *nodes)
1014 {
1015         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1016                 return z;
1017         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1018 }
1019
1020 /**
1021  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1022  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
1023  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1024  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1025  * @return - Zoneref pointer for the first suitable zone found (see below)
1026  *
1027  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1028  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1029  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1030  * one before calling.
1031  *
1032  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1033  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1034  * update due to cpuset modification.
1035  */
1036 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1037                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1038                                         nodemask_t *nodes)
1039 {
1040         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1041                                                         highest_zoneidx, nodes);
1042 }
1043
1044 /**
1045  * 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
1046  * @zone - The current zone in the iterator
1047  * @z - The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1048  * @zlist - The zonelist being iterated
1049  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1050  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
1051  *
1052  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1053  * within a given nodemask
1054  */
1055 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1056         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1057                 zone;                                                   \
1058                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1059                         zone = zonelist_zone(z))
1060
1061 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1062         for (zone = z->zone;    \
1063                 zone;                                                   \
1064                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1065                         zone = zonelist_zone(z))
1066
1067
1068 /**
1069  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1070  * @zone - The current zone in the iterator
1071  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
1072  * @zlist - The zonelist being iterated
1073  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1074  *
1075  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1076  */
1077 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1078         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1079
1080 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1081 #include <asm/sparsemem.h>
1082 #endif
1083
1084 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
1085         !defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1086 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1087 {
1088         BUILD_BUG_ON(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA));
1089         return 0;
1090 }
1091 #endif
1092
1093 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1094 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1095 #endif
1096
1097 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1098
1099 /*
1100  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1101  *
1102  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1103  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1104  */
1105 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1106 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1107
1108 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1109
1110 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1111 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1112
1113 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1114         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1115
1116 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1117 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1118 #endif
1119
1120 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1121 {
1122         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1123 }
1124 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1125 {
1126         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1127 }
1128
1129 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1130 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1131
1132 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1133 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1134
1135 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1136 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1137 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1138
1139 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1140 #error Subsection size exceeds section size
1141 #else
1142 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1143 #endif
1144
1145 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1146 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1147
1148 struct mem_section_usage {
1149 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1150         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1151 #endif
1152         /* See declaration of similar field in struct zone */
1153         unsigned long pageblock_flags[0];
1154 };
1155
1156 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1157
1158 struct page;
1159 struct page_ext;
1160 struct mem_section {
1161         /*
1162          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1163          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1164          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1165          *
1166          * Additionally during early boot we encode node id of
1167          * the location of the section here to guide allocation.
1168          * (see sparse.c::memory_present())
1169          *
1170          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1171          * before using it wrong.
1172          */
1173         unsigned long section_mem_map;
1174
1175         struct mem_section_usage *usage;
1176 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1177         /*
1178          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1179          * section. (see page_ext.h about this.)
1180          */
1181         struct page_ext *page_ext;
1182         unsigned long pad;
1183 #endif
1184         /*
1185          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1186          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1187          */
1188 };
1189
1190 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1191 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1192 #else
1193 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1194 #endif
1195
1196 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1197 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1198 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1199
1200 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1201 extern struct mem_section **mem_section;
1202 #else
1203 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1204 #endif
1205
1206 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1207 {
1208         return ms->usage->pageblock_flags;
1209 }
1210
1211 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1212 {
1213 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1214         if (!mem_section)
1215                 return NULL;
1216 #endif
1217         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1218                 return NULL;
1219         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1220 }
1221 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1222 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1223
1224 /*
1225  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1226  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1227  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1228  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1229  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1230  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1231  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1232  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1233  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1234  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1235  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1236  */
1237 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1238 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1239 #define SECTION_IS_ONLINE       (1UL<<2)
1240 #define SECTION_IS_EARLY        (1UL<<3)
1241 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<4)
1242 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1243 #define SECTION_NID_SHIFT       3
1244
1245 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1246 {
1247         unsigned long map = section->section_mem_map;
1248         map &= SECTION_MAP_MASK;
1249         return (struct page *)map;
1250 }
1251
1252 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1253 {
1254         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1255 }
1256
1257 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1258 {
1259         return present_section(__nr_to_section(nr));
1260 }
1261
1262 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1263 {
1264         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1265 }
1266
1267 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1268 {
1269         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1270 }
1271
1272 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1273 {
1274         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1275 }
1276
1277 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1278 {
1279         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1280 }
1281
1282 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1283 {
1284         return online_section(__nr_to_section(nr));
1285 }
1286
1287 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1288 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1289 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1290 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1291 #endif
1292 #endif
1293
1294 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1295 {
1296         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1297 }
1298
1299 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1300
1301 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1302 {
1303         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1304 }
1305
1306 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1307 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1308 {
1309         int idx = subsection_map_index(pfn);
1310
1311         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1312 }
1313 #else
1314 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1315 {
1316         return 1;
1317 }
1318 #endif
1319
1320 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1321 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1322 {
1323         struct mem_section *ms;
1324
1325         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1326                 return 0;
1327         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1328         if (!valid_section(ms))
1329                 return 0;
1330         /*
1331          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1332          * the entire section-sized span.
1333          */
1334         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1335 }
1336 #endif
1337
1338 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1339 {
1340         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1341                 return 0;
1342         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1343 }
1344
1345 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1346 {
1347         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1348                 if (present_section_nr(section_nr))
1349                         return section_nr;
1350         }
1351
1352         return -1;
1353 }
1354
1355 /*
1356  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1357  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1358  * this restriction.
1359  */
1360 #ifdef CONFIG_NUMA
1361 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1362 ({                                                                      \
1363         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1364         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1365 })
1366 #else
1367 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1368 #endif
1369
1370 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1371 void sparse_init(void);
1372 #else
1373 #define sparse_init()   do {} while (0)
1374 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1375 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1376 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1377 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1378
1379 /*
1380  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1381  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1382  * may treat start/end as pfns or sections.
1383  */
1384 struct mminit_pfnnid_cache {
1385         unsigned long last_start;
1386         unsigned long last_end;
1387         int last_nid;
1388 };
1389
1390 #ifndef early_pfn_valid
1391 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1392 #endif
1393
1394 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1395
1396 /*
1397  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1398  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1399  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1400  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1401  */
1402 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1403 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1404 #else
1405 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1406 #endif
1407
1408 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1409 /*
1410  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1411  * associated with it or not. This means that a struct page exists for this
1412  * pfn. The caller cannot assume the page is fully initialized in general.
1413  * Hotplugable pages might not have been onlined yet. pfn_to_online_page()
1414  * will ensure the struct page is fully online and initialized. Special pages
1415  * (e.g. ZONE_DEVICE) are never onlined and should be treated accordingly.
1416  *
1417  * In FLATMEM, it is expected that holes always have valid memmap as long as
1418  * there is valid PFNs either side of the hole. In SPARSEMEM, it is assumed
1419  * that a valid section has a memmap for the entire section.
1420  *
1421  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1422  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1423  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1424  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1425  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1426  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1427  * of the full memmap are extremely rare.
1428  */
1429 bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1430                                         struct page *page, struct zone *zone);
1431 #else
1432 static inline bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1433                                         struct page *page, struct zone *zone)
1434 {
1435         return true;
1436 }
1437 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1438
1439 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1440 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1441 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */