0d6bb737e5a25a8aed7b2e24ab090002a2217046
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / mmzone.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_MMZONE_H
3 #define _LINUX_MMZONE_H
4
5 #ifndef __ASSEMBLY__
6 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
7
8 #include <linux/spinlock.h>
9 #include <linux/list.h>
10 #include <linux/wait.h>
11 #include <linux/bitops.h>
12 #include <linux/cache.h>
13 #include <linux/threads.h>
14 #include <linux/numa.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/seqlock.h>
17 #include <linux/nodemask.h>
18 #include <linux/pageblock-flags.h>
19 #include <linux/page-flags-layout.h>
20 #include <linux/atomic.h>
21 #include <linux/mm_types.h>
22 #include <linux/page-flags.h>
23 #include <linux/local_lock.h>
24 #include <asm/page.h>
25
26 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
27 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
28 #define MAX_ORDER 11
29 #else
30 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
31 #endif
32 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
33
34 /*
35  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
36  * costly to service.  That is between allocation orders which should
37  * coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
38  * will not.
39  */
40 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
41
42 enum migratetype {
43         MIGRATE_UNMOVABLE,
44         MIGRATE_MOVABLE,
45         MIGRATE_RECLAIMABLE,
46         MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
47         MIGRATE_HIGHATOMIC = MIGRATE_PCPTYPES,
48 #ifdef CONFIG_CMA
49         /*
50          * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
51          * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
52          * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
53          * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
54          *
55          * The way to use it is to change migratetype of a range of
56          * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
57          * __free_pageblock_cma() function.  What is important though
58          * is that a range of pageblocks must be aligned to
59          * MAX_ORDER_NR_PAGES should biggest page be bigger than
60          * a single pageblock.
61          */
62         MIGRATE_CMA,
63 #endif
64 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
65         MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
66 #endif
67         MIGRATE_TYPES
68 };
69
70 /* In mm/page_alloc.c; keep in sync also with show_migration_types() there */
71 extern const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES];
72
73 #ifdef CONFIG_CMA
74 #  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
75 #  define is_migrate_cma_page(_page) (get_pageblock_migratetype(_page) == MIGRATE_CMA)
76 #else
77 #  define is_migrate_cma(migratetype) false
78 #  define is_migrate_cma_page(_page) false
79 #endif
80
81 static inline bool is_migrate_movable(int mt)
82 {
83         return is_migrate_cma(mt) || mt == MIGRATE_MOVABLE;
84 }
85
86 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
87         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
88                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
89
90 extern int page_group_by_mobility_disabled;
91
92 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << PB_migratetype_bits) - 1)
93
94 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
95         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK)
96
97 struct free_area {
98         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
99         unsigned long           nr_free;
100 };
101
102 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
103                                             int migratetype)
104 {
105         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
106                                         struct page, lru);
107 }
108
109 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
110 {
111         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
112 }
113
114 struct pglist_data;
115
116 /*
117  * Add a wild amount of padding here to ensure datas fall into separate
118  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
119  * consumption is not a concern here.
120  */
121 #if defined(CONFIG_SMP)
122 struct zone_padding {
123         char x[0];
124 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
125 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
126 #else
127 #define ZONE_PADDING(name)
128 #endif
129
130 #ifdef CONFIG_NUMA
131 enum numa_stat_item {
132         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
133         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
134         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
135         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
136         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
137         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
138         NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS
139 };
140 #else
141 #define NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS 0
142 #endif
143
144 enum zone_stat_item {
145         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
146         NR_FREE_PAGES,
147         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
148         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
149         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
150         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
151         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
152         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
153         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
154         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
155         /* Second 128 byte cacheline */
156         NR_BOUNCE,
157 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
158         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
159 #endif
160         NR_FREE_CMA_PAGES,
161         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
162
163 enum node_stat_item {
164         NR_LRU_BASE,
165         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
166         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
167         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
168         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
169         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
170         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
171         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
172         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
173         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
174         WORKINGSET_NODES,
175         WORKINGSET_REFAULT_BASE,
176         WORKINGSET_REFAULT_ANON = WORKINGSET_REFAULT_BASE,
177         WORKINGSET_REFAULT_FILE,
178         WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
179         WORKINGSET_ACTIVATE_ANON = WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
180         WORKINGSET_ACTIVATE_FILE,
181         WORKINGSET_RESTORE_BASE,
182         WORKINGSET_RESTORE_ANON = WORKINGSET_RESTORE_BASE,
183         WORKINGSET_RESTORE_FILE,
184         WORKINGSET_NODERECLAIM,
185         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
186         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
187                            only modified from process context */
188         NR_FILE_PAGES,
189         NR_FILE_DIRTY,
190         NR_WRITEBACK,
191         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
192         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
193         NR_SHMEM_THPS,
194         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
195         NR_FILE_THPS,
196         NR_FILE_PMDMAPPED,
197         NR_ANON_THPS,
198         NR_VMSCAN_WRITE,
199         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
200         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
201         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
202         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
203         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
204         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
205         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
206 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
207         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
208 #endif
209         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
210 #ifdef CONFIG_SWAP
211         NR_SWAPCACHE,
212 #endif
213         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
214 };
215
216 /*
217  * Returns true if the item should be printed in THPs (/proc/vmstat
218  * currently prints number of anon, file and shmem THPs. But the item
219  * is charged in pages).
220  */
221 static __always_inline bool vmstat_item_print_in_thp(enum node_stat_item item)
222 {
223         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
224                 return false;
225
226         return item == NR_ANON_THPS ||
227                item == NR_FILE_THPS ||
228                item == NR_SHMEM_THPS ||
229                item == NR_SHMEM_PMDMAPPED ||
230                item == NR_FILE_PMDMAPPED;
231 }
232
233 /*
234  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
235  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
236  * might be different.
237  */
238 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
239 {
240         /*
241          * Global and per-node slab counters track slab pages.
242          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
243          * Internally values are stored in pages.
244          *
245          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
246          * by individual slab objects. These counters are actually
247          * byte-precise.
248          */
249         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
250                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
251 }
252
253 /*
254  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
255  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
256  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
257  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
258  *
259  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
260  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
261  */
262 #define LRU_BASE 0
263 #define LRU_ACTIVE 1
264 #define LRU_FILE 2
265
266 enum lru_list {
267         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
268         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
269         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
270         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
271         LRU_UNEVICTABLE,
272         NR_LRU_LISTS
273 };
274
275 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
276
277 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
278
279 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
280 {
281         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
282 }
283
284 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
285 {
286         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
287 }
288
289 #define ANON_AND_FILE 2
290
291 enum lruvec_flags {
292         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
293                                          * backed by a congested BDI
294                                          */
295 };
296
297 struct lruvec {
298         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
299         /* per lruvec lru_lock for memcg */
300         spinlock_t                      lru_lock;
301         /*
302          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
303          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
304          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
305          */
306         unsigned long                   anon_cost;
307         unsigned long                   file_cost;
308         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
309         atomic_long_t                   nonresident_age;
310         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
311         unsigned long                   refaults[ANON_AND_FILE];
312         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
313         unsigned long                   flags;
314 #ifdef CONFIG_MEMCG
315         struct pglist_data *pgdat;
316 #endif
317 };
318
319 /* Isolate unmapped pages */
320 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
321 /* Isolate for asynchronous migration */
322 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
323 /* Isolate unevictable pages */
324 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
325
326 /* LRU Isolation modes. */
327 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
328
329 enum zone_watermarks {
330         WMARK_MIN,
331         WMARK_LOW,
332         WMARK_HIGH,
333         NR_WMARK
334 };
335
336 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
337 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
338 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
339 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
340
341 /* Fields and list protected by pagesets local_lock in page_alloc.c */
342 struct per_cpu_pages {
343         int count;              /* number of pages in the list */
344         int high;               /* high watermark, emptying needed */
345         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
346 #ifdef CONFIG_NUMA
347         int expire;             /* When 0, remote pagesets are drained */
348 #endif
349
350         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
351         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
352 };
353
354 struct per_cpu_zonestat {
355 #ifdef CONFIG_SMP
356         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
357         s8 stat_threshold;
358 #endif
359 #ifdef CONFIG_NUMA
360         u16 vm_numa_stat_diff[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
361 #endif
362 };
363
364 struct per_cpu_nodestat {
365         s8 stat_threshold;
366         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
367 };
368
369 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
370
371 enum zone_type {
372         /*
373          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
374          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
375          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
376          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
377          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
378          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
379          * platforms may need both zones as they support peripherals with
380          * different DMA addressing limitations.
381          */
382 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
383         ZONE_DMA,
384 #endif
385 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
386         ZONE_DMA32,
387 #endif
388         /*
389          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
390          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
391          * transfers to all addressable memory.
392          */
393         ZONE_NORMAL,
394 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
395         /*
396          * A memory area that is only addressable by the kernel through
397          * mapping portions into its own address space. This is for example
398          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
399          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
400          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
401          * access.
402          */
403         ZONE_HIGHMEM,
404 #endif
405         /*
406          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
407          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
408          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
409          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
410          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
411          *
412          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
413          *    essentially turn such pages unmovable. Therefore, we do not allow
414          *    pinning long-term pages in ZONE_MOVABLE. When pages are pinned and
415          *    faulted, they come from the right zone right away. However, it is
416          *    still possible that address space already has pages in
417          *    ZONE_MOVABLE at the time when pages are pinned (i.e. user has
418          *    touches that memory before pinning). In such case we migrate them
419          *    to a different zone. When migration fails - pinning fails.
420          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
421          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
422          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
423          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
424          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
425          *    for example, if we have sections that are only partially
426          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
427          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
428          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
429          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
430          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
431          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
432          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
433          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
434          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
435          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
436          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
437          *    of memory unplug in virtio-mem).
438          * 6. ZERO_PAGE(0), kernelcore/movablecore setups might create
439          *    situations where ZERO_PAGE(0) which is allocated differently
440          *    on different platforms may end up in a movable zone. ZERO_PAGE(0)
441          *    cannot be migrated.
442          * 7. Memory-hotplug: when using memmap_on_memory and onlining the
443          *    memory to the MOVABLE zone, the vmemmap pages are also placed in
444          *    such zone. Such pages cannot be really moved around as they are
445          *    self-stored in the range, but they are treated as movable when
446          *    the range they describe is about to be offlined.
447          *
448          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
449          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
450          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
451          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
452          * there can be false negatives).
453          */
454         ZONE_MOVABLE,
455 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
456         ZONE_DEVICE,
457 #endif
458         __MAX_NR_ZONES
459
460 };
461
462 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
463
464 #define ASYNC_AND_SYNC 2
465
466 struct zone {
467         /* Read-mostly fields */
468
469         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
470         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
471         unsigned long watermark_boost;
472
473         unsigned long nr_reserved_highatomic;
474
475         /*
476          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
477          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
478          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
479          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
480          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
481          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
482          * changes.
483          */
484         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
485
486 #ifdef CONFIG_NUMA
487         int node;
488 #endif
489         struct pglist_data      *zone_pgdat;
490         struct per_cpu_pages    __percpu *per_cpu_pageset;
491         struct per_cpu_zonestat __percpu *per_cpu_zonestats;
492         /*
493          * the high and batch values are copied to individual pagesets for
494          * faster access
495          */
496         int pageset_high;
497         int pageset_batch;
498
499 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
500         /*
501          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
502          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
503          */
504         unsigned long           *pageblock_flags;
505 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
506
507         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
508         unsigned long           zone_start_pfn;
509
510         /*
511          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
512          * holes, which is calculated as:
513          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
514          *
515          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
516          * is calculated as:
517          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
518          *
519          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
520          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
521          * bootmem allocator):
522          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
523          *
524          * cma pages is present pages that are assigned for CMA use
525          * (MIGRATE_CMA).
526          *
527          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
528          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
529          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
530          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
531          * and thresholds.
532          *
533          * Locking rules:
534          *
535          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
536          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
537          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
538          * quite infrequently.
539          *
540          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
541          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
542          * give them a chance of being in the same cacheline.
543          *
544          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
545          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
546          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
547          */
548         atomic_long_t           managed_pages;
549         unsigned long           spanned_pages;
550         unsigned long           present_pages;
551 #ifdef CONFIG_CMA
552         unsigned long           cma_pages;
553 #endif
554
555         const char              *name;
556
557 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
558         /*
559          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
560          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
561          * of pageblock. Protected by zone->lock.
562          */
563         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
564 #endif
565
566 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
567         /* see spanned/present_pages for more description */
568         seqlock_t               span_seqlock;
569 #endif
570
571         int initialized;
572
573         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
574         ZONE_PADDING(_pad1_)
575
576         /* free areas of different sizes */
577         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
578
579         /* zone flags, see below */
580         unsigned long           flags;
581
582         /* Primarily protects free_area */
583         spinlock_t              lock;
584
585         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
586         ZONE_PADDING(_pad2_)
587
588         /*
589          * When free pages are below this point, additional steps are taken
590          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
591          * drift allowing watermarks to be breached
592          */
593         unsigned long percpu_drift_mark;
594
595 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
596         /* pfn where compaction free scanner should start */
597         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
598         /* pfn where compaction migration scanner should start */
599         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
600         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
601         unsigned long           compact_init_free_pfn;
602 #endif
603
604 #ifdef CONFIG_COMPACTION
605         /*
606          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
607          * are skipped before trying again. The number attempted since
608          * last failure is tracked with compact_considered.
609          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
610          */
611         unsigned int            compact_considered;
612         unsigned int            compact_defer_shift;
613         int                     compact_order_failed;
614 #endif
615
616 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
617         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
618         bool                    compact_blockskip_flush;
619 #endif
620
621         bool                    contiguous;
622
623         ZONE_PADDING(_pad3_)
624         /* Zone statistics */
625         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
626         atomic_long_t           vm_numa_stat[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
627 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
628
629 enum pgdat_flags {
630         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
631                                          * many dirty file pages at the tail
632                                          * of the LRU.
633                                          */
634         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
635                                          * many pages under writeback
636                                          */
637         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
638 };
639
640 enum zone_flags {
641         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
642                                          * Cleared when kswapd is woken.
643                                          */
644 };
645
646 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
647 {
648         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
649 }
650
651 static inline unsigned long zone_cma_pages(struct zone *zone)
652 {
653 #ifdef CONFIG_CMA
654         return zone->cma_pages;
655 #else
656         return 0;
657 #endif
658 }
659
660 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
661 {
662         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
663 }
664
665 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
666 {
667         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
668 }
669
670 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
671 {
672         return zone->initialized;
673 }
674
675 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
676 {
677         return zone->spanned_pages == 0;
678 }
679
680 /*
681  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
682  * intersection with the given zone
683  */
684 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
685                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
686 {
687         if (zone_is_empty(zone))
688                 return false;
689         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
690             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
691                 return false;
692
693         return true;
694 }
695
696 /*
697  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
698  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
699  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
700  */
701 #define DEF_PRIORITY 12
702
703 /* Maximum number of zones on a zonelist */
704 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
705
706 enum {
707         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
708 #ifdef CONFIG_NUMA
709         /*
710          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
711          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
712          */
713         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
714 #endif
715         MAX_ZONELISTS
716 };
717
718 /*
719  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
720  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
721  */
722 struct zoneref {
723         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
724         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
725 };
726
727 /*
728  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
729  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
730  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
731  * priority.
732  *
733  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
734  * of the entry being read. Helper functions to access information given
735  * a struct zoneref are
736  *
737  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
738  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
739  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
740  */
741 struct zonelist {
742         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
743 };
744
745 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
746 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
747 extern struct page *mem_map;
748 #endif
749
750 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
751 struct deferred_split {
752         spinlock_t split_queue_lock;
753         struct list_head split_queue;
754         unsigned long split_queue_len;
755 };
756 #endif
757
758 /*
759  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
760  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
761  * describes the whole memory.
762  *
763  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
764  * per-zone basis.
765  */
766 typedef struct pglist_data {
767         /*
768          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
769          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
770          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
771          */
772         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
773
774         /*
775          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
776          * Generally the first zones will be references to this node's
777          * node_zones.
778          */
779         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
780
781         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
782 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
783         struct page *node_mem_map;
784 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
785         struct page_ext *node_page_ext;
786 #endif
787 #endif
788 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
789         /*
790          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
791          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
792          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
793          * init.
794          *
795          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
796          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
797          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
798          *
799          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
800          */
801         spinlock_t node_size_lock;
802 #endif
803         unsigned long node_start_pfn;
804         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
805         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
806                                              range, including holes */
807         int node_id;
808         wait_queue_head_t kswapd_wait;
809         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
810         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
811                                            mem_hotplug_begin/end() */
812         int kswapd_order;
813         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
814
815         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
816
817 #ifdef CONFIG_COMPACTION
818         int kcompactd_max_order;
819         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
820         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
821         struct task_struct *kcompactd;
822 #endif
823         /*
824          * This is a per-node reserve of pages that are not available
825          * to userspace allocations.
826          */
827         unsigned long           totalreserve_pages;
828
829 #ifdef CONFIG_NUMA
830         /*
831          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
832          */
833         unsigned long           min_unmapped_pages;
834         unsigned long           min_slab_pages;
835 #endif /* CONFIG_NUMA */
836
837         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
838         ZONE_PADDING(_pad1_)
839
840 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
841         /*
842          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
843          * is the first PFN that needs to be initialised.
844          */
845         unsigned long first_deferred_pfn;
846 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
847
848 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
849         struct deferred_split deferred_split_queue;
850 #endif
851
852         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
853
854         /*
855          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
856          *
857          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
858          */
859         struct lruvec           __lruvec;
860
861         unsigned long           flags;
862
863         ZONE_PADDING(_pad2_)
864
865         /* Per-node vmstats */
866         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
867         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
868 } pg_data_t;
869
870 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
871 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
872 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
873 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
874 #else
875 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
876 #endif
877 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
878
879 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
880 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
881
882 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
883 {
884         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
885 }
886
887 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
888 {
889         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
890 }
891
892 #include <linux/memory_hotplug.h>
893
894 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
895 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
896                    enum zone_type highest_zoneidx);
897 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
898                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
899                          long free_pages);
900 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
901                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
902                 unsigned int alloc_flags);
903 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
904                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
905 /*
906  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
907  * the platform statically or via memory hotplug interface.
908  */
909 enum meminit_context {
910         MEMINIT_EARLY,
911         MEMINIT_HOTPLUG,
912 };
913
914 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
915                                      unsigned long size);
916
917 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
918
919 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
920 {
921 #ifdef CONFIG_MEMCG
922         return lruvec->pgdat;
923 #else
924         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
925 #endif
926 }
927
928 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
929 int local_memory_node(int node_id);
930 #else
931 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
932 #endif
933
934 /*
935  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
936  */
937 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
938
939 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
940 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
941 {
942         return zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE;
943 }
944 #else
945 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
946 {
947         return false;
948 }
949 #endif
950
951 /*
952  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
953  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
954  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
955  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
956  */
957 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
958 {
959         return zone_managed_pages(zone);
960 }
961
962 /* Returns true if a zone has memory */
963 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
964 {
965         return zone->present_pages;
966 }
967
968 #ifdef CONFIG_NUMA
969 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
970 {
971         return zone->node;
972 }
973
974 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
975 {
976         zone->node = nid;
977 }
978 #else
979 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
980 {
981         return 0;
982 }
983
984 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
985 #endif
986
987 extern int movable_zone;
988
989 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
990 {
991 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
992         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
993                 (idx == ZONE_MOVABLE && movable_zone == ZONE_HIGHMEM));
994 #else
995         return 0;
996 #endif
997 }
998
999 /**
1000  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
1001  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
1002  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
1003  * @zone: pointer to struct zone variable
1004  * Return: 1 for a highmem zone, 0 otherwise
1005  */
1006 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
1007 {
1008 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1009         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
1010 #else
1011         return 0;
1012 #endif
1013 }
1014
1015 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
1016 struct ctl_table;
1017
1018 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
1019                 loff_t *);
1020 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1021                 size_t *, loff_t *);
1022 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
1023 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1024                 size_t *, loff_t *);
1025 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1026                 void *, size_t *, loff_t *);
1027 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1028                 void *, size_t *, loff_t *);
1029 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1030                 void *, size_t *, loff_t *);
1031 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
1032                 void *, size_t *, loff_t *);
1033 extern int percpu_pagelist_fraction;
1034 extern char numa_zonelist_order[];
1035 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1036
1037 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
1038
1039 extern struct pglist_data contig_page_data;
1040 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
1041 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
1042
1043 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
1044
1045 #include <asm/mmzone.h>
1046
1047 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
1048
1049 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
1050 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
1051 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
1052
1053 /**
1054  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1055  * @pgdat: pointer to a pg_data_t variable
1056  */
1057 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1058         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1059              pgdat;                                     \
1060              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1061 /**
1062  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1063  * @zone: pointer to struct zone variable
1064  *
1065  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1066  * fills it in.
1067  */
1068 #define for_each_zone(zone)                             \
1069         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1070              zone;                                      \
1071              zone = next_zone(zone))
1072
1073 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1074         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1075              zone;                                      \
1076              zone = next_zone(zone))                    \
1077                 if (!populated_zone(zone))              \
1078                         ; /* do nothing */              \
1079                 else
1080
1081 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1082 {
1083         return zoneref->zone;
1084 }
1085
1086 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1087 {
1088         return zoneref->zone_idx;
1089 }
1090
1091 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1092 {
1093         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1094 }
1095
1096 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1097                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1098                                         nodemask_t *nodes);
1099
1100 /**
1101  * 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
1102  * @z: The cursor used as a starting point for the search
1103  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1104  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1105  *
1106  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1107  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1108  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1109  * being examined. It should be advanced by one before calling
1110  * next_zones_zonelist again.
1111  *
1112  * Return: the next zone at or below highest_zoneidx within the allowed
1113  * nodemask using a cursor within a zonelist as a starting point
1114  */
1115 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1116                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1117                                         nodemask_t *nodes)
1118 {
1119         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1120                 return z;
1121         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1122 }
1123
1124 /**
1125  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1126  * @zonelist: The zonelist to search for a suitable zone
1127  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1128  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1129  *
1130  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1131  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1132  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1133  * one before calling.
1134  *
1135  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1136  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1137  * update due to cpuset modification.
1138  *
1139  * Return: Zoneref pointer for the first suitable zone found
1140  */
1141 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1142                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1143                                         nodemask_t *nodes)
1144 {
1145         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1146                                                         highest_zoneidx, nodes);
1147 }
1148
1149 /**
1150  * 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
1151  * @zone: The current zone in the iterator
1152  * @z: The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1153  * @zlist: The zonelist being iterated
1154  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1155  * @nodemask: Nodemask allowed by the allocator
1156  *
1157  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1158  * within a given nodemask
1159  */
1160 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1161         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1162                 zone;                                                   \
1163                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1164                         zone = zonelist_zone(z))
1165
1166 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1167         for (zone = z->zone;    \
1168                 zone;                                                   \
1169                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1170                         zone = zonelist_zone(z))
1171
1172
1173 /**
1174  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1175  * @zone: The current zone in the iterator
1176  * @z: The current pointer within zonelist->zones being iterated
1177  * @zlist: The zonelist being iterated
1178  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1179  *
1180  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1181  */
1182 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1183         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1184
1185 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1186 #include <asm/sparsemem.h>
1187 #endif
1188
1189 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1190 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1191 #endif
1192
1193 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1194
1195 /*
1196  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1197  *
1198  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1199  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1200  */
1201 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1202 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1203
1204 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1205
1206 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1207 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1208
1209 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1210         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1211
1212 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1213 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1214 #endif
1215
1216 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1217 {
1218         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1219 }
1220 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1221 {
1222         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1223 }
1224
1225 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1226 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1227
1228 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1229 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1230
1231 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1232 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1233 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1234
1235 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1236 #error Subsection size exceeds section size
1237 #else
1238 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1239 #endif
1240
1241 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1242 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1243
1244 struct mem_section_usage {
1245 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1246         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1247 #endif
1248         /* See declaration of similar field in struct zone */
1249         unsigned long pageblock_flags[0];
1250 };
1251
1252 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1253
1254 struct page;
1255 struct page_ext;
1256 struct mem_section {
1257         /*
1258          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1259          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1260          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1261          *
1262          * Additionally during early boot we encode node id of
1263          * the location of the section here to guide allocation.
1264          * (see sparse.c::memory_present())
1265          *
1266          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1267          * before using it wrong.
1268          */
1269         unsigned long section_mem_map;
1270
1271         struct mem_section_usage *usage;
1272 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1273         /*
1274          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1275          * section. (see page_ext.h about this.)
1276          */
1277         struct page_ext *page_ext;
1278         unsigned long pad;
1279 #endif
1280         /*
1281          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1282          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1283          */
1284 };
1285
1286 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1287 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1288 #else
1289 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1290 #endif
1291
1292 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1293 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1294 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1295
1296 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1297 extern struct mem_section **mem_section;
1298 #else
1299 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1300 #endif
1301
1302 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1303 {
1304         return ms->usage->pageblock_flags;
1305 }
1306
1307 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1308 {
1309 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1310         if (!mem_section)
1311                 return NULL;
1312 #endif
1313         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1314                 return NULL;
1315         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1316 }
1317 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1318 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1319
1320 /*
1321  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1322  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1323  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1324  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1325  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1326  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1327  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1328  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1329  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1330  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1331  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1332  */
1333 #define SECTION_MARKED_PRESENT          (1UL<<0)
1334 #define SECTION_HAS_MEM_MAP             (1UL<<1)
1335 #define SECTION_IS_ONLINE               (1UL<<2)
1336 #define SECTION_IS_EARLY                (1UL<<3)
1337 #define SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE       (1UL<<4)
1338 #define SECTION_MAP_LAST_BIT            (1UL<<5)
1339 #define SECTION_MAP_MASK                (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1340 #define SECTION_NID_SHIFT               3
1341
1342 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1343 {
1344         unsigned long map = section->section_mem_map;
1345         map &= SECTION_MAP_MASK;
1346         return (struct page *)map;
1347 }
1348
1349 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1350 {
1351         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1352 }
1353
1354 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1355 {
1356         return present_section(__nr_to_section(nr));
1357 }
1358
1359 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1360 {
1361         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1362 }
1363
1364 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1365 {
1366         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1367 }
1368
1369 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1370 {
1371         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1372 }
1373
1374 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1375 {
1376         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1377 }
1378
1379 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1380 {
1381         unsigned long flags = SECTION_IS_ONLINE | SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE;
1382
1383         return section && ((section->section_mem_map & flags) == flags);
1384 }
1385
1386 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1387 {
1388         return online_section(__nr_to_section(nr));
1389 }
1390
1391 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1392 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1393 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1394 #endif
1395
1396 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1397 {
1398         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1399 }
1400
1401 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1402
1403 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1404 {
1405         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1406 }
1407
1408 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1409 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1410 {
1411         int idx = subsection_map_index(pfn);
1412
1413         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1414 }
1415 #else
1416 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1417 {
1418         return 1;
1419 }
1420 #endif
1421
1422 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1423 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1424 {
1425         struct mem_section *ms;
1426
1427         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1428                 return 0;
1429         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1430         if (!valid_section(ms))
1431                 return 0;
1432         /*
1433          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1434          * the entire section-sized span.
1435          */
1436         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1437 }
1438 #endif
1439
1440 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1441 {
1442         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1443                 return 0;
1444         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1445 }
1446
1447 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1448 {
1449         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1450                 if (present_section_nr(section_nr))
1451                         return section_nr;
1452         }
1453
1454         return -1;
1455 }
1456
1457 /*
1458  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1459  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1460  * this restriction.
1461  */
1462 #ifdef CONFIG_NUMA
1463 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1464 ({                                                                      \
1465         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1466         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1467 })
1468 #else
1469 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1470 #endif
1471
1472 void sparse_init(void);
1473 #else
1474 #define sparse_init()   do {} while (0)
1475 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1476 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1477 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1478 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1479
1480 /*
1481  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1482  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1483  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1484  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1485  */
1486 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1487 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1488 #else
1489 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1490 #endif
1491
1492 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1493 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1494 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */