Merge tag 'rcu.next.v6.9' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/boqun...
[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/list_nulls.h>
11 #include <linux/wait.h>
12 #include <linux/bitops.h>
13 #include <linux/cache.h>
14 #include <linux/threads.h>
15 #include <linux/numa.h>
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/seqlock.h>
18 #include <linux/nodemask.h>
19 #include <linux/pageblock-flags.h>
20 #include <linux/page-flags-layout.h>
21 #include <linux/atomic.h>
22 #include <linux/mm_types.h>
23 #include <linux/page-flags.h>
24 #include <linux/local_lock.h>
25 #include <linux/zswap.h>
26 #include <asm/page.h>
27
28 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
29 #ifndef CONFIG_ARCH_FORCE_MAX_ORDER
30 #define MAX_PAGE_ORDER 10
31 #else
32 #define MAX_PAGE_ORDER CONFIG_ARCH_FORCE_MAX_ORDER
33 #endif
34 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << MAX_PAGE_ORDER)
35
36 #define IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn) IS_ALIGNED(pfn, MAX_ORDER_NR_PAGES)
37
38 #define NR_PAGE_ORDERS (MAX_PAGE_ORDER + 1)
39
40 /*
41  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
42  * costly to service.  That is between allocation orders which should
43  * coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
44  * will not.
45  */
46 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
47
48 enum migratetype {
49         MIGRATE_UNMOVABLE,
50         MIGRATE_MOVABLE,
51         MIGRATE_RECLAIMABLE,
52         MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
53         MIGRATE_HIGHATOMIC = MIGRATE_PCPTYPES,
54 #ifdef CONFIG_CMA
55         /*
56          * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
57          * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
58          * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
59          * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
60          *
61          * The way to use it is to change migratetype of a range of
62          * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
63          * __free_pageblock_cma() function.
64          */
65         MIGRATE_CMA,
66 #endif
67 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
68         MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
69 #endif
70         MIGRATE_TYPES
71 };
72
73 /* In mm/page_alloc.c; keep in sync also with show_migration_types() there */
74 extern const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES];
75
76 #ifdef CONFIG_CMA
77 #  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
78 #  define is_migrate_cma_page(_page) (get_pageblock_migratetype(_page) == MIGRATE_CMA)
79 #else
80 #  define is_migrate_cma(migratetype) false
81 #  define is_migrate_cma_page(_page) false
82 #endif
83
84 static inline bool is_migrate_movable(int mt)
85 {
86         return is_migrate_cma(mt) || mt == MIGRATE_MOVABLE;
87 }
88
89 /*
90  * Check whether a migratetype can be merged with another migratetype.
91  *
92  * It is only mergeable when it can fall back to other migratetypes for
93  * allocation. See fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] in page_alloc.c.
94  */
95 static inline bool migratetype_is_mergeable(int mt)
96 {
97         return mt < MIGRATE_PCPTYPES;
98 }
99
100 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
101         for (order = 0; order < NR_PAGE_ORDERS; order++) \
102                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
103
104 extern int page_group_by_mobility_disabled;
105
106 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << PB_migratetype_bits) - 1)
107
108 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
109         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK)
110
111 #define folio_migratetype(folio)                                \
112         get_pfnblock_flags_mask(&folio->page, folio_pfn(folio),         \
113                         MIGRATETYPE_MASK)
114 struct free_area {
115         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
116         unsigned long           nr_free;
117 };
118
119 struct pglist_data;
120
121 #ifdef CONFIG_NUMA
122 enum numa_stat_item {
123         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
124         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
125         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
126         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
127         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
128         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
129         NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS
130 };
131 #else
132 #define NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS 0
133 #endif
134
135 enum zone_stat_item {
136         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
137         NR_FREE_PAGES,
138         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
139         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
140         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
141         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
142         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
143         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
144         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
145         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
146         /* Second 128 byte cacheline */
147         NR_BOUNCE,
148 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
149         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
150 #endif
151         NR_FREE_CMA_PAGES,
152 #ifdef CONFIG_UNACCEPTED_MEMORY
153         NR_UNACCEPTED,
154 #endif
155         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
156
157 enum node_stat_item {
158         NR_LRU_BASE,
159         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
160         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
161         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
162         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
163         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
164         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
165         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
166         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
167         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
168         WORKINGSET_NODES,
169         WORKINGSET_REFAULT_BASE,
170         WORKINGSET_REFAULT_ANON = WORKINGSET_REFAULT_BASE,
171         WORKINGSET_REFAULT_FILE,
172         WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
173         WORKINGSET_ACTIVATE_ANON = WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
174         WORKINGSET_ACTIVATE_FILE,
175         WORKINGSET_RESTORE_BASE,
176         WORKINGSET_RESTORE_ANON = WORKINGSET_RESTORE_BASE,
177         WORKINGSET_RESTORE_FILE,
178         WORKINGSET_NODERECLAIM,
179         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
180         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
181                            only modified from process context */
182         NR_FILE_PAGES,
183         NR_FILE_DIRTY,
184         NR_WRITEBACK,
185         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
186         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
187         NR_SHMEM_THPS,
188         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
189         NR_FILE_THPS,
190         NR_FILE_PMDMAPPED,
191         NR_ANON_THPS,
192         NR_VMSCAN_WRITE,
193         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
194         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
195         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
196         NR_THROTTLED_WRITTEN,   /* NR_WRITTEN while reclaim throttled */
197         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
198         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
199         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
200         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
201 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
202         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
203 #endif
204         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
205         NR_SECONDARY_PAGETABLE, /* secondary pagetables, e.g. KVM pagetables */
206 #ifdef CONFIG_SWAP
207         NR_SWAPCACHE,
208 #endif
209 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
210         PGPROMOTE_SUCCESS,      /* promote successfully */
211         PGPROMOTE_CANDIDATE,    /* candidate pages to promote */
212 #endif
213         /* PGDEMOTE_*: pages demoted */
214         PGDEMOTE_KSWAPD,
215         PGDEMOTE_DIRECT,
216         PGDEMOTE_KHUGEPAGED,
217         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
218 };
219
220 /*
221  * Returns true if the item should be printed in THPs (/proc/vmstat
222  * currently prints number of anon, file and shmem THPs. But the item
223  * is charged in pages).
224  */
225 static __always_inline bool vmstat_item_print_in_thp(enum node_stat_item item)
226 {
227         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
228                 return false;
229
230         return item == NR_ANON_THPS ||
231                item == NR_FILE_THPS ||
232                item == NR_SHMEM_THPS ||
233                item == NR_SHMEM_PMDMAPPED ||
234                item == NR_FILE_PMDMAPPED;
235 }
236
237 /*
238  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
239  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
240  * might be different.
241  */
242 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
243 {
244         /*
245          * Global and per-node slab counters track slab pages.
246          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
247          * Internally values are stored in pages.
248          *
249          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
250          * by individual slab objects. These counters are actually
251          * byte-precise.
252          */
253         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
254                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
255 }
256
257 /*
258  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
259  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
260  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
261  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
262  *
263  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
264  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
265  */
266 #define LRU_BASE 0
267 #define LRU_ACTIVE 1
268 #define LRU_FILE 2
269
270 enum lru_list {
271         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
272         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
273         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
274         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
275         LRU_UNEVICTABLE,
276         NR_LRU_LISTS
277 };
278
279 enum vmscan_throttle_state {
280         VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK,
281         VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED,
282         VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS,
283         VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED,
284         NR_VMSCAN_THROTTLE,
285 };
286
287 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
288
289 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
290
291 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
292 {
293         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
294 }
295
296 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
297 {
298         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
299 }
300
301 #define WORKINGSET_ANON 0
302 #define WORKINGSET_FILE 1
303 #define ANON_AND_FILE 2
304
305 enum lruvec_flags {
306         /*
307          * An lruvec has many dirty pages backed by a congested BDI:
308          * 1. LRUVEC_CGROUP_CONGESTED is set by cgroup-level reclaim.
309          *    It can be cleared by cgroup reclaim or kswapd.
310          * 2. LRUVEC_NODE_CONGESTED is set by kswapd node-level reclaim.
311          *    It can only be cleared by kswapd.
312          *
313          * Essentially, kswapd can unthrottle an lruvec throttled by cgroup
314          * reclaim, but not vice versa. This only applies to the root cgroup.
315          * The goal is to prevent cgroup reclaim on the root cgroup (e.g.
316          * memory.reclaim) to unthrottle an unbalanced node (that was throttled
317          * by kswapd).
318          */
319         LRUVEC_CGROUP_CONGESTED,
320         LRUVEC_NODE_CONGESTED,
321 };
322
323 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS_H */
324
325 /*
326  * Evictable pages are divided into multiple generations. The youngest and the
327  * oldest generation numbers, max_seq and min_seq, are monotonically increasing.
328  * They form a sliding window of a variable size [MIN_NR_GENS, MAX_NR_GENS]. An
329  * offset within MAX_NR_GENS, i.e., gen, indexes the LRU list of the
330  * corresponding generation. The gen counter in folio->flags stores gen+1 while
331  * a page is on one of lrugen->folios[]. Otherwise it stores 0.
332  *
333  * A page is added to the youngest generation on faulting. The aging needs to
334  * check the accessed bit at least twice before handing this page over to the
335  * eviction. The first check takes care of the accessed bit set on the initial
336  * fault; the second check makes sure this page hasn't been used since then.
337  * This process, AKA second chance, requires a minimum of two generations,
338  * hence MIN_NR_GENS. And to maintain ABI compatibility with the active/inactive
339  * LRU, e.g., /proc/vmstat, these two generations are considered active; the
340  * rest of generations, if they exist, are considered inactive. See
341  * lru_gen_is_active().
342  *
343  * PG_active is always cleared while a page is on one of lrugen->folios[] so
344  * that the aging needs not to worry about it. And it's set again when a page
345  * considered active is isolated for non-reclaiming purposes, e.g., migration.
346  * See lru_gen_add_folio() and lru_gen_del_folio().
347  *
348  * MAX_NR_GENS is set to 4 so that the multi-gen LRU can support twice the
349  * number of categories of the active/inactive LRU when keeping track of
350  * accesses through page tables. This requires order_base_2(MAX_NR_GENS+1) bits
351  * in folio->flags.
352  */
353 #define MIN_NR_GENS             2U
354 #define MAX_NR_GENS             4U
355
356 /*
357  * Each generation is divided into multiple tiers. A page accessed N times
358  * through file descriptors is in tier order_base_2(N). A page in the first tier
359  * (N=0,1) is marked by PG_referenced unless it was faulted in through page
360  * tables or read ahead. A page in any other tier (N>1) is marked by
361  * PG_referenced and PG_workingset. This implies a minimum of two tiers is
362  * supported without using additional bits in folio->flags.
363  *
364  * In contrast to moving across generations which requires the LRU lock, moving
365  * across tiers only involves atomic operations on folio->flags and therefore
366  * has a negligible cost in the buffered access path. In the eviction path,
367  * comparisons of refaulted/(evicted+protected) from the first tier and the
368  * rest infer whether pages accessed multiple times through file descriptors
369  * are statistically hot and thus worth protecting.
370  *
371  * MAX_NR_TIERS is set to 4 so that the multi-gen LRU can support twice the
372  * number of categories of the active/inactive LRU when keeping track of
373  * accesses through file descriptors. This uses MAX_NR_TIERS-2 spare bits in
374  * folio->flags.
375  */
376 #define MAX_NR_TIERS            4U
377
378 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
379
380 struct lruvec;
381 struct page_vma_mapped_walk;
382
383 #define LRU_GEN_MASK            ((BIT(LRU_GEN_WIDTH) - 1) << LRU_GEN_PGOFF)
384 #define LRU_REFS_MASK           ((BIT(LRU_REFS_WIDTH) - 1) << LRU_REFS_PGOFF)
385
386 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
387
388 enum {
389         LRU_GEN_ANON,
390         LRU_GEN_FILE,
391 };
392
393 enum {
394         LRU_GEN_CORE,
395         LRU_GEN_MM_WALK,
396         LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG,
397         NR_LRU_GEN_CAPS
398 };
399
400 #define MIN_LRU_BATCH           BITS_PER_LONG
401 #define MAX_LRU_BATCH           (MIN_LRU_BATCH * 64)
402
403 /* whether to keep historical stats from evicted generations */
404 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_STATS
405 #define NR_HIST_GENS            MAX_NR_GENS
406 #else
407 #define NR_HIST_GENS            1U
408 #endif
409
410 /*
411  * The youngest generation number is stored in max_seq for both anon and file
412  * types as they are aged on an equal footing. The oldest generation numbers are
413  * stored in min_seq[] separately for anon and file types as clean file pages
414  * can be evicted regardless of swap constraints.
415  *
416  * Normally anon and file min_seq are in sync. But if swapping is constrained,
417  * e.g., out of swap space, file min_seq is allowed to advance and leave anon
418  * min_seq behind.
419  *
420  * The number of pages in each generation is eventually consistent and therefore
421  * can be transiently negative when reset_batch_size() is pending.
422  */
423 struct lru_gen_folio {
424         /* the aging increments the youngest generation number */
425         unsigned long max_seq;
426         /* the eviction increments the oldest generation numbers */
427         unsigned long min_seq[ANON_AND_FILE];
428         /* the birth time of each generation in jiffies */
429         unsigned long timestamps[MAX_NR_GENS];
430         /* the multi-gen LRU lists, lazily sorted on eviction */
431         struct list_head folios[MAX_NR_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_ZONES];
432         /* the multi-gen LRU sizes, eventually consistent */
433         long nr_pages[MAX_NR_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_ZONES];
434         /* the exponential moving average of refaulted */
435         unsigned long avg_refaulted[ANON_AND_FILE][MAX_NR_TIERS];
436         /* the exponential moving average of evicted+protected */
437         unsigned long avg_total[ANON_AND_FILE][MAX_NR_TIERS];
438         /* the first tier doesn't need protection, hence the minus one */
439         unsigned long protected[NR_HIST_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_TIERS - 1];
440         /* can be modified without holding the LRU lock */
441         atomic_long_t evicted[NR_HIST_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_TIERS];
442         atomic_long_t refaulted[NR_HIST_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_TIERS];
443         /* whether the multi-gen LRU is enabled */
444         bool enabled;
445         /* the memcg generation this lru_gen_folio belongs to */
446         u8 gen;
447         /* the list segment this lru_gen_folio belongs to */
448         u8 seg;
449         /* per-node lru_gen_folio list for global reclaim */
450         struct hlist_nulls_node list;
451 };
452
453 enum {
454         MM_LEAF_TOTAL,          /* total leaf entries */
455         MM_LEAF_OLD,            /* old leaf entries */
456         MM_LEAF_YOUNG,          /* young leaf entries */
457         MM_NONLEAF_TOTAL,       /* total non-leaf entries */
458         MM_NONLEAF_FOUND,       /* non-leaf entries found in Bloom filters */
459         MM_NONLEAF_ADDED,       /* non-leaf entries added to Bloom filters */
460         NR_MM_STATS
461 };
462
463 /* double-buffering Bloom filters */
464 #define NR_BLOOM_FILTERS        2
465
466 struct lru_gen_mm_state {
467         /* set to max_seq after each iteration */
468         unsigned long seq;
469         /* where the current iteration continues after */
470         struct list_head *head;
471         /* where the last iteration ended before */
472         struct list_head *tail;
473         /* Bloom filters flip after each iteration */
474         unsigned long *filters[NR_BLOOM_FILTERS];
475         /* the mm stats for debugging */
476         unsigned long stats[NR_HIST_GENS][NR_MM_STATS];
477 };
478
479 struct lru_gen_mm_walk {
480         /* the lruvec under reclaim */
481         struct lruvec *lruvec;
482         /* unstable max_seq from lru_gen_folio */
483         unsigned long max_seq;
484         /* the next address within an mm to scan */
485         unsigned long next_addr;
486         /* to batch promoted pages */
487         int nr_pages[MAX_NR_GENS][ANON_AND_FILE][MAX_NR_ZONES];
488         /* to batch the mm stats */
489         int mm_stats[NR_MM_STATS];
490         /* total batched items */
491         int batched;
492         bool can_swap;
493         bool force_scan;
494 };
495
496 /*
497  * For each node, memcgs are divided into two generations: the old and the
498  * young. For each generation, memcgs are randomly sharded into multiple bins
499  * to improve scalability. For each bin, the hlist_nulls is virtually divided
500  * into three segments: the head, the tail and the default.
501  *
502  * An onlining memcg is added to the tail of a random bin in the old generation.
503  * The eviction starts at the head of a random bin in the old generation. The
504  * per-node memcg generation counter, whose reminder (mod MEMCG_NR_GENS) indexes
505  * the old generation, is incremented when all its bins become empty.
506  *
507  * There are four operations:
508  * 1. MEMCG_LRU_HEAD, which moves a memcg to the head of a random bin in its
509  *    current generation (old or young) and updates its "seg" to "head";
510  * 2. MEMCG_LRU_TAIL, which moves a memcg to the tail of a random bin in its
511  *    current generation (old or young) and updates its "seg" to "tail";
512  * 3. MEMCG_LRU_OLD, which moves a memcg to the head of a random bin in the old
513  *    generation, updates its "gen" to "old" and resets its "seg" to "default";
514  * 4. MEMCG_LRU_YOUNG, which moves a memcg to the tail of a random bin in the
515  *    young generation, updates its "gen" to "young" and resets its "seg" to
516  *    "default".
517  *
518  * The events that trigger the above operations are:
519  * 1. Exceeding the soft limit, which triggers MEMCG_LRU_HEAD;
520  * 2. The first attempt to reclaim a memcg below low, which triggers
521  *    MEMCG_LRU_TAIL;
522  * 3. The first attempt to reclaim a memcg offlined or below reclaimable size
523  *    threshold, which triggers MEMCG_LRU_TAIL;
524  * 4. The second attempt to reclaim a memcg offlined or below reclaimable size
525  *    threshold, which triggers MEMCG_LRU_YOUNG;
526  * 5. Attempting to reclaim a memcg below min, which triggers MEMCG_LRU_YOUNG;
527  * 6. Finishing the aging on the eviction path, which triggers MEMCG_LRU_YOUNG;
528  * 7. Offlining a memcg, which triggers MEMCG_LRU_OLD.
529  *
530  * Notes:
531  * 1. Memcg LRU only applies to global reclaim, and the round-robin incrementing
532  *    of their max_seq counters ensures the eventual fairness to all eligible
533  *    memcgs. For memcg reclaim, it still relies on mem_cgroup_iter().
534  * 2. There are only two valid generations: old (seq) and young (seq+1).
535  *    MEMCG_NR_GENS is set to three so that when reading the generation counter
536  *    locklessly, a stale value (seq-1) does not wraparound to young.
537  */
538 #define MEMCG_NR_GENS   3
539 #define MEMCG_NR_BINS   8
540
541 struct lru_gen_memcg {
542         /* the per-node memcg generation counter */
543         unsigned long seq;
544         /* each memcg has one lru_gen_folio per node */
545         unsigned long nr_memcgs[MEMCG_NR_GENS];
546         /* per-node lru_gen_folio list for global reclaim */
547         struct hlist_nulls_head fifo[MEMCG_NR_GENS][MEMCG_NR_BINS];
548         /* protects the above */
549         spinlock_t lock;
550 };
551
552 void lru_gen_init_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
553 void lru_gen_init_lruvec(struct lruvec *lruvec);
554 void lru_gen_look_around(struct page_vma_mapped_walk *pvmw);
555
556 void lru_gen_init_memcg(struct mem_cgroup *memcg);
557 void lru_gen_exit_memcg(struct mem_cgroup *memcg);
558 void lru_gen_online_memcg(struct mem_cgroup *memcg);
559 void lru_gen_offline_memcg(struct mem_cgroup *memcg);
560 void lru_gen_release_memcg(struct mem_cgroup *memcg);
561 void lru_gen_soft_reclaim(struct mem_cgroup *memcg, int nid);
562
563 #else /* !CONFIG_LRU_GEN */
564
565 static inline void lru_gen_init_pgdat(struct pglist_data *pgdat)
566 {
567 }
568
569 static inline void lru_gen_init_lruvec(struct lruvec *lruvec)
570 {
571 }
572
573 static inline void lru_gen_look_around(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
574 {
575 }
576
577 static inline void lru_gen_init_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
578 {
579 }
580
581 static inline void lru_gen_exit_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
582 {
583 }
584
585 static inline void lru_gen_online_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
586 {
587 }
588
589 static inline void lru_gen_offline_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
590 {
591 }
592
593 static inline void lru_gen_release_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
594 {
595 }
596
597 static inline void lru_gen_soft_reclaim(struct mem_cgroup *memcg, int nid)
598 {
599 }
600
601 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
602
603 struct lruvec {
604         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
605         /* per lruvec lru_lock for memcg */
606         spinlock_t                      lru_lock;
607         /*
608          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
609          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
610          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
611          */
612         unsigned long                   anon_cost;
613         unsigned long                   file_cost;
614         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
615         atomic_long_t                   nonresident_age;
616         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
617         unsigned long                   refaults[ANON_AND_FILE];
618         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
619         unsigned long                   flags;
620 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
621         /* evictable pages divided into generations */
622         struct lru_gen_folio            lrugen;
623 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_WALKS_MMU
624         /* to concurrently iterate lru_gen_mm_list */
625         struct lru_gen_mm_state         mm_state;
626 #endif
627 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
628 #ifdef CONFIG_MEMCG
629         struct pglist_data *pgdat;
630 #endif
631         struct zswap_lruvec_state zswap_lruvec_state;
632 };
633
634 /* Isolate for asynchronous migration */
635 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
636 /* Isolate unevictable pages */
637 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
638
639 /* LRU Isolation modes. */
640 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
641
642 enum zone_watermarks {
643         WMARK_MIN,
644         WMARK_LOW,
645         WMARK_HIGH,
646         WMARK_PROMO,
647         NR_WMARK
648 };
649
650 /*
651  * One per migratetype for each PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER. One additional list
652  * for THP which will usually be GFP_MOVABLE. Even if it is another type,
653  * it should not contribute to serious fragmentation causing THP allocation
654  * failures.
655  */
656 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
657 #define NR_PCP_THP 1
658 #else
659 #define NR_PCP_THP 0
660 #endif
661 #define NR_LOWORDER_PCP_LISTS (MIGRATE_PCPTYPES * (PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER + 1))
662 #define NR_PCP_LISTS (NR_LOWORDER_PCP_LISTS + NR_PCP_THP)
663
664 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
665 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
666 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
667 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
668
669 /*
670  * Flags used in pcp->flags field.
671  *
672  * PCPF_PREV_FREE_HIGH_ORDER: a high-order page is freed in the
673  * previous page freeing.  To avoid to drain PCP for an accident
674  * high-order page freeing.
675  *
676  * PCPF_FREE_HIGH_BATCH: preserve "pcp->batch" pages in PCP before
677  * draining PCP for consecutive high-order pages freeing without
678  * allocation if data cache slice of CPU is large enough.  To reduce
679  * zone lock contention and keep cache-hot pages reusing.
680  */
681 #define PCPF_PREV_FREE_HIGH_ORDER       BIT(0)
682 #define PCPF_FREE_HIGH_BATCH            BIT(1)
683
684 struct per_cpu_pages {
685         spinlock_t lock;        /* Protects lists field */
686         int count;              /* number of pages in the list */
687         int high;               /* high watermark, emptying needed */
688         int high_min;           /* min high watermark */
689         int high_max;           /* max high watermark */
690         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
691         u8 flags;               /* protected by pcp->lock */
692         u8 alloc_factor;        /* batch scaling factor during allocate */
693 #ifdef CONFIG_NUMA
694         u8 expire;              /* When 0, remote pagesets are drained */
695 #endif
696         short free_count;       /* consecutive free count */
697
698         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
699         struct list_head lists[NR_PCP_LISTS];
700 } ____cacheline_aligned_in_smp;
701
702 struct per_cpu_zonestat {
703 #ifdef CONFIG_SMP
704         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
705         s8 stat_threshold;
706 #endif
707 #ifdef CONFIG_NUMA
708         /*
709          * Low priority inaccurate counters that are only folded
710          * on demand. Use a large type to avoid the overhead of
711          * folding during refresh_cpu_vm_stats.
712          */
713         unsigned long vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
714 #endif
715 };
716
717 struct per_cpu_nodestat {
718         s8 stat_threshold;
719         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
720 };
721
722 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
723
724 enum zone_type {
725         /*
726          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
727          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
728          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
729          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
730          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
731          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
732          * platforms may need both zones as they support peripherals with
733          * different DMA addressing limitations.
734          */
735 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
736         ZONE_DMA,
737 #endif
738 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
739         ZONE_DMA32,
740 #endif
741         /*
742          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
743          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
744          * transfers to all addressable memory.
745          */
746         ZONE_NORMAL,
747 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
748         /*
749          * A memory area that is only addressable by the kernel through
750          * mapping portions into its own address space. This is for example
751          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
752          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
753          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
754          * access.
755          */
756         ZONE_HIGHMEM,
757 #endif
758         /*
759          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
760          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
761          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
762          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
763          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
764          *
765          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
766          *    essentially turn such pages unmovable. Therefore, we do not allow
767          *    pinning long-term pages in ZONE_MOVABLE. When pages are pinned and
768          *    faulted, they come from the right zone right away. However, it is
769          *    still possible that address space already has pages in
770          *    ZONE_MOVABLE at the time when pages are pinned (i.e. user has
771          *    touches that memory before pinning). In such case we migrate them
772          *    to a different zone. When migration fails - pinning fails.
773          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
774          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
775          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
776          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
777          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
778          *    for example, if we have sections that are only partially
779          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
780          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
781          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
782          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
783          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
784          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
785          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
786          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
787          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
788          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
789          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
790          *    of memory unplug in virtio-mem).
791          * 6. ZERO_PAGE(0), kernelcore/movablecore setups might create
792          *    situations where ZERO_PAGE(0) which is allocated differently
793          *    on different platforms may end up in a movable zone. ZERO_PAGE(0)
794          *    cannot be migrated.
795          * 7. Memory-hotplug: when using memmap_on_memory and onlining the
796          *    memory to the MOVABLE zone, the vmemmap pages are also placed in
797          *    such zone. Such pages cannot be really moved around as they are
798          *    self-stored in the range, but they are treated as movable when
799          *    the range they describe is about to be offlined.
800          *
801          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
802          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
803          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
804          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
805          * there can be false negatives).
806          */
807         ZONE_MOVABLE,
808 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
809         ZONE_DEVICE,
810 #endif
811         __MAX_NR_ZONES
812
813 };
814
815 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
816
817 #define ASYNC_AND_SYNC 2
818
819 struct zone {
820         /* Read-mostly fields */
821
822         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
823         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
824         unsigned long watermark_boost;
825
826         unsigned long nr_reserved_highatomic;
827
828         /*
829          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
830          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
831          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
832          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
833          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
834          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
835          * changes.
836          */
837         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
838
839 #ifdef CONFIG_NUMA
840         int node;
841 #endif
842         struct pglist_data      *zone_pgdat;
843         struct per_cpu_pages    __percpu *per_cpu_pageset;
844         struct per_cpu_zonestat __percpu *per_cpu_zonestats;
845         /*
846          * the high and batch values are copied to individual pagesets for
847          * faster access
848          */
849         int pageset_high_min;
850         int pageset_high_max;
851         int pageset_batch;
852
853 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
854         /*
855          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
856          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
857          */
858         unsigned long           *pageblock_flags;
859 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
860
861         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
862         unsigned long           zone_start_pfn;
863
864         /*
865          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
866          * holes, which is calculated as:
867          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
868          *
869          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
870          * is calculated as:
871          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
872          *
873          * present_early_pages is present pages existing within the zone
874          * located on memory available since early boot, excluding hotplugged
875          * memory.
876          *
877          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
878          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
879          * bootmem allocator):
880          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
881          *
882          * cma pages is present pages that are assigned for CMA use
883          * (MIGRATE_CMA).
884          *
885          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
886          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
887          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
888          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
889          * and thresholds.
890          *
891          * Locking rules:
892          *
893          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
894          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
895          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
896          * quite infrequently.
897          *
898          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
899          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
900          * give them a chance of being in the same cacheline.
901          *
902          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
903          * mem_hotplug_begin/done(). Any reader who can't tolerant drift of
904          * present_pages should use get_online_mems() to get a stable value.
905          */
906         atomic_long_t           managed_pages;
907         unsigned long           spanned_pages;
908         unsigned long           present_pages;
909 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
910         unsigned long           present_early_pages;
911 #endif
912 #ifdef CONFIG_CMA
913         unsigned long           cma_pages;
914 #endif
915
916         const char              *name;
917
918 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
919         /*
920          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
921          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
922          * of pageblock. Protected by zone->lock.
923          */
924         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
925 #endif
926
927 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
928         /* see spanned/present_pages for more description */
929         seqlock_t               span_seqlock;
930 #endif
931
932         int initialized;
933
934         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
935         CACHELINE_PADDING(_pad1_);
936
937         /* free areas of different sizes */
938         struct free_area        free_area[NR_PAGE_ORDERS];
939
940 #ifdef CONFIG_UNACCEPTED_MEMORY
941         /* Pages to be accepted. All pages on the list are MAX_PAGE_ORDER */
942         struct list_head        unaccepted_pages;
943 #endif
944
945         /* zone flags, see below */
946         unsigned long           flags;
947
948         /* Primarily protects free_area */
949         spinlock_t              lock;
950
951         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
952         CACHELINE_PADDING(_pad2_);
953
954         /*
955          * When free pages are below this point, additional steps are taken
956          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
957          * drift allowing watermarks to be breached
958          */
959         unsigned long percpu_drift_mark;
960
961 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
962         /* pfn where compaction free scanner should start */
963         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
964         /* pfn where compaction migration scanner should start */
965         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
966         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
967         unsigned long           compact_init_free_pfn;
968 #endif
969
970 #ifdef CONFIG_COMPACTION
971         /*
972          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
973          * are skipped before trying again. The number attempted since
974          * last failure is tracked with compact_considered.
975          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
976          */
977         unsigned int            compact_considered;
978         unsigned int            compact_defer_shift;
979         int                     compact_order_failed;
980 #endif
981
982 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
983         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
984         bool                    compact_blockskip_flush;
985 #endif
986
987         bool                    contiguous;
988
989         CACHELINE_PADDING(_pad3_);
990         /* Zone statistics */
991         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
992         atomic_long_t           vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
993 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
994
995 enum pgdat_flags {
996         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
997                                          * many dirty file pages at the tail
998                                          * of the LRU.
999                                          */
1000         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
1001                                          * many pages under writeback
1002                                          */
1003         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
1004 };
1005
1006 enum zone_flags {
1007         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
1008                                          * Cleared when kswapd is woken.
1009                                          */
1010         ZONE_RECLAIM_ACTIVE,            /* kswapd may be scanning the zone. */
1011         ZONE_BELOW_HIGH,                /* zone is below high watermark. */
1012 };
1013
1014 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
1015 {
1016         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
1017 }
1018
1019 static inline unsigned long zone_cma_pages(struct zone *zone)
1020 {
1021 #ifdef CONFIG_CMA
1022         return zone->cma_pages;
1023 #else
1024         return 0;
1025 #endif
1026 }
1027
1028 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
1029 {
1030         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1031 }
1032
1033 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
1034 {
1035         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
1036 }
1037
1038 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
1039 {
1040         return zone->initialized;
1041 }
1042
1043 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
1044 {
1045         return zone->spanned_pages == 0;
1046 }
1047
1048 #ifndef BUILD_VDSO32_64
1049 /*
1050  * The zone field is never updated after free_area_init_core()
1051  * sets it, so none of the operations on it need to be atomic.
1052  */
1053
1054 /* Page flags: | [SECTION] | [NODE] | ZONE | [LAST_CPUPID] | ... | FLAGS | */
1055 #define SECTIONS_PGOFF          ((sizeof(unsigned long)*8) - SECTIONS_WIDTH)
1056 #define NODES_PGOFF             (SECTIONS_PGOFF - NODES_WIDTH)
1057 #define ZONES_PGOFF             (NODES_PGOFF - ZONES_WIDTH)
1058 #define LAST_CPUPID_PGOFF       (ZONES_PGOFF - LAST_CPUPID_WIDTH)
1059 #define KASAN_TAG_PGOFF         (LAST_CPUPID_PGOFF - KASAN_TAG_WIDTH)
1060 #define LRU_GEN_PGOFF           (KASAN_TAG_PGOFF - LRU_GEN_WIDTH)
1061 #define LRU_REFS_PGOFF          (LRU_GEN_PGOFF - LRU_REFS_WIDTH)
1062
1063 /*
1064  * Define the bit shifts to access each section.  For non-existent
1065  * sections we define the shift as 0; that plus a 0 mask ensures
1066  * the compiler will optimise away reference to them.
1067  */
1068 #define SECTIONS_PGSHIFT        (SECTIONS_PGOFF * (SECTIONS_WIDTH != 0))
1069 #define NODES_PGSHIFT           (NODES_PGOFF * (NODES_WIDTH != 0))
1070 #define ZONES_PGSHIFT           (ZONES_PGOFF * (ZONES_WIDTH != 0))
1071 #define LAST_CPUPID_PGSHIFT     (LAST_CPUPID_PGOFF * (LAST_CPUPID_WIDTH != 0))
1072 #define KASAN_TAG_PGSHIFT       (KASAN_TAG_PGOFF * (KASAN_TAG_WIDTH != 0))
1073
1074 /* NODE:ZONE or SECTION:ZONE is used to ID a zone for the buddy allocator */
1075 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
1076 #define ZONEID_SHIFT            (SECTIONS_SHIFT + ZONES_SHIFT)
1077 #define ZONEID_PGOFF            ((SECTIONS_PGOFF < ZONES_PGOFF) ? \
1078                                                 SECTIONS_PGOFF : ZONES_PGOFF)
1079 #else
1080 #define ZONEID_SHIFT            (NODES_SHIFT + ZONES_SHIFT)
1081 #define ZONEID_PGOFF            ((NODES_PGOFF < ZONES_PGOFF) ? \
1082                                                 NODES_PGOFF : ZONES_PGOFF)
1083 #endif
1084
1085 #define ZONEID_PGSHIFT          (ZONEID_PGOFF * (ZONEID_SHIFT != 0))
1086
1087 #define ZONES_MASK              ((1UL << ZONES_WIDTH) - 1)
1088 #define NODES_MASK              ((1UL << NODES_WIDTH) - 1)
1089 #define SECTIONS_MASK           ((1UL << SECTIONS_WIDTH) - 1)
1090 #define LAST_CPUPID_MASK        ((1UL << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1)
1091 #define KASAN_TAG_MASK          ((1UL << KASAN_TAG_WIDTH) - 1)
1092 #define ZONEID_MASK             ((1UL << ZONEID_SHIFT) - 1)
1093
1094 static inline enum zone_type page_zonenum(const struct page *page)
1095 {
1096         ASSERT_EXCLUSIVE_BITS(page->flags, ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT);
1097         return (page->flags >> ZONES_PGSHIFT) & ZONES_MASK;
1098 }
1099
1100 static inline enum zone_type folio_zonenum(const struct folio *folio)
1101 {
1102         return page_zonenum(&folio->page);
1103 }
1104
1105 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1106 static inline bool is_zone_device_page(const struct page *page)
1107 {
1108         return page_zonenum(page) == ZONE_DEVICE;
1109 }
1110
1111 /*
1112  * Consecutive zone device pages should not be merged into the same sgl
1113  * or bvec segment with other types of pages or if they belong to different
1114  * pgmaps. Otherwise getting the pgmap of a given segment is not possible
1115  * without scanning the entire segment. This helper returns true either if
1116  * both pages are not zone device pages or both pages are zone device pages
1117  * with the same pgmap.
1118  */
1119 static inline bool zone_device_pages_have_same_pgmap(const struct page *a,
1120                                                      const struct page *b)
1121 {
1122         if (is_zone_device_page(a) != is_zone_device_page(b))
1123                 return false;
1124         if (!is_zone_device_page(a))
1125                 return true;
1126         return a->pgmap == b->pgmap;
1127 }
1128
1129 extern void memmap_init_zone_device(struct zone *, unsigned long,
1130                                     unsigned long, struct dev_pagemap *);
1131 #else
1132 static inline bool is_zone_device_page(const struct page *page)
1133 {
1134         return false;
1135 }
1136 static inline bool zone_device_pages_have_same_pgmap(const struct page *a,
1137                                                      const struct page *b)
1138 {
1139         return true;
1140 }
1141 #endif
1142
1143 static inline bool folio_is_zone_device(const struct folio *folio)
1144 {
1145         return is_zone_device_page(&folio->page);
1146 }
1147
1148 static inline bool is_zone_movable_page(const struct page *page)
1149 {
1150         return page_zonenum(page) == ZONE_MOVABLE;
1151 }
1152
1153 static inline bool folio_is_zone_movable(const struct folio *folio)
1154 {
1155         return folio_zonenum(folio) == ZONE_MOVABLE;
1156 }
1157 #endif
1158
1159 /*
1160  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
1161  * intersection with the given zone
1162  */
1163 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
1164                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1165 {
1166         if (zone_is_empty(zone))
1167                 return false;
1168         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
1169             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
1170                 return false;
1171
1172         return true;
1173 }
1174
1175 /*
1176  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
1177  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
1178  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
1179  */
1180 #define DEF_PRIORITY 12
1181
1182 /* Maximum number of zones on a zonelist */
1183 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
1184
1185 enum {
1186         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
1187 #ifdef CONFIG_NUMA
1188         /*
1189          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
1190          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
1191          */
1192         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
1193 #endif
1194         MAX_ZONELISTS
1195 };
1196
1197 /*
1198  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
1199  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
1200  */
1201 struct zoneref {
1202         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
1203         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
1204 };
1205
1206 /*
1207  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
1208  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
1209  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
1210  * priority.
1211  *
1212  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
1213  * of the entry being read. Helper functions to access information given
1214  * a struct zoneref are
1215  *
1216  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
1217  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
1218  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
1219  */
1220 struct zonelist {
1221         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
1222 };
1223
1224 /*
1225  * The array of struct pages for flatmem.
1226  * It must be declared for SPARSEMEM as well because there are configurations
1227  * that rely on that.
1228  */
1229 extern struct page *mem_map;
1230
1231 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1232 struct deferred_split {
1233         spinlock_t split_queue_lock;
1234         struct list_head split_queue;
1235         unsigned long split_queue_len;
1236 };
1237 #endif
1238
1239 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
1240 /*
1241  * Per NUMA node memory failure handling statistics.
1242  */
1243 struct memory_failure_stats {
1244         /*
1245          * Number of raw pages poisoned.
1246          * Cases not accounted: memory outside kernel control, offline page,
1247          * arch-specific memory_failure (SGX), hwpoison_filter() filtered
1248          * error events, and unpoison actions from hwpoison_unpoison.
1249          */
1250         unsigned long total;
1251         /*
1252          * Recovery results of poisoned raw pages handled by memory_failure,
1253          * in sync with mf_result.
1254          * total = ignored + failed + delayed + recovered.
1255          * total * PAGE_SIZE * #nodes = /proc/meminfo/HardwareCorrupted.
1256          */
1257         unsigned long ignored;
1258         unsigned long failed;
1259         unsigned long delayed;
1260         unsigned long recovered;
1261 };
1262 #endif
1263
1264 /*
1265  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
1266  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
1267  * describes the whole memory.
1268  *
1269  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
1270  * per-zone basis.
1271  */
1272 typedef struct pglist_data {
1273         /*
1274          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
1275          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
1276          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
1277          */
1278         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
1279
1280         /*
1281          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
1282          * Generally the first zones will be references to this node's
1283          * node_zones.
1284          */
1285         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
1286
1287         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
1288 #ifdef CONFIG_FLATMEM   /* means !SPARSEMEM */
1289         struct page *node_mem_map;
1290 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1291         struct page_ext *node_page_ext;
1292 #endif
1293 #endif
1294 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
1295         /*
1296          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
1297          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
1298          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
1299          * init.
1300          *
1301          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
1302          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1303          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
1304          *
1305          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
1306          */
1307         spinlock_t node_size_lock;
1308 #endif
1309         unsigned long node_start_pfn;
1310         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
1311         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
1312                                              range, including holes */
1313         int node_id;
1314         wait_queue_head_t kswapd_wait;
1315         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
1316
1317         /* workqueues for throttling reclaim for different reasons. */
1318         wait_queue_head_t reclaim_wait[NR_VMSCAN_THROTTLE];
1319
1320         atomic_t nr_writeback_throttled;/* nr of writeback-throttled tasks */
1321         unsigned long nr_reclaim_start; /* nr pages written while throttled
1322                                          * when throttling started. */
1323 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1324         struct mutex kswapd_lock;
1325 #endif
1326         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by kswapd_lock */
1327         int kswapd_order;
1328         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
1329
1330         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
1331
1332 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1333         int kcompactd_max_order;
1334         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
1335         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
1336         struct task_struct *kcompactd;
1337         bool proactive_compact_trigger;
1338 #endif
1339         /*
1340          * This is a per-node reserve of pages that are not available
1341          * to userspace allocations.
1342          */
1343         unsigned long           totalreserve_pages;
1344
1345 #ifdef CONFIG_NUMA
1346         /*
1347          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
1348          */
1349         unsigned long           min_unmapped_pages;
1350         unsigned long           min_slab_pages;
1351 #endif /* CONFIG_NUMA */
1352
1353         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
1354         CACHELINE_PADDING(_pad1_);
1355
1356 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1357         /*
1358          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
1359          * is the first PFN that needs to be initialised.
1360          */
1361         unsigned long first_deferred_pfn;
1362 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1363
1364 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1365         struct deferred_split deferred_split_queue;
1366 #endif
1367
1368 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1369         /* start time in ms of current promote rate limit period */
1370         unsigned int nbp_rl_start;
1371         /* number of promote candidate pages at start time of current rate limit period */
1372         unsigned long nbp_rl_nr_cand;
1373         /* promote threshold in ms */
1374         unsigned int nbp_threshold;
1375         /* start time in ms of current promote threshold adjustment period */
1376         unsigned int nbp_th_start;
1377         /*
1378          * number of promote candidate pages at start time of current promote
1379          * threshold adjustment period
1380          */
1381         unsigned long nbp_th_nr_cand;
1382 #endif
1383         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
1384
1385         /*
1386          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
1387          *
1388          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
1389          */
1390         struct lruvec           __lruvec;
1391
1392         unsigned long           flags;
1393
1394 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
1395         /* kswap mm walk data */
1396         struct lru_gen_mm_walk mm_walk;
1397         /* lru_gen_folio list */
1398         struct lru_gen_memcg memcg_lru;
1399 #endif
1400
1401         CACHELINE_PADDING(_pad2_);
1402
1403         /* Per-node vmstats */
1404         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
1405         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
1406 #ifdef CONFIG_NUMA
1407         struct memory_tier __rcu *memtier;
1408 #endif
1409 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
1410         struct memory_failure_stats mf_stats;
1411 #endif
1412 } pg_data_t;
1413
1414 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
1415 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
1416
1417 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
1418 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
1419
1420 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
1421 {
1422         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
1423 }
1424
1425 #include <linux/memory_hotplug.h>
1426
1427 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
1428 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
1429                    enum zone_type highest_zoneidx);
1430 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1431                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
1432                          long free_pages);
1433 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1434                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
1435                 unsigned int alloc_flags);
1436 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1437                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
1438 /*
1439  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
1440  * the platform statically or via memory hotplug interface.
1441  */
1442 enum meminit_context {
1443         MEMINIT_EARLY,
1444         MEMINIT_HOTPLUG,
1445 };
1446
1447 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
1448                                      unsigned long size);
1449
1450 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
1451
1452 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
1453 {
1454 #ifdef CONFIG_MEMCG
1455         return lruvec->pgdat;
1456 #else
1457         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
1458 #endif
1459 }
1460
1461 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
1462 int local_memory_node(int node_id);
1463 #else
1464 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
1465 #endif
1466
1467 /*
1468  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
1469  */
1470 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
1471
1472 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1473 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
1474 {
1475         return zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE;
1476 }
1477 #else
1478 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
1479 {
1480         return false;
1481 }
1482 #endif
1483
1484 /*
1485  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
1486  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
1487  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
1488  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
1489  */
1490 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
1491 {
1492         return zone_managed_pages(zone);
1493 }
1494
1495 /* Returns true if a zone has memory */
1496 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
1497 {
1498         return zone->present_pages;
1499 }
1500
1501 #ifdef CONFIG_NUMA
1502 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1503 {
1504         return zone->node;
1505 }
1506
1507 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
1508 {
1509         zone->node = nid;
1510 }
1511 #else
1512 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1513 {
1514         return 0;
1515 }
1516
1517 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
1518 #endif
1519
1520 extern int movable_zone;
1521
1522 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
1523 {
1524 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1525         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
1526                 (idx == ZONE_MOVABLE && movable_zone == ZONE_HIGHMEM));
1527 #else
1528         return 0;
1529 #endif
1530 }
1531
1532 /**
1533  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
1534  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
1535  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
1536  * @zone: pointer to struct zone variable
1537  * Return: 1 for a highmem zone, 0 otherwise
1538  */
1539 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
1540 {
1541         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
1542 }
1543
1544 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1545 bool has_managed_dma(void);
1546 #else
1547 static inline bool has_managed_dma(void)
1548 {
1549         return false;
1550 }
1551 #endif
1552
1553
1554 #ifndef CONFIG_NUMA
1555
1556 extern struct pglist_data contig_page_data;
1557 static inline struct pglist_data *NODE_DATA(int nid)
1558 {
1559         return &contig_page_data;
1560 }
1561
1562 #else /* CONFIG_NUMA */
1563
1564 #include <asm/mmzone.h>
1565
1566 #endif /* !CONFIG_NUMA */
1567
1568 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
1569 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
1570 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
1571
1572 /**
1573  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1574  * @pgdat: pointer to a pg_data_t variable
1575  */
1576 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1577         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1578              pgdat;                                     \
1579              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1580 /**
1581  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1582  * @zone: pointer to struct zone variable
1583  *
1584  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1585  * fills it in.
1586  */
1587 #define for_each_zone(zone)                             \
1588         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1589              zone;                                      \
1590              zone = next_zone(zone))
1591
1592 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1593         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1594              zone;                                      \
1595              zone = next_zone(zone))                    \
1596                 if (!populated_zone(zone))              \
1597                         ; /* do nothing */              \
1598                 else
1599
1600 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1601 {
1602         return zoneref->zone;
1603 }
1604
1605 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1606 {
1607         return zoneref->zone_idx;
1608 }
1609
1610 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1611 {
1612         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1613 }
1614
1615 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1616                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1617                                         nodemask_t *nodes);
1618
1619 /**
1620  * 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
1621  * @z: The cursor used as a starting point for the search
1622  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1623  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1624  *
1625  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1626  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1627  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1628  * being examined. It should be advanced by one before calling
1629  * next_zones_zonelist again.
1630  *
1631  * Return: the next zone at or below highest_zoneidx within the allowed
1632  * nodemask using a cursor within a zonelist as a starting point
1633  */
1634 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1635                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1636                                         nodemask_t *nodes)
1637 {
1638         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1639                 return z;
1640         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1641 }
1642
1643 /**
1644  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1645  * @zonelist: The zonelist to search for a suitable zone
1646  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1647  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1648  *
1649  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1650  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1651  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1652  * one before calling.
1653  *
1654  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1655  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1656  * update due to cpuset modification.
1657  *
1658  * Return: Zoneref pointer for the first suitable zone found
1659  */
1660 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1661                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1662                                         nodemask_t *nodes)
1663 {
1664         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1665                                                         highest_zoneidx, nodes);
1666 }
1667
1668 /**
1669  * 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
1670  * @zone: The current zone in the iterator
1671  * @z: The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1672  * @zlist: The zonelist being iterated
1673  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1674  * @nodemask: Nodemask allowed by the allocator
1675  *
1676  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1677  * within a given nodemask
1678  */
1679 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1680         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1681                 zone;                                                   \
1682                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1683                         zone = zonelist_zone(z))
1684
1685 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1686         for (zone = z->zone;    \
1687                 zone;                                                   \
1688                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1689                         zone = zonelist_zone(z))
1690
1691
1692 /**
1693  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1694  * @zone: The current zone in the iterator
1695  * @z: The current pointer within zonelist->zones being iterated
1696  * @zlist: The zonelist being iterated
1697  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1698  *
1699  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1700  */
1701 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1702         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1703
1704 /* Whether the 'nodes' are all movable nodes */
1705 static inline bool movable_only_nodes(nodemask_t *nodes)
1706 {
1707         struct zonelist *zonelist;
1708         struct zoneref *z;
1709         int nid;
1710
1711         if (nodes_empty(*nodes))
1712                 return false;
1713
1714         /*
1715          * We can chose arbitrary node from the nodemask to get a
1716          * zonelist as they are interlinked. We just need to find
1717          * at least one zone that can satisfy kernel allocations.
1718          */
1719         nid = first_node(*nodes);
1720         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
1721         z = first_zones_zonelist(zonelist, ZONE_NORMAL, nodes);
1722         return (!z->zone) ? true : false;
1723 }
1724
1725
1726 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1727 #include <asm/sparsemem.h>
1728 #endif
1729
1730 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1731 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1732 #endif
1733
1734 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1735
1736 /*
1737  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1738  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1739  */
1740 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1741 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1742
1743 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1744
1745 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1746 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1747
1748 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1749         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1750
1751 #if (MAX_PAGE_ORDER + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1752 #error Allocator MAX_PAGE_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1753 #endif
1754
1755 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1756 {
1757         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1758 }
1759 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1760 {
1761         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1762 }
1763
1764 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1765 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1766
1767 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1768 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1769
1770 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1771 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1772 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1773
1774 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1775 #error Subsection size exceeds section size
1776 #else
1777 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1778 #endif
1779
1780 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1781 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1782
1783 struct mem_section_usage {
1784         struct rcu_head rcu;
1785 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1786         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1787 #endif
1788         /* See declaration of similar field in struct zone */
1789         unsigned long pageblock_flags[0];
1790 };
1791
1792 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1793
1794 struct page;
1795 struct page_ext;
1796 struct mem_section {
1797         /*
1798          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1799          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1800          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1801          *
1802          * Additionally during early boot we encode node id of
1803          * the location of the section here to guide allocation.
1804          * (see sparse.c::memory_present())
1805          *
1806          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1807          * before using it wrong.
1808          */
1809         unsigned long section_mem_map;
1810
1811         struct mem_section_usage *usage;
1812 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1813         /*
1814          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1815          * section. (see page_ext.h about this.)
1816          */
1817         struct page_ext *page_ext;
1818         unsigned long pad;
1819 #endif
1820         /*
1821          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1822          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1823          */
1824 };
1825
1826 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1827 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1828 #else
1829 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1830 #endif
1831
1832 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1833 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1834 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1835
1836 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1837 extern struct mem_section **mem_section;
1838 #else
1839 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1840 #endif
1841
1842 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1843 {
1844         return ms->usage->pageblock_flags;
1845 }
1846
1847 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1848 {
1849         unsigned long root = SECTION_NR_TO_ROOT(nr);
1850
1851         if (unlikely(root >= NR_SECTION_ROOTS))
1852                 return NULL;
1853
1854 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1855         if (!mem_section || !mem_section[root])
1856                 return NULL;
1857 #endif
1858         return &mem_section[root][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1859 }
1860 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1861
1862 /*
1863  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1864  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1865  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1866  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1867  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1868  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1869  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1870  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1871  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1872  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1873  * To sum it up, at least 6 bits are available on all architectures.
1874  * However, we can exceed 6 bits on some other architectures except
1875  * powerpc (e.g. 15 bits are available on x86_64, 13 bits are available
1876  * with the worst case of 64K pages on arm64) if we make sure the
1877  * exceeded bit is not applicable to powerpc.
1878  */
1879 enum {
1880         SECTION_MARKED_PRESENT_BIT,
1881         SECTION_HAS_MEM_MAP_BIT,
1882         SECTION_IS_ONLINE_BIT,
1883         SECTION_IS_EARLY_BIT,
1884 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1885         SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE_BIT,
1886 #endif
1887         SECTION_MAP_LAST_BIT,
1888 };
1889
1890 #define SECTION_MARKED_PRESENT          BIT(SECTION_MARKED_PRESENT_BIT)
1891 #define SECTION_HAS_MEM_MAP             BIT(SECTION_HAS_MEM_MAP_BIT)
1892 #define SECTION_IS_ONLINE               BIT(SECTION_IS_ONLINE_BIT)
1893 #define SECTION_IS_EARLY                BIT(SECTION_IS_EARLY_BIT)
1894 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1895 #define SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE       BIT(SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE_BIT)
1896 #endif
1897 #define SECTION_MAP_MASK                (~(BIT(SECTION_MAP_LAST_BIT) - 1))
1898 #define SECTION_NID_SHIFT               SECTION_MAP_LAST_BIT
1899
1900 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1901 {
1902         unsigned long map = section->section_mem_map;
1903         map &= SECTION_MAP_MASK;
1904         return (struct page *)map;
1905 }
1906
1907 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1908 {
1909         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1910 }
1911
1912 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1913 {
1914         return present_section(__nr_to_section(nr));
1915 }
1916
1917 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1918 {
1919         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1920 }
1921
1922 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1923 {
1924         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1925 }
1926
1927 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1928 {
1929         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1930 }
1931
1932 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1933 {
1934         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1935 }
1936
1937 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1938 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1939 {
1940         unsigned long flags = SECTION_IS_ONLINE | SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE;
1941
1942         return section && ((section->section_mem_map & flags) == flags);
1943 }
1944 #else
1945 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1946 {
1947         return 0;
1948 }
1949 #endif
1950
1951 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1952 {
1953         return online_section(__nr_to_section(nr));
1954 }
1955
1956 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1957 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1958 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1959 #endif
1960
1961 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1962 {
1963         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1964 }
1965
1966 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1967
1968 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1969 {
1970         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1971 }
1972
1973 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1974 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1975 {
1976         int idx = subsection_map_index(pfn);
1977
1978         return test_bit(idx, READ_ONCE(ms->usage)->subsection_map);
1979 }
1980 #else
1981 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1982 {
1983         return 1;
1984 }
1985 #endif
1986
1987 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1988 /**
1989  * pfn_valid - check if there is a valid memory map entry for a PFN
1990  * @pfn: the page frame number to check
1991  *
1992  * Check if there is a valid memory map entry aka struct page for the @pfn.
1993  * Note, that availability of the memory map entry does not imply that
1994  * there is actual usable memory at that @pfn. The struct page may
1995  * represent a hole or an unusable page frame.
1996  *
1997  * Return: 1 for PFNs that have memory map entries and 0 otherwise
1998  */
1999 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
2000 {
2001         struct mem_section *ms;
2002         int ret;
2003
2004         /*
2005          * Ensure the upper PAGE_SHIFT bits are clear in the
2006          * pfn. Else it might lead to false positives when
2007          * some of the upper bits are set, but the lower bits
2008          * match a valid pfn.
2009          */
2010         if (PHYS_PFN(PFN_PHYS(pfn)) != pfn)
2011                 return 0;
2012
2013         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
2014                 return 0;
2015         ms = __pfn_to_section(pfn);
2016         rcu_read_lock_sched();
2017         if (!valid_section(ms)) {
2018                 rcu_read_unlock_sched();
2019                 return 0;
2020         }
2021         /*
2022          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
2023          * the entire section-sized span.
2024          */
2025         ret = early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
2026         rcu_read_unlock_sched();
2027
2028         return ret;
2029 }
2030 #endif
2031
2032 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
2033 {
2034         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
2035                 return 0;
2036         return present_section(__pfn_to_section(pfn));
2037 }
2038
2039 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
2040 {
2041         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
2042                 if (present_section_nr(section_nr))
2043                         return section_nr;
2044         }
2045
2046         return -1;
2047 }
2048
2049 /*
2050  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
2051  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
2052  * this restriction.
2053  */
2054 #ifdef CONFIG_NUMA
2055 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
2056 ({                                                                      \
2057         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
2058         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
2059 })
2060 #else
2061 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
2062 #endif
2063
2064 void sparse_init(void);
2065 #else
2066 #define sparse_init()   do {} while (0)
2067 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
2068 #define pfn_in_present_section pfn_valid
2069 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
2070 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
2071
2072 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
2073 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
2074 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */