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