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