Merge tag 'pci-v5.9-changes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/helgaas/pci
[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  * zone->lock and the zone lru_lock are two of the hottest locks in the kernel.
117  * So add a wild amount of padding here to ensure that they fall into separate
118  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
119  * consumption is not a concern here.
120  */
121 #if defined(CONFIG_SMP)
122 struct zone_padding {
123         char x[0];
124 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
125 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
126 #else
127 #define ZONE_PADDING(name)
128 #endif
129
130 #ifdef CONFIG_NUMA
131 enum numa_stat_item {
132         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
133         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
134         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
135         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
136         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
137         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
138         NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS
139 };
140 #else
141 #define NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS 0
142 #endif
143
144 enum zone_stat_item {
145         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
146         NR_FREE_PAGES,
147         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
148         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
149         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
150         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
151         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
152         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
153         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
154         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
155         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
156         /* Second 128 byte cacheline */
157         NR_BOUNCE,
158 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
159         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
160 #endif
161         NR_FREE_CMA_PAGES,
162         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
163
164 enum node_stat_item {
165         NR_LRU_BASE,
166         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
167         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
168         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
169         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
170         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
171         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
172         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
173         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
174         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
175         WORKINGSET_NODES,
176         WORKINGSET_REFAULT,
177         WORKINGSET_ACTIVATE,
178         WORKINGSET_RESTORE,
179         WORKINGSET_NODERECLAIM,
180         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
181         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
182                            only modified from process context */
183         NR_FILE_PAGES,
184         NR_FILE_DIRTY,
185         NR_WRITEBACK,
186         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
187         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
188         NR_SHMEM_THPS,
189         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
190         NR_FILE_THPS,
191         NR_FILE_PMDMAPPED,
192         NR_ANON_THPS,
193         NR_VMSCAN_WRITE,
194         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
195         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
196         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
197         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
198         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
199         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
200         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
201 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
202         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
203 #endif
204         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
205 };
206
207 /*
208  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
209  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
210  * might be different.
211  */
212 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
213 {
214         /*
215          * Global and per-node slab counters track slab pages.
216          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
217          * Internally values are stored in pages.
218          *
219          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
220          * by individual slab objects. These counters are actually
221          * byte-precise.
222          */
223         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
224                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
225 }
226
227 /*
228  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
229  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
230  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
231  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
232  *
233  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
234  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
235  */
236 #define LRU_BASE 0
237 #define LRU_ACTIVE 1
238 #define LRU_FILE 2
239
240 enum lru_list {
241         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
242         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
243         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
244         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
245         LRU_UNEVICTABLE,
246         NR_LRU_LISTS
247 };
248
249 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
250
251 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
252
253 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
254 {
255         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
256 }
257
258 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
259 {
260         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
261 }
262
263 enum lruvec_flags {
264         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
265                                          * backed by a congested BDI
266                                          */
267 };
268
269 struct lruvec {
270         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
271         /*
272          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
273          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
274          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
275          */
276         unsigned long                   anon_cost;
277         unsigned long                   file_cost;
278         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
279         atomic_long_t                   nonresident_age;
280         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
281         unsigned long                   refaults;
282         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
283         unsigned long                   flags;
284 #ifdef CONFIG_MEMCG
285         struct pglist_data *pgdat;
286 #endif
287 };
288
289 /* Isolate unmapped pages */
290 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
291 /* Isolate for asynchronous migration */
292 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
293 /* Isolate unevictable pages */
294 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
295
296 /* LRU Isolation modes. */
297 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
298
299 enum zone_watermarks {
300         WMARK_MIN,
301         WMARK_LOW,
302         WMARK_HIGH,
303         NR_WMARK
304 };
305
306 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
307 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
308 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
309 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
310
311 struct per_cpu_pages {
312         int count;              /* number of pages in the list */
313         int high;               /* high watermark, emptying needed */
314         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
315
316         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
317         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
318 };
319
320 struct per_cpu_pageset {
321         struct per_cpu_pages pcp;
322 #ifdef CONFIG_NUMA
323         s8 expire;
324         u16 vm_numa_stat_diff[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
325 #endif
326 #ifdef CONFIG_SMP
327         s8 stat_threshold;
328         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
329 #endif
330 };
331
332 struct per_cpu_nodestat {
333         s8 stat_threshold;
334         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
335 };
336
337 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
338
339 enum zone_type {
340         /*
341          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
342          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
343          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
344          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
345          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
346          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
347          * platforms may need both zones as they support peripherals with
348          * different DMA addressing limitations.
349          *
350          * Some examples:
351          *
352          *  - i386 and x86_64 have a fixed 16M ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the
353          *    rest of the lower 4G.
354          *
355          *  - arm only uses ZONE_DMA, the size, up to 4G, may vary depending on
356          *    the specific device.
357          *
358          *  - arm64 has a fixed 1G ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the rest of the
359          *    lower 4G.
360          *
361          *  - powerpc only uses ZONE_DMA, the size, up to 2G, may vary
362          *    depending on the specific device.
363          *
364          *  - s390 uses ZONE_DMA fixed to the lower 2G.
365          *
366          *  - ia64 and riscv only use ZONE_DMA32.
367          *
368          *  - parisc uses neither.
369          */
370 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
371         ZONE_DMA,
372 #endif
373 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
374         ZONE_DMA32,
375 #endif
376         /*
377          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
378          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
379          * transfers to all addressable memory.
380          */
381         ZONE_NORMAL,
382 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
383         /*
384          * A memory area that is only addressable by the kernel through
385          * mapping portions into its own address space. This is for example
386          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
387          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
388          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
389          * access.
390          */
391         ZONE_HIGHMEM,
392 #endif
393         ZONE_MOVABLE,
394 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
395         ZONE_DEVICE,
396 #endif
397         __MAX_NR_ZONES
398
399 };
400
401 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
402
403 struct zone {
404         /* Read-mostly fields */
405
406         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
407         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
408         unsigned long watermark_boost;
409
410         unsigned long nr_reserved_highatomic;
411
412         /*
413          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
414          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
415          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
416          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
417          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
418          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
419          * changes.
420          */
421         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
422
423 #ifdef CONFIG_NUMA
424         int node;
425 #endif
426         struct pglist_data      *zone_pgdat;
427         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
428
429 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
430         /*
431          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
432          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
433          */
434         unsigned long           *pageblock_flags;
435 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
436
437         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
438         unsigned long           zone_start_pfn;
439
440         /*
441          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
442          * holes, which is calculated as:
443          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
444          *
445          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
446          * is calculated as:
447          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
448          *
449          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
450          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
451          * bootmem allocator):
452          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
453          *
454          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
455          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
456          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
457          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
458          * and thresholds.
459          *
460          * Locking rules:
461          *
462          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
463          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
464          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
465          * quite infrequently.
466          *
467          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
468          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
469          * give them a chance of being in the same cacheline.
470          *
471          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
472          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
473          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
474          */
475         atomic_long_t           managed_pages;
476         unsigned long           spanned_pages;
477         unsigned long           present_pages;
478
479         const char              *name;
480
481 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
482         /*
483          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
484          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
485          * of pageblock. Protected by zone->lock.
486          */
487         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
488 #endif
489
490 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
491         /* see spanned/present_pages for more description */
492         seqlock_t               span_seqlock;
493 #endif
494
495         int initialized;
496
497         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
498         ZONE_PADDING(_pad1_)
499
500         /* free areas of different sizes */
501         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
502
503         /* zone flags, see below */
504         unsigned long           flags;
505
506         /* Primarily protects free_area */
507         spinlock_t              lock;
508
509         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
510         ZONE_PADDING(_pad2_)
511
512         /*
513          * When free pages are below this point, additional steps are taken
514          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
515          * drift allowing watermarks to be breached
516          */
517         unsigned long percpu_drift_mark;
518
519 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
520         /* pfn where compaction free scanner should start */
521         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
522         /* pfn where async and sync compaction migration scanner should start */
523         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[2];
524         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
525         unsigned long           compact_init_free_pfn;
526 #endif
527
528 #ifdef CONFIG_COMPACTION
529         /*
530          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
531          * are skipped before trying again. The number attempted since
532          * last failure is tracked with compact_considered.
533          */
534         unsigned int            compact_considered;
535         unsigned int            compact_defer_shift;
536         int                     compact_order_failed;
537 #endif
538
539 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
540         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
541         bool                    compact_blockskip_flush;
542 #endif
543
544         bool                    contiguous;
545
546         ZONE_PADDING(_pad3_)
547         /* Zone statistics */
548         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
549         atomic_long_t           vm_numa_stat[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
550 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
551
552 enum pgdat_flags {
553         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
554                                          * many dirty file pages at the tail
555                                          * of the LRU.
556                                          */
557         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
558                                          * many pages under writeback
559                                          */
560         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
561 };
562
563 enum zone_flags {
564         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
565                                          * Cleared when kswapd is woken.
566                                          */
567 };
568
569 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
570 {
571         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
572 }
573
574 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
575 {
576         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
577 }
578
579 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
580 {
581         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
582 }
583
584 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
585 {
586         return zone->initialized;
587 }
588
589 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
590 {
591         return zone->spanned_pages == 0;
592 }
593
594 /*
595  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
596  * intersection with the given zone
597  */
598 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
599                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
600 {
601         if (zone_is_empty(zone))
602                 return false;
603         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
604             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
605                 return false;
606
607         return true;
608 }
609
610 /*
611  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
612  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
613  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
614  */
615 #define DEF_PRIORITY 12
616
617 /* Maximum number of zones on a zonelist */
618 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
619
620 enum {
621         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
622 #ifdef CONFIG_NUMA
623         /*
624          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
625          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
626          */
627         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
628 #endif
629         MAX_ZONELISTS
630 };
631
632 /*
633  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
634  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
635  */
636 struct zoneref {
637         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
638         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
639 };
640
641 /*
642  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
643  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
644  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
645  * priority.
646  *
647  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
648  * of the entry being read. Helper functions to access information given
649  * a struct zoneref are
650  *
651  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
652  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
653  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
654  */
655 struct zonelist {
656         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
657 };
658
659 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
660 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
661 extern struct page *mem_map;
662 #endif
663
664 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
665 struct deferred_split {
666         spinlock_t split_queue_lock;
667         struct list_head split_queue;
668         unsigned long split_queue_len;
669 };
670 #endif
671
672 /*
673  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
674  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
675  * describes the whole memory.
676  *
677  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
678  * per-zone basis.
679  */
680 typedef struct pglist_data {
681         /*
682          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
683          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
684          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
685          */
686         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
687
688         /*
689          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
690          * Generally the first zones will be references to this node's
691          * node_zones.
692          */
693         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
694
695         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
696 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
697         struct page *node_mem_map;
698 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
699         struct page_ext *node_page_ext;
700 #endif
701 #endif
702 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
703         /*
704          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
705          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
706          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
707          * init.
708          *
709          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
710          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
711          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
712          *
713          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
714          */
715         spinlock_t node_size_lock;
716 #endif
717         unsigned long node_start_pfn;
718         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
719         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
720                                              range, including holes */
721         int node_id;
722         wait_queue_head_t kswapd_wait;
723         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
724         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
725                                            mem_hotplug_begin/end() */
726         int kswapd_order;
727         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
728
729         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
730
731 #ifdef CONFIG_COMPACTION
732         int kcompactd_max_order;
733         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
734         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
735         struct task_struct *kcompactd;
736 #endif
737         /*
738          * This is a per-node reserve of pages that are not available
739          * to userspace allocations.
740          */
741         unsigned long           totalreserve_pages;
742
743 #ifdef CONFIG_NUMA
744         /*
745          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
746          */
747         unsigned long           min_unmapped_pages;
748         unsigned long           min_slab_pages;
749 #endif /* CONFIG_NUMA */
750
751         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
752         ZONE_PADDING(_pad1_)
753         spinlock_t              lru_lock;
754
755 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
756         /*
757          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
758          * is the first PFN that needs to be initialised.
759          */
760         unsigned long first_deferred_pfn;
761 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
762
763 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
764         struct deferred_split deferred_split_queue;
765 #endif
766
767         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
768
769         /*
770          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
771          *
772          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
773          */
774         struct lruvec           __lruvec;
775
776         unsigned long           flags;
777
778         ZONE_PADDING(_pad2_)
779
780         /* Per-node vmstats */
781         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
782         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
783 } pg_data_t;
784
785 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
786 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
787 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
788 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
789 #else
790 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
791 #endif
792 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
793
794 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
795 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
796
797 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
798 {
799         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
800 }
801
802 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
803 {
804         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
805 }
806
807 #include <linux/memory_hotplug.h>
808
809 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
810 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
811                    enum zone_type highest_zoneidx);
812 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
813                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
814                          long free_pages);
815 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
816                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
817                 unsigned int alloc_flags);
818 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
819                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
820 enum memmap_context {
821         MEMMAP_EARLY,
822         MEMMAP_HOTPLUG,
823 };
824 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
825                                      unsigned long size);
826
827 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
828
829 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
830 {
831 #ifdef CONFIG_MEMCG
832         return lruvec->pgdat;
833 #else
834         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
835 #endif
836 }
837
838 extern unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx);
839
840 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
841 int local_memory_node(int node_id);
842 #else
843 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
844 #endif
845
846 /*
847  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
848  */
849 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
850
851 /*
852  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
853  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
854  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
855  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
856  */
857 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
858 {
859         return zone_managed_pages(zone);
860 }
861
862 /* Returns true if a zone has memory */
863 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
864 {
865         return zone->present_pages;
866 }
867
868 #ifdef CONFIG_NUMA
869 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
870 {
871         return zone->node;
872 }
873
874 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
875 {
876         zone->node = nid;
877 }
878 #else
879 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
880 {
881         return 0;
882 }
883
884 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
885 #endif
886
887 extern int movable_zone;
888
889 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
890 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
891 {
892 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
893         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
894 #else
895         return (ZONE_MOVABLE - 1) == ZONE_HIGHMEM;
896 #endif
897 }
898 #endif
899
900 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
901 {
902 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
903         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
904                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
905 #else
906         return 0;
907 #endif
908 }
909
910 /**
911  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
912  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
913  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
914  * @zone - pointer to struct zone variable
915  */
916 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
917 {
918 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
919         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
920 #else
921         return 0;
922 #endif
923 }
924
925 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
926 struct ctl_table;
927
928 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
929                 loff_t *);
930 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
931                 size_t *, loff_t *);
932 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
933 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
934                 size_t *, loff_t *);
935 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
936                 void *, size_t *, loff_t *);
937 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
938                 void *, size_t *, loff_t *);
939 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
940                 void *, size_t *, loff_t *);
941 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
942                 void *, size_t *, loff_t *);
943 extern int percpu_pagelist_fraction;
944 extern char numa_zonelist_order[];
945 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
946
947 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
948
949 extern struct pglist_data contig_page_data;
950 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
951 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
952
953 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
954
955 #include <asm/mmzone.h>
956
957 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
958
959 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
960 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
961 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
962
963 /**
964  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
965  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
966  */
967 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
968         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
969              pgdat;                                     \
970              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
971 /**
972  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
973  * @zone - pointer to struct zone variable
974  *
975  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
976  * fills it in.
977  */
978 #define for_each_zone(zone)                             \
979         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
980              zone;                                      \
981              zone = next_zone(zone))
982
983 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
984         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
985              zone;                                      \
986              zone = next_zone(zone))                    \
987                 if (!populated_zone(zone))              \
988                         ; /* do nothing */              \
989                 else
990
991 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
992 {
993         return zoneref->zone;
994 }
995
996 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
997 {
998         return zoneref->zone_idx;
999 }
1000
1001 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1002 {
1003         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1004 }
1005
1006 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1007                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1008                                         nodemask_t *nodes);
1009
1010 /**
1011  * 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
1012  * @z - The cursor used as a starting point for the search
1013  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1014  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1015  *
1016  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1017  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1018  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1019  * being examined. It should be advanced by one before calling
1020  * next_zones_zonelist again.
1021  */
1022 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1023                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1024                                         nodemask_t *nodes)
1025 {
1026         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1027                 return z;
1028         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1029 }
1030
1031 /**
1032  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1033  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
1034  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1035  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1036  * @return - Zoneref pointer for the first suitable zone found (see below)
1037  *
1038  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1039  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1040  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1041  * one before calling.
1042  *
1043  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1044  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1045  * update due to cpuset modification.
1046  */
1047 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1048                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1049                                         nodemask_t *nodes)
1050 {
1051         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1052                                                         highest_zoneidx, nodes);
1053 }
1054
1055 /**
1056  * 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
1057  * @zone - The current zone in the iterator
1058  * @z - The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1059  * @zlist - The zonelist being iterated
1060  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1061  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
1062  *
1063  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1064  * within a given nodemask
1065  */
1066 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1067         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1068                 zone;                                                   \
1069                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1070                         zone = zonelist_zone(z))
1071
1072 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1073         for (zone = z->zone;    \
1074                 zone;                                                   \
1075                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1076                         zone = zonelist_zone(z))
1077
1078
1079 /**
1080  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1081  * @zone - The current zone in the iterator
1082  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
1083  * @zlist - The zonelist being iterated
1084  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1085  *
1086  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1087  */
1088 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1089         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1090
1091 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1092 #include <asm/sparsemem.h>
1093 #endif
1094
1095 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1096 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1097 #endif
1098
1099 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1100
1101 /*
1102  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1103  *
1104  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1105  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1106  */
1107 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1108 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1109
1110 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1111
1112 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1113 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1114
1115 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1116         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1117
1118 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1119 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1120 #endif
1121
1122 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1123 {
1124         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1125 }
1126 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1127 {
1128         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1129 }
1130
1131 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1132 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1133
1134 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1135 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1136
1137 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1138 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1139 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1140
1141 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1142 #error Subsection size exceeds section size
1143 #else
1144 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1145 #endif
1146
1147 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1148 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1149
1150 struct mem_section_usage {
1151 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1152         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1153 #endif
1154         /* See declaration of similar field in struct zone */
1155         unsigned long pageblock_flags[0];
1156 };
1157
1158 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1159
1160 struct page;
1161 struct page_ext;
1162 struct mem_section {
1163         /*
1164          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1165          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1166          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1167          *
1168          * Additionally during early boot we encode node id of
1169          * the location of the section here to guide allocation.
1170          * (see sparse.c::memory_present())
1171          *
1172          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1173          * before using it wrong.
1174          */
1175         unsigned long section_mem_map;
1176
1177         struct mem_section_usage *usage;
1178 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1179         /*
1180          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1181          * section. (see page_ext.h about this.)
1182          */
1183         struct page_ext *page_ext;
1184         unsigned long pad;
1185 #endif
1186         /*
1187          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1188          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1189          */
1190 };
1191
1192 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1193 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1194 #else
1195 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1196 #endif
1197
1198 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1199 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1200 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1201
1202 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1203 extern struct mem_section **mem_section;
1204 #else
1205 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1206 #endif
1207
1208 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1209 {
1210         return ms->usage->pageblock_flags;
1211 }
1212
1213 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1214 {
1215 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1216         if (!mem_section)
1217                 return NULL;
1218 #endif
1219         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1220                 return NULL;
1221         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1222 }
1223 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1224 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1225
1226 /*
1227  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1228  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1229  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1230  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1231  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1232  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1233  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1234  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1235  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1236  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1237  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1238  */
1239 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1240 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1241 #define SECTION_IS_ONLINE       (1UL<<2)
1242 #define SECTION_IS_EARLY        (1UL<<3)
1243 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<4)
1244 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1245 #define SECTION_NID_SHIFT       3
1246
1247 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1248 {
1249         unsigned long map = section->section_mem_map;
1250         map &= SECTION_MAP_MASK;
1251         return (struct page *)map;
1252 }
1253
1254 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1255 {
1256         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1257 }
1258
1259 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1260 {
1261         return present_section(__nr_to_section(nr));
1262 }
1263
1264 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1265 {
1266         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1267 }
1268
1269 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1270 {
1271         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1272 }
1273
1274 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1275 {
1276         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1277 }
1278
1279 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1280 {
1281         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1282 }
1283
1284 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1285 {
1286         return online_section(__nr_to_section(nr));
1287 }
1288
1289 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1290 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1291 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1292 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1293 #endif
1294 #endif
1295
1296 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1297 {
1298         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1299 }
1300
1301 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1302
1303 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1304 {
1305         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1306 }
1307
1308 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1309 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1310 {
1311         int idx = subsection_map_index(pfn);
1312
1313         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1314 }
1315 #else
1316 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1317 {
1318         return 1;
1319 }
1320 #endif
1321
1322 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1323 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1324 {
1325         struct mem_section *ms;
1326
1327         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1328                 return 0;
1329         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1330         if (!valid_section(ms))
1331                 return 0;
1332         /*
1333          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1334          * the entire section-sized span.
1335          */
1336         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1337 }
1338 #endif
1339
1340 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1341 {
1342         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1343                 return 0;
1344         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1345 }
1346
1347 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1348 {
1349         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1350                 if (present_section_nr(section_nr))
1351                         return section_nr;
1352         }
1353
1354         return -1;
1355 }
1356
1357 /*
1358  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1359  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1360  * this restriction.
1361  */
1362 #ifdef CONFIG_NUMA
1363 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1364 ({                                                                      \
1365         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1366         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1367 })
1368 #else
1369 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1370 #endif
1371
1372 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1373 void sparse_init(void);
1374 #else
1375 #define sparse_init()   do {} while (0)
1376 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1377 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1378 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1379 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1380
1381 /*
1382  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1383  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1384  * may treat start/end as pfns or sections.
1385  */
1386 struct mminit_pfnnid_cache {
1387         unsigned long last_start;
1388         unsigned long last_end;
1389         int last_nid;
1390 };
1391
1392 #ifndef early_pfn_valid
1393 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1394 #endif
1395
1396 /*
1397  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1398  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1399  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1400  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1401  */
1402 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1403 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1404 #else
1405 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1406 #endif
1407
1408 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1409 /*
1410  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1411  * associated with it or not. This means that a struct page exists for this
1412  * pfn. The caller cannot assume the page is fully initialized in general.
1413  * Hotplugable pages might not have been onlined yet. pfn_to_online_page()
1414  * will ensure the struct page is fully online and initialized. Special pages
1415  * (e.g. ZONE_DEVICE) are never onlined and should be treated accordingly.
1416  *
1417  * In FLATMEM, it is expected that holes always have valid memmap as long as
1418  * there is valid PFNs either side of the hole. In SPARSEMEM, it is assumed
1419  * that a valid section has a memmap for the entire section.
1420  *
1421  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1422  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1423  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1424  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1425  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1426  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1427  * of the full memmap are extremely rare.
1428  */
1429 bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1430                                         struct page *page, struct zone *zone);
1431 #else
1432 static inline bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1433                                         struct page *page, struct zone *zone)
1434 {
1435         return true;
1436 }
1437 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1438
1439 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1440 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1441 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */