Merge branch 'kvm-pi-raw-spinlock' into HEAD
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / mmzone.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_MMZONE_H
3 #define _LINUX_MMZONE_H
4
5 #ifndef __ASSEMBLY__
6 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
7
8 #include <linux/spinlock.h>
9 #include <linux/list.h>
10 #include <linux/wait.h>
11 #include <linux/bitops.h>
12 #include <linux/cache.h>
13 #include <linux/threads.h>
14 #include <linux/numa.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/seqlock.h>
17 #include <linux/nodemask.h>
18 #include <linux/pageblock-flags.h>
19 #include <linux/page-flags-layout.h>
20 #include <linux/atomic.h>
21 #include <linux/mm_types.h>
22 #include <linux/page-flags.h>
23 #include <linux/local_lock.h>
24 #include <asm/page.h>
25
26 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
27 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
28 #define MAX_ORDER 11
29 #else
30 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
31 #endif
32 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
33
34 /*
35  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
36  * costly to service.  That is between allocation orders which should
37  * coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
38  * will not.
39  */
40 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
41
42 enum migratetype {
43         MIGRATE_UNMOVABLE,
44         MIGRATE_MOVABLE,
45         MIGRATE_RECLAIMABLE,
46         MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
47         MIGRATE_HIGHATOMIC = MIGRATE_PCPTYPES,
48 #ifdef CONFIG_CMA
49         /*
50          * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
51          * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
52          * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
53          * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
54          *
55          * The way to use it is to change migratetype of a range of
56          * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
57          * __free_pageblock_cma() function.  What is important though
58          * is that a range of pageblocks must be aligned to
59          * MAX_ORDER_NR_PAGES should biggest page be bigger than
60          * a single pageblock.
61          */
62         MIGRATE_CMA,
63 #endif
64 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
65         MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
66 #endif
67         MIGRATE_TYPES
68 };
69
70 /* In mm/page_alloc.c; keep in sync also with show_migration_types() there */
71 extern const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES];
72
73 #ifdef CONFIG_CMA
74 #  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
75 #  define is_migrate_cma_page(_page) (get_pageblock_migratetype(_page) == MIGRATE_CMA)
76 #else
77 #  define is_migrate_cma(migratetype) false
78 #  define is_migrate_cma_page(_page) false
79 #endif
80
81 static inline bool is_migrate_movable(int mt)
82 {
83         return is_migrate_cma(mt) || mt == MIGRATE_MOVABLE;
84 }
85
86 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
87         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
88                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
89
90 extern int page_group_by_mobility_disabled;
91
92 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << PB_migratetype_bits) - 1)
93
94 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
95         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK)
96
97 struct free_area {
98         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
99         unsigned long           nr_free;
100 };
101
102 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
103                                             int migratetype)
104 {
105         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
106                                         struct page, lru);
107 }
108
109 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
110 {
111         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
112 }
113
114 struct pglist_data;
115
116 /*
117  * Add a wild amount of padding here to ensure data 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_EVENT_ITEMS
139 };
140 #else
141 #define NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS 0
142 #endif
143
144 enum zone_stat_item {
145         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
146         NR_FREE_PAGES,
147         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
148         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
149         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
150         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
151         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
152         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
153         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
154         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
155         /* Second 128 byte cacheline */
156         NR_BOUNCE,
157 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
158         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
159 #endif
160         NR_FREE_CMA_PAGES,
161         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
162
163 enum node_stat_item {
164         NR_LRU_BASE,
165         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
166         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
167         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
168         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
169         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
170         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
171         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
172         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
173         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
174         WORKINGSET_NODES,
175         WORKINGSET_REFAULT_BASE,
176         WORKINGSET_REFAULT_ANON = WORKINGSET_REFAULT_BASE,
177         WORKINGSET_REFAULT_FILE,
178         WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
179         WORKINGSET_ACTIVATE_ANON = WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
180         WORKINGSET_ACTIVATE_FILE,
181         WORKINGSET_RESTORE_BASE,
182         WORKINGSET_RESTORE_ANON = WORKINGSET_RESTORE_BASE,
183         WORKINGSET_RESTORE_FILE,
184         WORKINGSET_NODERECLAIM,
185         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
186         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
187                            only modified from process context */
188         NR_FILE_PAGES,
189         NR_FILE_DIRTY,
190         NR_WRITEBACK,
191         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
192         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
193         NR_SHMEM_THPS,
194         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
195         NR_FILE_THPS,
196         NR_FILE_PMDMAPPED,
197         NR_ANON_THPS,
198         NR_VMSCAN_WRITE,
199         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
200         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
201         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
202         NR_THROTTLED_WRITTEN,   /* NR_WRITTEN while reclaim throttled */
203         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
204         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
205         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
206         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
207 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
208         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
209 #endif
210         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
211 #ifdef CONFIG_SWAP
212         NR_SWAPCACHE,
213 #endif
214         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
215 };
216
217 /*
218  * Returns true if the item should be printed in THPs (/proc/vmstat
219  * currently prints number of anon, file and shmem THPs. But the item
220  * is charged in pages).
221  */
222 static __always_inline bool vmstat_item_print_in_thp(enum node_stat_item item)
223 {
224         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
225                 return false;
226
227         return item == NR_ANON_THPS ||
228                item == NR_FILE_THPS ||
229                item == NR_SHMEM_THPS ||
230                item == NR_SHMEM_PMDMAPPED ||
231                item == NR_FILE_PMDMAPPED;
232 }
233
234 /*
235  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
236  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
237  * might be different.
238  */
239 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
240 {
241         /*
242          * Global and per-node slab counters track slab pages.
243          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
244          * Internally values are stored in pages.
245          *
246          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
247          * by individual slab objects. These counters are actually
248          * byte-precise.
249          */
250         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
251                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
252 }
253
254 /*
255  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
256  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
257  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
258  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
259  *
260  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
261  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
262  */
263 #define LRU_BASE 0
264 #define LRU_ACTIVE 1
265 #define LRU_FILE 2
266
267 enum lru_list {
268         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
269         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
270         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
271         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
272         LRU_UNEVICTABLE,
273         NR_LRU_LISTS
274 };
275
276 enum vmscan_throttle_state {
277         VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK,
278         VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED,
279         VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS,
280         VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED,
281         NR_VMSCAN_THROTTLE,
282 };
283
284 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
285
286 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
287
288 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
289 {
290         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
291 }
292
293 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
294 {
295         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
296 }
297
298 #define ANON_AND_FILE 2
299
300 enum lruvec_flags {
301         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
302                                          * backed by a congested BDI
303                                          */
304 };
305
306 struct lruvec {
307         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
308         /* per lruvec lru_lock for memcg */
309         spinlock_t                      lru_lock;
310         /*
311          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
312          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
313          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
314          */
315         unsigned long                   anon_cost;
316         unsigned long                   file_cost;
317         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
318         atomic_long_t                   nonresident_age;
319         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
320         unsigned long                   refaults[ANON_AND_FILE];
321         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
322         unsigned long                   flags;
323 #ifdef CONFIG_MEMCG
324         struct pglist_data *pgdat;
325 #endif
326 };
327
328 /* Isolate unmapped pages */
329 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
330 /* Isolate for asynchronous migration */
331 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
332 /* Isolate unevictable pages */
333 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
334
335 /* LRU Isolation modes. */
336 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
337
338 enum zone_watermarks {
339         WMARK_MIN,
340         WMARK_LOW,
341         WMARK_HIGH,
342         NR_WMARK
343 };
344
345 /*
346  * One per migratetype for each PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER plus one additional
347  * for pageblock size for THP if configured.
348  */
349 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
350 #define NR_PCP_THP 1
351 #else
352 #define NR_PCP_THP 0
353 #endif
354 #define NR_PCP_LISTS (MIGRATE_PCPTYPES * (PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER + 1 + NR_PCP_THP))
355
356 /*
357  * Shift to encode migratetype and order in the same integer, with order
358  * in the least significant bits.
359  */
360 #define NR_PCP_ORDER_WIDTH 8
361 #define NR_PCP_ORDER_MASK ((1<<NR_PCP_ORDER_WIDTH) - 1)
362
363 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
364 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
365 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
366 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
367
368 /* Fields and list protected by pagesets local_lock in page_alloc.c */
369 struct per_cpu_pages {
370         int count;              /* number of pages in the list */
371         int high;               /* high watermark, emptying needed */
372         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
373         short free_factor;      /* batch scaling factor during free */
374 #ifdef CONFIG_NUMA
375         short expire;           /* When 0, remote pagesets are drained */
376 #endif
377
378         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
379         struct list_head lists[NR_PCP_LISTS];
380 };
381
382 struct per_cpu_zonestat {
383 #ifdef CONFIG_SMP
384         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
385         s8 stat_threshold;
386 #endif
387 #ifdef CONFIG_NUMA
388         /*
389          * Low priority inaccurate counters that are only folded
390          * on demand. Use a large type to avoid the overhead of
391          * folding during refresh_cpu_vm_stats.
392          */
393         unsigned long vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
394 #endif
395 };
396
397 struct per_cpu_nodestat {
398         s8 stat_threshold;
399         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
400 };
401
402 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
403
404 enum zone_type {
405         /*
406          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
407          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
408          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
409          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
410          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
411          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
412          * platforms may need both zones as they support peripherals with
413          * different DMA addressing limitations.
414          */
415 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
416         ZONE_DMA,
417 #endif
418 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
419         ZONE_DMA32,
420 #endif
421         /*
422          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
423          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
424          * transfers to all addressable memory.
425          */
426         ZONE_NORMAL,
427 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
428         /*
429          * A memory area that is only addressable by the kernel through
430          * mapping portions into its own address space. This is for example
431          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
432          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
433          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
434          * access.
435          */
436         ZONE_HIGHMEM,
437 #endif
438         /*
439          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
440          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
441          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
442          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
443          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
444          *
445          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
446          *    essentially turn such pages unmovable. Therefore, we do not allow
447          *    pinning long-term pages in ZONE_MOVABLE. When pages are pinned and
448          *    faulted, they come from the right zone right away. However, it is
449          *    still possible that address space already has pages in
450          *    ZONE_MOVABLE at the time when pages are pinned (i.e. user has
451          *    touches that memory before pinning). In such case we migrate them
452          *    to a different zone. When migration fails - pinning fails.
453          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
454          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
455          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
456          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
457          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
458          *    for example, if we have sections that are only partially
459          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
460          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
461          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
462          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
463          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
464          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
465          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
466          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
467          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
468          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
469          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
470          *    of memory unplug in virtio-mem).
471          * 6. ZERO_PAGE(0), kernelcore/movablecore setups might create
472          *    situations where ZERO_PAGE(0) which is allocated differently
473          *    on different platforms may end up in a movable zone. ZERO_PAGE(0)
474          *    cannot be migrated.
475          * 7. Memory-hotplug: when using memmap_on_memory and onlining the
476          *    memory to the MOVABLE zone, the vmemmap pages are also placed in
477          *    such zone. Such pages cannot be really moved around as they are
478          *    self-stored in the range, but they are treated as movable when
479          *    the range they describe is about to be offlined.
480          *
481          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
482          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
483          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
484          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
485          * there can be false negatives).
486          */
487         ZONE_MOVABLE,
488 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
489         ZONE_DEVICE,
490 #endif
491         __MAX_NR_ZONES
492
493 };
494
495 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
496
497 #define ASYNC_AND_SYNC 2
498
499 struct zone {
500         /* Read-mostly fields */
501
502         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
503         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
504         unsigned long watermark_boost;
505
506         unsigned long nr_reserved_highatomic;
507
508         /*
509          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
510          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
511          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
512          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
513          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
514          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
515          * changes.
516          */
517         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
518
519 #ifdef CONFIG_NUMA
520         int node;
521 #endif
522         struct pglist_data      *zone_pgdat;
523         struct per_cpu_pages    __percpu *per_cpu_pageset;
524         struct per_cpu_zonestat __percpu *per_cpu_zonestats;
525         /*
526          * the high and batch values are copied to individual pagesets for
527          * faster access
528          */
529         int pageset_high;
530         int pageset_batch;
531
532 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
533         /*
534          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
535          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
536          */
537         unsigned long           *pageblock_flags;
538 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
539
540         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
541         unsigned long           zone_start_pfn;
542
543         /*
544          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
545          * holes, which is calculated as:
546          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
547          *
548          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
549          * is calculated as:
550          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
551          *
552          * present_early_pages is present pages existing within the zone
553          * located on memory available since early boot, excluding hotplugged
554          * memory.
555          *
556          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
557          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
558          * bootmem allocator):
559          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
560          *
561          * cma pages is present pages that are assigned for CMA use
562          * (MIGRATE_CMA).
563          *
564          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
565          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
566          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
567          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
568          * and thresholds.
569          *
570          * Locking rules:
571          *
572          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
573          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
574          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
575          * quite infrequently.
576          *
577          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
578          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
579          * give them a chance of being in the same cacheline.
580          *
581          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
582          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
583          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
584          */
585         atomic_long_t           managed_pages;
586         unsigned long           spanned_pages;
587         unsigned long           present_pages;
588 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
589         unsigned long           present_early_pages;
590 #endif
591 #ifdef CONFIG_CMA
592         unsigned long           cma_pages;
593 #endif
594
595         const char              *name;
596
597 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
598         /*
599          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
600          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
601          * of pageblock. Protected by zone->lock.
602          */
603         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
604 #endif
605
606 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
607         /* see spanned/present_pages for more description */
608         seqlock_t               span_seqlock;
609 #endif
610
611         int initialized;
612
613         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
614         ZONE_PADDING(_pad1_)
615
616         /* free areas of different sizes */
617         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
618
619         /* zone flags, see below */
620         unsigned long           flags;
621
622         /* Primarily protects free_area */
623         spinlock_t              lock;
624
625         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
626         ZONE_PADDING(_pad2_)
627
628         /*
629          * When free pages are below this point, additional steps are taken
630          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
631          * drift allowing watermarks to be breached
632          */
633         unsigned long percpu_drift_mark;
634
635 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
636         /* pfn where compaction free scanner should start */
637         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
638         /* pfn where compaction migration scanner should start */
639         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
640         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
641         unsigned long           compact_init_free_pfn;
642 #endif
643
644 #ifdef CONFIG_COMPACTION
645         /*
646          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
647          * are skipped before trying again. The number attempted since
648          * last failure is tracked with compact_considered.
649          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
650          */
651         unsigned int            compact_considered;
652         unsigned int            compact_defer_shift;
653         int                     compact_order_failed;
654 #endif
655
656 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
657         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
658         bool                    compact_blockskip_flush;
659 #endif
660
661         bool                    contiguous;
662
663         ZONE_PADDING(_pad3_)
664         /* Zone statistics */
665         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
666         atomic_long_t           vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
667 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
668
669 enum pgdat_flags {
670         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
671                                          * many dirty file pages at the tail
672                                          * of the LRU.
673                                          */
674         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
675                                          * many pages under writeback
676                                          */
677         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
678 };
679
680 enum zone_flags {
681         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
682                                          * Cleared when kswapd is woken.
683                                          */
684         ZONE_RECLAIM_ACTIVE,            /* kswapd may be scanning the zone. */
685 };
686
687 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
688 {
689         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
690 }
691
692 static inline unsigned long zone_cma_pages(struct zone *zone)
693 {
694 #ifdef CONFIG_CMA
695         return zone->cma_pages;
696 #else
697         return 0;
698 #endif
699 }
700
701 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
702 {
703         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
704 }
705
706 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
707 {
708         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
709 }
710
711 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
712 {
713         return zone->initialized;
714 }
715
716 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
717 {
718         return zone->spanned_pages == 0;
719 }
720
721 /*
722  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
723  * intersection with the given zone
724  */
725 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
726                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
727 {
728         if (zone_is_empty(zone))
729                 return false;
730         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
731             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
732                 return false;
733
734         return true;
735 }
736
737 /*
738  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
739  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
740  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
741  */
742 #define DEF_PRIORITY 12
743
744 /* Maximum number of zones on a zonelist */
745 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
746
747 enum {
748         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
749 #ifdef CONFIG_NUMA
750         /*
751          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
752          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
753          */
754         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
755 #endif
756         MAX_ZONELISTS
757 };
758
759 /*
760  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
761  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
762  */
763 struct zoneref {
764         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
765         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
766 };
767
768 /*
769  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
770  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
771  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
772  * priority.
773  *
774  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
775  * of the entry being read. Helper functions to access information given
776  * a struct zoneref are
777  *
778  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
779  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
780  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
781  */
782 struct zonelist {
783         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
784 };
785
786 /*
787  * The array of struct pages for flatmem.
788  * It must be declared for SPARSEMEM as well because there are configurations
789  * that rely on that.
790  */
791 extern struct page *mem_map;
792
793 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
794 struct deferred_split {
795         spinlock_t split_queue_lock;
796         struct list_head split_queue;
797         unsigned long split_queue_len;
798 };
799 #endif
800
801 /*
802  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
803  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
804  * describes the whole memory.
805  *
806  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
807  * per-zone basis.
808  */
809 typedef struct pglist_data {
810         /*
811          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
812          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
813          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
814          */
815         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
816
817         /*
818          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
819          * Generally the first zones will be references to this node's
820          * node_zones.
821          */
822         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
823
824         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
825 #ifdef CONFIG_FLATMEM   /* means !SPARSEMEM */
826         struct page *node_mem_map;
827 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
828         struct page_ext *node_page_ext;
829 #endif
830 #endif
831 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
832         /*
833          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
834          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
835          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
836          * init.
837          *
838          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
839          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
840          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
841          *
842          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
843          */
844         spinlock_t node_size_lock;
845 #endif
846         unsigned long node_start_pfn;
847         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
848         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
849                                              range, including holes */
850         int node_id;
851         wait_queue_head_t kswapd_wait;
852         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
853
854         /* workqueues for throttling reclaim for different reasons. */
855         wait_queue_head_t reclaim_wait[NR_VMSCAN_THROTTLE];
856
857         atomic_t nr_writeback_throttled;/* nr of writeback-throttled tasks */
858         unsigned long nr_reclaim_start; /* nr pages written while throttled
859                                          * when throttling started. */
860         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
861                                            mem_hotplug_begin/end() */
862         int kswapd_order;
863         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
864
865         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
866
867 #ifdef CONFIG_COMPACTION
868         int kcompactd_max_order;
869         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
870         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
871         struct task_struct *kcompactd;
872         bool proactive_compact_trigger;
873 #endif
874         /*
875          * This is a per-node reserve of pages that are not available
876          * to userspace allocations.
877          */
878         unsigned long           totalreserve_pages;
879
880 #ifdef CONFIG_NUMA
881         /*
882          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
883          */
884         unsigned long           min_unmapped_pages;
885         unsigned long           min_slab_pages;
886 #endif /* CONFIG_NUMA */
887
888         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
889         ZONE_PADDING(_pad1_)
890
891 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
892         /*
893          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
894          * is the first PFN that needs to be initialised.
895          */
896         unsigned long first_deferred_pfn;
897 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
898
899 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
900         struct deferred_split deferred_split_queue;
901 #endif
902
903         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
904
905         /*
906          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
907          *
908          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
909          */
910         struct lruvec           __lruvec;
911
912         unsigned long           flags;
913
914         ZONE_PADDING(_pad2_)
915
916         /* Per-node vmstats */
917         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
918         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
919 } pg_data_t;
920
921 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
922 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
923 #ifdef CONFIG_FLATMEM
924 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
925 #else
926 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
927 #endif
928 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
929
930 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
931 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
932
933 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
934 {
935         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
936 }
937
938 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
939 {
940         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
941 }
942
943 #include <linux/memory_hotplug.h>
944
945 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
946 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
947                    enum zone_type highest_zoneidx);
948 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
949                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
950                          long free_pages);
951 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
952                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
953                 unsigned int alloc_flags);
954 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
955                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
956 /*
957  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
958  * the platform statically or via memory hotplug interface.
959  */
960 enum meminit_context {
961         MEMINIT_EARLY,
962         MEMINIT_HOTPLUG,
963 };
964
965 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
966                                      unsigned long size);
967
968 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
969
970 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
971 {
972 #ifdef CONFIG_MEMCG
973         return lruvec->pgdat;
974 #else
975         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
976 #endif
977 }
978
979 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
980 int local_memory_node(int node_id);
981 #else
982 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
983 #endif
984
985 /*
986  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
987  */
988 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
989
990 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
991 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
992 {
993         return zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE;
994 }
995 #else
996 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
997 {
998         return false;
999 }
1000 #endif
1001
1002 /*
1003  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
1004  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
1005  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
1006  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
1007  */
1008 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
1009 {
1010         return zone_managed_pages(zone);
1011 }
1012
1013 /* Returns true if a zone has memory */
1014 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
1015 {
1016         return zone->present_pages;
1017 }
1018
1019 #ifdef CONFIG_NUMA
1020 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1021 {
1022         return zone->node;
1023 }
1024
1025 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
1026 {
1027         zone->node = nid;
1028 }
1029 #else
1030 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1031 {
1032         return 0;
1033 }
1034
1035 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
1036 #endif
1037
1038 extern int movable_zone;
1039
1040 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
1041 {
1042 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1043         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
1044                 (idx == ZONE_MOVABLE && movable_zone == ZONE_HIGHMEM));
1045 #else
1046         return 0;
1047 #endif
1048 }
1049
1050 /**
1051  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
1052  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
1053  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
1054  * @zone: pointer to struct zone variable
1055  * Return: 1 for a highmem zone, 0 otherwise
1056  */
1057 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
1058 {
1059 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1060         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
1061 #else
1062         return 0;
1063 #endif
1064 }
1065
1066 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
1067 struct ctl_table;
1068
1069 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
1070                 loff_t *);
1071 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1072                 size_t *, loff_t *);
1073 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
1074 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1075                 size_t *, loff_t *);
1076 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1077                 void *, size_t *, loff_t *);
1078 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1079                 void *, size_t *, loff_t *);
1080 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1081                 void *, size_t *, loff_t *);
1082 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
1083                 void *, size_t *, loff_t *);
1084 extern int percpu_pagelist_high_fraction;
1085 extern char numa_zonelist_order[];
1086 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1087
1088 #ifndef CONFIG_NUMA
1089
1090 extern struct pglist_data contig_page_data;
1091 static inline struct pglist_data *NODE_DATA(int nid)
1092 {
1093         return &contig_page_data;
1094 }
1095 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
1096
1097 #else /* CONFIG_NUMA */
1098
1099 #include <asm/mmzone.h>
1100
1101 #endif /* !CONFIG_NUMA */
1102
1103 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
1104 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
1105 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
1106
1107 /**
1108  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1109  * @pgdat: pointer to a pg_data_t variable
1110  */
1111 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1112         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1113              pgdat;                                     \
1114              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1115 /**
1116  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1117  * @zone: pointer to struct zone variable
1118  *
1119  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1120  * fills it in.
1121  */
1122 #define for_each_zone(zone)                             \
1123         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1124              zone;                                      \
1125              zone = next_zone(zone))
1126
1127 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1128         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1129              zone;                                      \
1130              zone = next_zone(zone))                    \
1131                 if (!populated_zone(zone))              \
1132                         ; /* do nothing */              \
1133                 else
1134
1135 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1136 {
1137         return zoneref->zone;
1138 }
1139
1140 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1141 {
1142         return zoneref->zone_idx;
1143 }
1144
1145 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1146 {
1147         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1148 }
1149
1150 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1151                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1152                                         nodemask_t *nodes);
1153
1154 /**
1155  * 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
1156  * @z: The cursor used as a starting point for the search
1157  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1158  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1159  *
1160  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1161  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1162  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1163  * being examined. It should be advanced by one before calling
1164  * next_zones_zonelist again.
1165  *
1166  * Return: the next zone at or below highest_zoneidx within the allowed
1167  * nodemask using a cursor within a zonelist as a starting point
1168  */
1169 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1170                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1171                                         nodemask_t *nodes)
1172 {
1173         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1174                 return z;
1175         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1176 }
1177
1178 /**
1179  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1180  * @zonelist: The zonelist to search for a suitable zone
1181  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1182  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1183  *
1184  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1185  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1186  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1187  * one before calling.
1188  *
1189  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1190  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1191  * update due to cpuset modification.
1192  *
1193  * Return: Zoneref pointer for the first suitable zone found
1194  */
1195 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1196                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1197                                         nodemask_t *nodes)
1198 {
1199         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1200                                                         highest_zoneidx, nodes);
1201 }
1202
1203 /**
1204  * 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
1205  * @zone: The current zone in the iterator
1206  * @z: The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1207  * @zlist: The zonelist being iterated
1208  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1209  * @nodemask: Nodemask allowed by the allocator
1210  *
1211  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1212  * within a given nodemask
1213  */
1214 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1215         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1216                 zone;                                                   \
1217                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1218                         zone = zonelist_zone(z))
1219
1220 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1221         for (zone = z->zone;    \
1222                 zone;                                                   \
1223                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1224                         zone = zonelist_zone(z))
1225
1226
1227 /**
1228  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1229  * @zone: The current zone in the iterator
1230  * @z: The current pointer within zonelist->zones being iterated
1231  * @zlist: The zonelist being iterated
1232  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1233  *
1234  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1235  */
1236 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1237         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1238
1239 /* Whether the 'nodes' are all movable nodes */
1240 static inline bool movable_only_nodes(nodemask_t *nodes)
1241 {
1242         struct zonelist *zonelist;
1243         struct zoneref *z;
1244         int nid;
1245
1246         if (nodes_empty(*nodes))
1247                 return false;
1248
1249         /*
1250          * We can chose arbitrary node from the nodemask to get a
1251          * zonelist as they are interlinked. We just need to find
1252          * at least one zone that can satisfy kernel allocations.
1253          */
1254         nid = first_node(*nodes);
1255         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
1256         z = first_zones_zonelist(zonelist, ZONE_NORMAL, nodes);
1257         return (!z->zone) ? true : false;
1258 }
1259
1260
1261 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1262 #include <asm/sparsemem.h>
1263 #endif
1264
1265 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1266 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1267 #endif
1268
1269 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1270
1271 /*
1272  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1273  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1274  */
1275 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1276 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1277
1278 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1279
1280 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1281 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1282
1283 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1284         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1285
1286 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1287 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1288 #endif
1289
1290 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1291 {
1292         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1293 }
1294 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1295 {
1296         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1297 }
1298
1299 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1300 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1301
1302 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1303 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1304
1305 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1306 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1307 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1308
1309 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1310 #error Subsection size exceeds section size
1311 #else
1312 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1313 #endif
1314
1315 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1316 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1317
1318 struct mem_section_usage {
1319 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1320         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1321 #endif
1322         /* See declaration of similar field in struct zone */
1323         unsigned long pageblock_flags[0];
1324 };
1325
1326 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1327
1328 struct page;
1329 struct page_ext;
1330 struct mem_section {
1331         /*
1332          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1333          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1334          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1335          *
1336          * Additionally during early boot we encode node id of
1337          * the location of the section here to guide allocation.
1338          * (see sparse.c::memory_present())
1339          *
1340          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1341          * before using it wrong.
1342          */
1343         unsigned long section_mem_map;
1344
1345         struct mem_section_usage *usage;
1346 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1347         /*
1348          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1349          * section. (see page_ext.h about this.)
1350          */
1351         struct page_ext *page_ext;
1352         unsigned long pad;
1353 #endif
1354         /*
1355          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1356          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1357          */
1358 };
1359
1360 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1361 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1362 #else
1363 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1364 #endif
1365
1366 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1367 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1368 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1369
1370 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1371 extern struct mem_section **mem_section;
1372 #else
1373 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1374 #endif
1375
1376 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1377 {
1378         return ms->usage->pageblock_flags;
1379 }
1380
1381 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1382 {
1383 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1384         if (!mem_section)
1385                 return NULL;
1386 #endif
1387         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1388                 return NULL;
1389         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1390 }
1391 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1392
1393 /*
1394  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1395  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1396  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1397  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1398  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1399  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1400  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1401  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1402  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1403  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1404  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1405  */
1406 #define SECTION_MARKED_PRESENT          (1UL<<0)
1407 #define SECTION_HAS_MEM_MAP             (1UL<<1)
1408 #define SECTION_IS_ONLINE               (1UL<<2)
1409 #define SECTION_IS_EARLY                (1UL<<3)
1410 #define SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE       (1UL<<4)
1411 #define SECTION_MAP_LAST_BIT            (1UL<<5)
1412 #define SECTION_MAP_MASK                (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1413 #define SECTION_NID_SHIFT               6
1414
1415 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1416 {
1417         unsigned long map = section->section_mem_map;
1418         map &= SECTION_MAP_MASK;
1419         return (struct page *)map;
1420 }
1421
1422 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1423 {
1424         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1425 }
1426
1427 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1428 {
1429         return present_section(__nr_to_section(nr));
1430 }
1431
1432 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1433 {
1434         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1435 }
1436
1437 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1438 {
1439         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1440 }
1441
1442 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1443 {
1444         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1445 }
1446
1447 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1448 {
1449         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1450 }
1451
1452 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1453 {
1454         unsigned long flags = SECTION_IS_ONLINE | SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE;
1455
1456         return section && ((section->section_mem_map & flags) == flags);
1457 }
1458
1459 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1460 {
1461         return online_section(__nr_to_section(nr));
1462 }
1463
1464 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1465 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1466 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1467 #endif
1468
1469 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1470 {
1471         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1472 }
1473
1474 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1475
1476 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1477 {
1478         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1479 }
1480
1481 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1482 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1483 {
1484         int idx = subsection_map_index(pfn);
1485
1486         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1487 }
1488 #else
1489 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1490 {
1491         return 1;
1492 }
1493 #endif
1494
1495 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1496 /**
1497  * pfn_valid - check if there is a valid memory map entry for a PFN
1498  * @pfn: the page frame number to check
1499  *
1500  * Check if there is a valid memory map entry aka struct page for the @pfn.
1501  * Note, that availability of the memory map entry does not imply that
1502  * there is actual usable memory at that @pfn. The struct page may
1503  * represent a hole or an unusable page frame.
1504  *
1505  * Return: 1 for PFNs that have memory map entries and 0 otherwise
1506  */
1507 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1508 {
1509         struct mem_section *ms;
1510
1511         /*
1512          * Ensure the upper PAGE_SHIFT bits are clear in the
1513          * pfn. Else it might lead to false positives when
1514          * some of the upper bits are set, but the lower bits
1515          * match a valid pfn.
1516          */
1517         if (PHYS_PFN(PFN_PHYS(pfn)) != pfn)
1518                 return 0;
1519
1520         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1521                 return 0;
1522         ms = __pfn_to_section(pfn);
1523         if (!valid_section(ms))
1524                 return 0;
1525         /*
1526          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1527          * the entire section-sized span.
1528          */
1529         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1530 }
1531 #endif
1532
1533 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1534 {
1535         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1536                 return 0;
1537         return present_section(__pfn_to_section(pfn));
1538 }
1539
1540 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1541 {
1542         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1543                 if (present_section_nr(section_nr))
1544                         return section_nr;
1545         }
1546
1547         return -1;
1548 }
1549
1550 /*
1551  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1552  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1553  * this restriction.
1554  */
1555 #ifdef CONFIG_NUMA
1556 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1557 ({                                                                      \
1558         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1559         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1560 })
1561 #else
1562 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1563 #endif
1564
1565 void sparse_init(void);
1566 #else
1567 #define sparse_init()   do {} while (0)
1568 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1569 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1570 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1571 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1572
1573 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1574 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1575 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */