Merge tag 'core-rcu-2020-12-14' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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_BASE,
177         WORKINGSET_REFAULT_ANON = WORKINGSET_REFAULT_BASE,
178         WORKINGSET_REFAULT_FILE,
179         WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
180         WORKINGSET_ACTIVATE_ANON = WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
181         WORKINGSET_ACTIVATE_FILE,
182         WORKINGSET_RESTORE_BASE,
183         WORKINGSET_RESTORE_ANON = WORKINGSET_RESTORE_BASE,
184         WORKINGSET_RESTORE_FILE,
185         WORKINGSET_NODERECLAIM,
186         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
187         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
188                            only modified from process context */
189         NR_FILE_PAGES,
190         NR_FILE_DIRTY,
191         NR_WRITEBACK,
192         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
193         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
194         NR_SHMEM_THPS,
195         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
196         NR_FILE_THPS,
197         NR_FILE_PMDMAPPED,
198         NR_ANON_THPS,
199         NR_VMSCAN_WRITE,
200         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
201         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
202         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
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_VM_NODE_STAT_ITEMS
211 };
212
213 /*
214  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
215  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
216  * might be different.
217  */
218 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
219 {
220         /*
221          * Global and per-node slab counters track slab pages.
222          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
223          * Internally values are stored in pages.
224          *
225          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
226          * by individual slab objects. These counters are actually
227          * byte-precise.
228          */
229         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
230                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
231 }
232
233 /*
234  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
235  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
236  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
237  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
238  *
239  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
240  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
241  */
242 #define LRU_BASE 0
243 #define LRU_ACTIVE 1
244 #define LRU_FILE 2
245
246 enum lru_list {
247         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
248         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
249         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
250         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
251         LRU_UNEVICTABLE,
252         NR_LRU_LISTS
253 };
254
255 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
256
257 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
258
259 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
260 {
261         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
262 }
263
264 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
265 {
266         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
267 }
268
269 #define ANON_AND_FILE 2
270
271 enum lruvec_flags {
272         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
273                                          * backed by a congested BDI
274                                          */
275 };
276
277 struct lruvec {
278         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
279         /*
280          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
281          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
282          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
283          */
284         unsigned long                   anon_cost;
285         unsigned long                   file_cost;
286         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
287         atomic_long_t                   nonresident_age;
288         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
289         unsigned long                   refaults[ANON_AND_FILE];
290         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
291         unsigned long                   flags;
292 #ifdef CONFIG_MEMCG
293         struct pglist_data *pgdat;
294 #endif
295 };
296
297 /* Isolate unmapped pages */
298 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
299 /* Isolate for asynchronous migration */
300 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
301 /* Isolate unevictable pages */
302 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
303
304 /* LRU Isolation modes. */
305 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
306
307 enum zone_watermarks {
308         WMARK_MIN,
309         WMARK_LOW,
310         WMARK_HIGH,
311         NR_WMARK
312 };
313
314 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
315 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
316 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
317 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
318
319 struct per_cpu_pages {
320         int count;              /* number of pages in the list */
321         int high;               /* high watermark, emptying needed */
322         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
323
324         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
325         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
326 };
327
328 struct per_cpu_pageset {
329         struct per_cpu_pages pcp;
330 #ifdef CONFIG_NUMA
331         s8 expire;
332         u16 vm_numa_stat_diff[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
333 #endif
334 #ifdef CONFIG_SMP
335         s8 stat_threshold;
336         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
337 #endif
338 };
339
340 struct per_cpu_nodestat {
341         s8 stat_threshold;
342         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
343 };
344
345 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
346
347 enum zone_type {
348         /*
349          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
350          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
351          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
352          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
353          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
354          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
355          * platforms may need both zones as they support peripherals with
356          * different DMA addressing limitations.
357          */
358 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
359         ZONE_DMA,
360 #endif
361 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
362         ZONE_DMA32,
363 #endif
364         /*
365          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
366          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
367          * transfers to all addressable memory.
368          */
369         ZONE_NORMAL,
370 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
371         /*
372          * A memory area that is only addressable by the kernel through
373          * mapping portions into its own address space. This is for example
374          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
375          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
376          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
377          * access.
378          */
379         ZONE_HIGHMEM,
380 #endif
381         /*
382          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
383          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
384          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
385          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
386          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
387          *
388          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
389          *    essentially turn such pages unmovable. Memory offlining might
390          *    retry a long time.
391          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
392          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
393          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
394          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
395          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
396          *    for example, if we have sections that are only partially
397          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
398          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
399          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
400          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
401          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
402          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
403          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
404          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
405          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
406          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
407          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
408          *    of memory unplug in virtio-mem).
409          *
410          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
411          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
412          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
413          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
414          * there can be false negatives).
415          */
416         ZONE_MOVABLE,
417 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
418         ZONE_DEVICE,
419 #endif
420         __MAX_NR_ZONES
421
422 };
423
424 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
425
426 #define ASYNC_AND_SYNC 2
427
428 struct zone {
429         /* Read-mostly fields */
430
431         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
432         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
433         unsigned long watermark_boost;
434
435         unsigned long nr_reserved_highatomic;
436
437         /*
438          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
439          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
440          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
441          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
442          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
443          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
444          * changes.
445          */
446         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
447
448 #ifdef CONFIG_NUMA
449         int node;
450 #endif
451         struct pglist_data      *zone_pgdat;
452         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
453
454 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
455         /*
456          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
457          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
458          */
459         unsigned long           *pageblock_flags;
460 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
461
462         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
463         unsigned long           zone_start_pfn;
464
465         /*
466          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
467          * holes, which is calculated as:
468          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
469          *
470          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
471          * is calculated as:
472          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
473          *
474          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
475          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
476          * bootmem allocator):
477          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
478          *
479          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
480          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
481          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
482          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
483          * and thresholds.
484          *
485          * Locking rules:
486          *
487          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
488          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
489          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
490          * quite infrequently.
491          *
492          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
493          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
494          * give them a chance of being in the same cacheline.
495          *
496          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
497          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
498          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
499          */
500         atomic_long_t           managed_pages;
501         unsigned long           spanned_pages;
502         unsigned long           present_pages;
503
504         const char              *name;
505
506 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
507         /*
508          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
509          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
510          * of pageblock. Protected by zone->lock.
511          */
512         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
513 #endif
514
515 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
516         /* see spanned/present_pages for more description */
517         seqlock_t               span_seqlock;
518 #endif
519
520         int initialized;
521
522         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
523         ZONE_PADDING(_pad1_)
524
525         /* free areas of different sizes */
526         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
527
528         /* zone flags, see below */
529         unsigned long           flags;
530
531         /* Primarily protects free_area */
532         spinlock_t              lock;
533
534         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
535         ZONE_PADDING(_pad2_)
536
537         /*
538          * When free pages are below this point, additional steps are taken
539          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
540          * drift allowing watermarks to be breached
541          */
542         unsigned long percpu_drift_mark;
543
544 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
545         /* pfn where compaction free scanner should start */
546         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
547         /* pfn where compaction migration scanner should start */
548         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
549         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
550         unsigned long           compact_init_free_pfn;
551 #endif
552
553 #ifdef CONFIG_COMPACTION
554         /*
555          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
556          * are skipped before trying again. The number attempted since
557          * last failure is tracked with compact_considered.
558          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
559          */
560         unsigned int            compact_considered;
561         unsigned int            compact_defer_shift;
562         int                     compact_order_failed;
563 #endif
564
565 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
566         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
567         bool                    compact_blockskip_flush;
568 #endif
569
570         bool                    contiguous;
571
572         ZONE_PADDING(_pad3_)
573         /* Zone statistics */
574         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
575         atomic_long_t           vm_numa_stat[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
576 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
577
578 enum pgdat_flags {
579         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
580                                          * many dirty file pages at the tail
581                                          * of the LRU.
582                                          */
583         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
584                                          * many pages under writeback
585                                          */
586         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
587 };
588
589 enum zone_flags {
590         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
591                                          * Cleared when kswapd is woken.
592                                          */
593 };
594
595 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
596 {
597         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
598 }
599
600 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
601 {
602         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
603 }
604
605 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
606 {
607         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
608 }
609
610 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
611 {
612         return zone->initialized;
613 }
614
615 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
616 {
617         return zone->spanned_pages == 0;
618 }
619
620 /*
621  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
622  * intersection with the given zone
623  */
624 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
625                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
626 {
627         if (zone_is_empty(zone))
628                 return false;
629         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
630             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
631                 return false;
632
633         return true;
634 }
635
636 /*
637  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
638  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
639  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
640  */
641 #define DEF_PRIORITY 12
642
643 /* Maximum number of zones on a zonelist */
644 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
645
646 enum {
647         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
648 #ifdef CONFIG_NUMA
649         /*
650          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
651          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
652          */
653         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
654 #endif
655         MAX_ZONELISTS
656 };
657
658 /*
659  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
660  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
661  */
662 struct zoneref {
663         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
664         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
665 };
666
667 /*
668  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
669  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
670  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
671  * priority.
672  *
673  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
674  * of the entry being read. Helper functions to access information given
675  * a struct zoneref are
676  *
677  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
678  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
679  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
680  */
681 struct zonelist {
682         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
683 };
684
685 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
686 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
687 extern struct page *mem_map;
688 #endif
689
690 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
691 struct deferred_split {
692         spinlock_t split_queue_lock;
693         struct list_head split_queue;
694         unsigned long split_queue_len;
695 };
696 #endif
697
698 /*
699  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
700  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
701  * describes the whole memory.
702  *
703  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
704  * per-zone basis.
705  */
706 typedef struct pglist_data {
707         /*
708          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
709          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
710          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
711          */
712         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
713
714         /*
715          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
716          * Generally the first zones will be references to this node's
717          * node_zones.
718          */
719         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
720
721         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
722 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
723         struct page *node_mem_map;
724 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
725         struct page_ext *node_page_ext;
726 #endif
727 #endif
728 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
729         /*
730          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
731          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
732          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
733          * init.
734          *
735          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
736          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
737          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
738          *
739          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
740          */
741         spinlock_t node_size_lock;
742 #endif
743         unsigned long node_start_pfn;
744         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
745         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
746                                              range, including holes */
747         int node_id;
748         wait_queue_head_t kswapd_wait;
749         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
750         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
751                                            mem_hotplug_begin/end() */
752         int kswapd_order;
753         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
754
755         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
756
757 #ifdef CONFIG_COMPACTION
758         int kcompactd_max_order;
759         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
760         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
761         struct task_struct *kcompactd;
762 #endif
763         /*
764          * This is a per-node reserve of pages that are not available
765          * to userspace allocations.
766          */
767         unsigned long           totalreserve_pages;
768
769 #ifdef CONFIG_NUMA
770         /*
771          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
772          */
773         unsigned long           min_unmapped_pages;
774         unsigned long           min_slab_pages;
775 #endif /* CONFIG_NUMA */
776
777         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
778         ZONE_PADDING(_pad1_)
779         spinlock_t              lru_lock;
780
781 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
782         /*
783          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
784          * is the first PFN that needs to be initialised.
785          */
786         unsigned long first_deferred_pfn;
787 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
788
789 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
790         struct deferred_split deferred_split_queue;
791 #endif
792
793         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
794
795         /*
796          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
797          *
798          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
799          */
800         struct lruvec           __lruvec;
801
802         unsigned long           flags;
803
804         ZONE_PADDING(_pad2_)
805
806         /* Per-node vmstats */
807         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
808         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
809 } pg_data_t;
810
811 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
812 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
813 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
814 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
815 #else
816 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
817 #endif
818 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
819
820 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
821 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
822
823 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
824 {
825         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
826 }
827
828 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
829 {
830         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
831 }
832
833 #include <linux/memory_hotplug.h>
834
835 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
836 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
837                    enum zone_type highest_zoneidx);
838 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
839                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
840                          long free_pages);
841 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
842                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
843                 unsigned int alloc_flags);
844 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
845                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
846 /*
847  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
848  * the platform statically or via memory hotplug interface.
849  */
850 enum meminit_context {
851         MEMINIT_EARLY,
852         MEMINIT_HOTPLUG,
853 };
854
855 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
856                                      unsigned long size);
857
858 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
859
860 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
861 {
862 #ifdef CONFIG_MEMCG
863         return lruvec->pgdat;
864 #else
865         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
866 #endif
867 }
868
869 extern unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx);
870
871 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
872 int local_memory_node(int node_id);
873 #else
874 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
875 #endif
876
877 /*
878  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
879  */
880 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
881
882 /*
883  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
884  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
885  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
886  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
887  */
888 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
889 {
890         return zone_managed_pages(zone);
891 }
892
893 /* Returns true if a zone has memory */
894 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
895 {
896         return zone->present_pages;
897 }
898
899 #ifdef CONFIG_NUMA
900 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
901 {
902         return zone->node;
903 }
904
905 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
906 {
907         zone->node = nid;
908 }
909 #else
910 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
911 {
912         return 0;
913 }
914
915 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
916 #endif
917
918 extern int movable_zone;
919
920 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
921 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
922 {
923 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
924         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
925 #else
926         return (ZONE_MOVABLE - 1) == ZONE_HIGHMEM;
927 #endif
928 }
929 #endif
930
931 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
932 {
933 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
934         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
935                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
936 #else
937         return 0;
938 #endif
939 }
940
941 /**
942  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
943  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
944  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
945  * @zone - pointer to struct zone variable
946  */
947 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
948 {
949 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
950         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
951 #else
952         return 0;
953 #endif
954 }
955
956 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
957 struct ctl_table;
958
959 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
960                 loff_t *);
961 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
962                 size_t *, loff_t *);
963 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
964 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
965                 size_t *, loff_t *);
966 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
967                 void *, size_t *, loff_t *);
968 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
969                 void *, size_t *, loff_t *);
970 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
971                 void *, size_t *, loff_t *);
972 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
973                 void *, size_t *, loff_t *);
974 extern int percpu_pagelist_fraction;
975 extern char numa_zonelist_order[];
976 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
977
978 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
979
980 extern struct pglist_data contig_page_data;
981 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
982 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
983
984 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
985
986 #include <asm/mmzone.h>
987
988 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
989
990 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
991 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
992 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
993
994 /**
995  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
996  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
997  */
998 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
999         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1000              pgdat;                                     \
1001              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1002 /**
1003  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1004  * @zone - pointer to struct zone variable
1005  *
1006  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1007  * fills it in.
1008  */
1009 #define for_each_zone(zone)                             \
1010         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1011              zone;                                      \
1012              zone = next_zone(zone))
1013
1014 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1015         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1016              zone;                                      \
1017              zone = next_zone(zone))                    \
1018                 if (!populated_zone(zone))              \
1019                         ; /* do nothing */              \
1020                 else
1021
1022 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1023 {
1024         return zoneref->zone;
1025 }
1026
1027 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1028 {
1029         return zoneref->zone_idx;
1030 }
1031
1032 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1033 {
1034         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1035 }
1036
1037 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1038                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1039                                         nodemask_t *nodes);
1040
1041 /**
1042  * 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
1043  * @z - The cursor used as a starting point for the search
1044  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1045  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1046  *
1047  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1048  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1049  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1050  * being examined. It should be advanced by one before calling
1051  * next_zones_zonelist again.
1052  */
1053 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1054                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1055                                         nodemask_t *nodes)
1056 {
1057         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1058                 return z;
1059         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1060 }
1061
1062 /**
1063  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1064  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
1065  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1066  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1067  * @return - Zoneref pointer for the first suitable zone found (see below)
1068  *
1069  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1070  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1071  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1072  * one before calling.
1073  *
1074  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1075  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1076  * update due to cpuset modification.
1077  */
1078 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1079                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1080                                         nodemask_t *nodes)
1081 {
1082         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1083                                                         highest_zoneidx, nodes);
1084 }
1085
1086 /**
1087  * 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
1088  * @zone - The current zone in the iterator
1089  * @z - The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1090  * @zlist - The zonelist being iterated
1091  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1092  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
1093  *
1094  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1095  * within a given nodemask
1096  */
1097 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1098         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1099                 zone;                                                   \
1100                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1101                         zone = zonelist_zone(z))
1102
1103 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1104         for (zone = z->zone;    \
1105                 zone;                                                   \
1106                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1107                         zone = zonelist_zone(z))
1108
1109
1110 /**
1111  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1112  * @zone - The current zone in the iterator
1113  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
1114  * @zlist - The zonelist being iterated
1115  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1116  *
1117  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1118  */
1119 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1120         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1121
1122 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1123 #include <asm/sparsemem.h>
1124 #endif
1125
1126 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1127 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1128 #endif
1129
1130 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1131
1132 /*
1133  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1134  *
1135  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1136  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1137  */
1138 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1139 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1140
1141 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1142
1143 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1144 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1145
1146 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1147         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1148
1149 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1150 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1151 #endif
1152
1153 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1154 {
1155         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1156 }
1157 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1158 {
1159         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1160 }
1161
1162 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1163 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1164
1165 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1166 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1167
1168 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1169 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1170 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1171
1172 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1173 #error Subsection size exceeds section size
1174 #else
1175 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1176 #endif
1177
1178 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1179 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1180
1181 struct mem_section_usage {
1182 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1183         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1184 #endif
1185         /* See declaration of similar field in struct zone */
1186         unsigned long pageblock_flags[0];
1187 };
1188
1189 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1190
1191 struct page;
1192 struct page_ext;
1193 struct mem_section {
1194         /*
1195          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1196          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1197          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1198          *
1199          * Additionally during early boot we encode node id of
1200          * the location of the section here to guide allocation.
1201          * (see sparse.c::memory_present())
1202          *
1203          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1204          * before using it wrong.
1205          */
1206         unsigned long section_mem_map;
1207
1208         struct mem_section_usage *usage;
1209 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1210         /*
1211          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1212          * section. (see page_ext.h about this.)
1213          */
1214         struct page_ext *page_ext;
1215         unsigned long pad;
1216 #endif
1217         /*
1218          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1219          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1220          */
1221 };
1222
1223 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1224 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1225 #else
1226 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1227 #endif
1228
1229 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1230 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1231 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1232
1233 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1234 extern struct mem_section **mem_section;
1235 #else
1236 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1237 #endif
1238
1239 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1240 {
1241         return ms->usage->pageblock_flags;
1242 }
1243
1244 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1245 {
1246 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1247         if (!mem_section)
1248                 return NULL;
1249 #endif
1250         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1251                 return NULL;
1252         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1253 }
1254 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1255 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1256
1257 /*
1258  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1259  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1260  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1261  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1262  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1263  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1264  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1265  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1266  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1267  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1268  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1269  */
1270 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1271 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1272 #define SECTION_IS_ONLINE       (1UL<<2)
1273 #define SECTION_IS_EARLY        (1UL<<3)
1274 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<4)
1275 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1276 #define SECTION_NID_SHIFT       3
1277
1278 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1279 {
1280         unsigned long map = section->section_mem_map;
1281         map &= SECTION_MAP_MASK;
1282         return (struct page *)map;
1283 }
1284
1285 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1286 {
1287         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1288 }
1289
1290 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1291 {
1292         return present_section(__nr_to_section(nr));
1293 }
1294
1295 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1296 {
1297         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1298 }
1299
1300 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1301 {
1302         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1303 }
1304
1305 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1306 {
1307         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1308 }
1309
1310 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1311 {
1312         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1313 }
1314
1315 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1316 {
1317         return online_section(__nr_to_section(nr));
1318 }
1319
1320 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1321 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1322 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1323 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1324 #endif
1325 #endif
1326
1327 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1328 {
1329         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1330 }
1331
1332 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1333
1334 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1335 {
1336         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1337 }
1338
1339 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1340 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1341 {
1342         int idx = subsection_map_index(pfn);
1343
1344         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1345 }
1346 #else
1347 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1348 {
1349         return 1;
1350 }
1351 #endif
1352
1353 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1354 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1355 {
1356         struct mem_section *ms;
1357
1358         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1359                 return 0;
1360         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1361         if (!valid_section(ms))
1362                 return 0;
1363         /*
1364          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1365          * the entire section-sized span.
1366          */
1367         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1368 }
1369 #endif
1370
1371 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1372 {
1373         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1374                 return 0;
1375         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1376 }
1377
1378 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1379 {
1380         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1381                 if (present_section_nr(section_nr))
1382                         return section_nr;
1383         }
1384
1385         return -1;
1386 }
1387
1388 /*
1389  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1390  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1391  * this restriction.
1392  */
1393 #ifdef CONFIG_NUMA
1394 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1395 ({                                                                      \
1396         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1397         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1398 })
1399 #else
1400 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1401 #endif
1402
1403 void sparse_init(void);
1404 #else
1405 #define sparse_init()   do {} while (0)
1406 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1407 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1408 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1409 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1410
1411 /*
1412  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1413  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1414  * may treat start/end as pfns or sections.
1415  */
1416 struct mminit_pfnnid_cache {
1417         unsigned long last_start;
1418         unsigned long last_end;
1419         int last_nid;
1420 };
1421
1422 /*
1423  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1424  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1425  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1426  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1427  */
1428 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1429 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1430 #else
1431 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1432 #endif
1433
1434 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1435 /*
1436  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1437  * associated with it or not. This means that a struct page exists for this
1438  * pfn. The caller cannot assume the page is fully initialized in general.
1439  * Hotplugable pages might not have been onlined yet. pfn_to_online_page()
1440  * will ensure the struct page is fully online and initialized. Special pages
1441  * (e.g. ZONE_DEVICE) are never onlined and should be treated accordingly.
1442  *
1443  * In FLATMEM, it is expected that holes always have valid memmap as long as
1444  * there is valid PFNs either side of the hole. In SPARSEMEM, it is assumed
1445  * that a valid section has a memmap for the entire section.
1446  *
1447  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1448  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1449  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1450  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1451  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1452  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1453  * of the full memmap are extremely rare.
1454  */
1455 bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1456                                         struct page *page, struct zone *zone);
1457 #else
1458 static inline bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1459                                         struct page *page, struct zone *zone)
1460 {
1461         return true;
1462 }
1463 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1464
1465 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1466 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1467 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */