mm: memcg: prepare for byte-sized vmstat items
[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 NR_MIGRATETYPE_BITS (PB_migrate_end - PB_migrate + 1)
92 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << NR_MIGRATETYPE_BITS) - 1)
93
94 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
95         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page),                \
96                         PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK)
97
98 struct free_area {
99         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
100         unsigned long           nr_free;
101 };
102
103 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
104                                             int migratetype)
105 {
106         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
107                                         struct page, lru);
108 }
109
110 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
111 {
112         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
113 }
114
115 struct pglist_data;
116
117 /*
118  * zone->lock and the zone lru_lock are two of the hottest locks in the kernel.
119  * So add a wild amount of padding here to ensure that they fall into separate
120  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
121  * consumption is not a concern here.
122  */
123 #if defined(CONFIG_SMP)
124 struct zone_padding {
125         char x[0];
126 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
127 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
128 #else
129 #define ZONE_PADDING(name)
130 #endif
131
132 #ifdef CONFIG_NUMA
133 enum numa_stat_item {
134         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
135         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
136         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
137         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
138         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
139         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
140         NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS
141 };
142 #else
143 #define NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS 0
144 #endif
145
146 enum zone_stat_item {
147         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
148         NR_FREE_PAGES,
149         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
150         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
151         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
152         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
153         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
154         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
155         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
156         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
157         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
158         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
159 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
160         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
161 #endif
162         /* Second 128 byte cacheline */
163         NR_BOUNCE,
164 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
165         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
166 #endif
167         NR_FREE_CMA_PAGES,
168         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
169
170 enum node_stat_item {
171         NR_LRU_BASE,
172         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
173         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
174         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
175         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
176         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
177         NR_SLAB_RECLAIMABLE,
178         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
179         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
180         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
181         WORKINGSET_NODES,
182         WORKINGSET_REFAULT,
183         WORKINGSET_ACTIVATE,
184         WORKINGSET_RESTORE,
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_VM_NODE_STAT_ITEMS
207 };
208
209 /*
210  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
211  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
212  * might be different.
213  */
214 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
215 {
216         return false;
217 }
218
219 /*
220  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
221  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
222  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
223  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
224  *
225  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
226  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
227  */
228 #define LRU_BASE 0
229 #define LRU_ACTIVE 1
230 #define LRU_FILE 2
231
232 enum lru_list {
233         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
234         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
235         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
236         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
237         LRU_UNEVICTABLE,
238         NR_LRU_LISTS
239 };
240
241 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
242
243 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
244
245 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
246 {
247         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
248 }
249
250 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
251 {
252         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
253 }
254
255 enum lruvec_flags {
256         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
257                                          * backed by a congested BDI
258                                          */
259 };
260
261 struct lruvec {
262         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
263         /*
264          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
265          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
266          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
267          */
268         unsigned long                   anon_cost;
269         unsigned long                   file_cost;
270         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
271         atomic_long_t                   nonresident_age;
272         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
273         unsigned long                   refaults;
274         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
275         unsigned long                   flags;
276 #ifdef CONFIG_MEMCG
277         struct pglist_data *pgdat;
278 #endif
279 };
280
281 /* Isolate unmapped pages */
282 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
283 /* Isolate for asynchronous migration */
284 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
285 /* Isolate unevictable pages */
286 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
287
288 /* LRU Isolation modes. */
289 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
290
291 enum zone_watermarks {
292         WMARK_MIN,
293         WMARK_LOW,
294         WMARK_HIGH,
295         NR_WMARK
296 };
297
298 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
299 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
300 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
301 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
302
303 struct per_cpu_pages {
304         int count;              /* number of pages in the list */
305         int high;               /* high watermark, emptying needed */
306         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
307
308         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
309         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
310 };
311
312 struct per_cpu_pageset {
313         struct per_cpu_pages pcp;
314 #ifdef CONFIG_NUMA
315         s8 expire;
316         u16 vm_numa_stat_diff[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
317 #endif
318 #ifdef CONFIG_SMP
319         s8 stat_threshold;
320         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
321 #endif
322 };
323
324 struct per_cpu_nodestat {
325         s8 stat_threshold;
326         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
327 };
328
329 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
330
331 enum zone_type {
332         /*
333          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
334          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
335          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
336          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
337          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
338          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
339          * platforms may need both zones as they support peripherals with
340          * different DMA addressing limitations.
341          *
342          * Some examples:
343          *
344          *  - i386 and x86_64 have a fixed 16M ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the
345          *    rest of the lower 4G.
346          *
347          *  - arm only uses ZONE_DMA, the size, up to 4G, may vary depending on
348          *    the specific device.
349          *
350          *  - arm64 has a fixed 1G ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the rest of the
351          *    lower 4G.
352          *
353          *  - powerpc only uses ZONE_DMA, the size, up to 2G, may vary
354          *    depending on the specific device.
355          *
356          *  - s390 uses ZONE_DMA fixed to the lower 2G.
357          *
358          *  - ia64 and riscv only use ZONE_DMA32.
359          *
360          *  - parisc uses neither.
361          */
362 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
363         ZONE_DMA,
364 #endif
365 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
366         ZONE_DMA32,
367 #endif
368         /*
369          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
370          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
371          * transfers to all addressable memory.
372          */
373         ZONE_NORMAL,
374 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
375         /*
376          * A memory area that is only addressable by the kernel through
377          * mapping portions into its own address space. This is for example
378          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
379          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
380          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
381          * access.
382          */
383         ZONE_HIGHMEM,
384 #endif
385         ZONE_MOVABLE,
386 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
387         ZONE_DEVICE,
388 #endif
389         __MAX_NR_ZONES
390
391 };
392
393 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
394
395 struct zone {
396         /* Read-mostly fields */
397
398         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
399         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
400         unsigned long watermark_boost;
401
402         unsigned long nr_reserved_highatomic;
403
404         /*
405          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
406          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
407          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
408          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
409          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
410          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
411          * changes.
412          */
413         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
414
415 #ifdef CONFIG_NUMA
416         int node;
417 #endif
418         struct pglist_data      *zone_pgdat;
419         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
420
421 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
422         /*
423          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
424          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
425          */
426         unsigned long           *pageblock_flags;
427 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
428
429         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
430         unsigned long           zone_start_pfn;
431
432         /*
433          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
434          * holes, which is calculated as:
435          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
436          *
437          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
438          * is calculated as:
439          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
440          *
441          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
442          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
443          * bootmem allocator):
444          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
445          *
446          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
447          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
448          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
449          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
450          * and thresholds.
451          *
452          * Locking rules:
453          *
454          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
455          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
456          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
457          * quite infrequently.
458          *
459          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
460          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
461          * give them a chance of being in the same cacheline.
462          *
463          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
464          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
465          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
466          */
467         atomic_long_t           managed_pages;
468         unsigned long           spanned_pages;
469         unsigned long           present_pages;
470
471         const char              *name;
472
473 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
474         /*
475          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
476          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
477          * of pageblock. Protected by zone->lock.
478          */
479         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
480 #endif
481
482 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
483         /* see spanned/present_pages for more description */
484         seqlock_t               span_seqlock;
485 #endif
486
487         int initialized;
488
489         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
490         ZONE_PADDING(_pad1_)
491
492         /* free areas of different sizes */
493         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
494
495         /* zone flags, see below */
496         unsigned long           flags;
497
498         /* Primarily protects free_area */
499         spinlock_t              lock;
500
501         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
502         ZONE_PADDING(_pad2_)
503
504         /*
505          * When free pages are below this point, additional steps are taken
506          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
507          * drift allowing watermarks to be breached
508          */
509         unsigned long percpu_drift_mark;
510
511 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
512         /* pfn where compaction free scanner should start */
513         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
514         /* pfn where async and sync compaction migration scanner should start */
515         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[2];
516         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
517         unsigned long           compact_init_free_pfn;
518 #endif
519
520 #ifdef CONFIG_COMPACTION
521         /*
522          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
523          * are skipped before trying again. The number attempted since
524          * last failure is tracked with compact_considered.
525          */
526         unsigned int            compact_considered;
527         unsigned int            compact_defer_shift;
528         int                     compact_order_failed;
529 #endif
530
531 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
532         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
533         bool                    compact_blockskip_flush;
534 #endif
535
536         bool                    contiguous;
537
538         ZONE_PADDING(_pad3_)
539         /* Zone statistics */
540         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
541         atomic_long_t           vm_numa_stat[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
542 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
543
544 enum pgdat_flags {
545         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
546                                          * many dirty file pages at the tail
547                                          * of the LRU.
548                                          */
549         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
550                                          * many pages under writeback
551                                          */
552         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
553 };
554
555 enum zone_flags {
556         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
557                                          * Cleared when kswapd is woken.
558                                          */
559 };
560
561 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
562 {
563         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
564 }
565
566 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
567 {
568         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
569 }
570
571 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
572 {
573         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
574 }
575
576 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
577 {
578         return zone->initialized;
579 }
580
581 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
582 {
583         return zone->spanned_pages == 0;
584 }
585
586 /*
587  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
588  * intersection with the given zone
589  */
590 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
591                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
592 {
593         if (zone_is_empty(zone))
594                 return false;
595         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
596             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
597                 return false;
598
599         return true;
600 }
601
602 /*
603  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
604  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
605  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
606  */
607 #define DEF_PRIORITY 12
608
609 /* Maximum number of zones on a zonelist */
610 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
611
612 enum {
613         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
614 #ifdef CONFIG_NUMA
615         /*
616          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
617          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
618          */
619         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
620 #endif
621         MAX_ZONELISTS
622 };
623
624 /*
625  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
626  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
627  */
628 struct zoneref {
629         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
630         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
631 };
632
633 /*
634  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
635  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
636  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
637  * priority.
638  *
639  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
640  * of the entry being read. Helper functions to access information given
641  * a struct zoneref are
642  *
643  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
644  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
645  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
646  */
647 struct zonelist {
648         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
649 };
650
651 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
652 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
653 extern struct page *mem_map;
654 #endif
655
656 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
657 struct deferred_split {
658         spinlock_t split_queue_lock;
659         struct list_head split_queue;
660         unsigned long split_queue_len;
661 };
662 #endif
663
664 /*
665  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
666  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
667  * describes the whole memory.
668  *
669  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
670  * per-zone basis.
671  */
672 typedef struct pglist_data {
673         /*
674          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
675          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
676          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
677          */
678         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
679
680         /*
681          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
682          * Generally the first zones will be references to this node's
683          * node_zones.
684          */
685         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
686
687         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
688 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
689         struct page *node_mem_map;
690 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
691         struct page_ext *node_page_ext;
692 #endif
693 #endif
694 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
695         /*
696          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
697          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
698          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
699          * init.
700          *
701          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
702          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
703          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
704          *
705          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
706          */
707         spinlock_t node_size_lock;
708 #endif
709         unsigned long node_start_pfn;
710         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
711         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
712                                              range, including holes */
713         int node_id;
714         wait_queue_head_t kswapd_wait;
715         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
716         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
717                                            mem_hotplug_begin/end() */
718         int kswapd_order;
719         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
720
721         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
722
723 #ifdef CONFIG_COMPACTION
724         int kcompactd_max_order;
725         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
726         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
727         struct task_struct *kcompactd;
728 #endif
729         /*
730          * This is a per-node reserve of pages that are not available
731          * to userspace allocations.
732          */
733         unsigned long           totalreserve_pages;
734
735 #ifdef CONFIG_NUMA
736         /*
737          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
738          */
739         unsigned long           min_unmapped_pages;
740         unsigned long           min_slab_pages;
741 #endif /* CONFIG_NUMA */
742
743         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
744         ZONE_PADDING(_pad1_)
745         spinlock_t              lru_lock;
746
747 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
748         /*
749          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
750          * is the first PFN that needs to be initialised.
751          */
752         unsigned long first_deferred_pfn;
753 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
754
755 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
756         struct deferred_split deferred_split_queue;
757 #endif
758
759         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
760
761         /*
762          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
763          *
764          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
765          */
766         struct lruvec           __lruvec;
767
768         unsigned long           flags;
769
770         ZONE_PADDING(_pad2_)
771
772         /* Per-node vmstats */
773         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
774         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
775 } pg_data_t;
776
777 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
778 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
779 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
780 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
781 #else
782 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
783 #endif
784 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
785
786 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
787 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
788
789 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
790 {
791         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
792 }
793
794 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
795 {
796         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
797 }
798
799 #include <linux/memory_hotplug.h>
800
801 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
802 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
803                    enum zone_type highest_zoneidx);
804 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
805                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
806                          long free_pages);
807 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
808                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
809                 unsigned int alloc_flags);
810 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
811                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
812 enum memmap_context {
813         MEMMAP_EARLY,
814         MEMMAP_HOTPLUG,
815 };
816 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
817                                      unsigned long size);
818
819 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
820
821 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
822 {
823 #ifdef CONFIG_MEMCG
824         return lruvec->pgdat;
825 #else
826         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
827 #endif
828 }
829
830 extern unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx);
831
832 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
833 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
834 #else
835 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
836 #endif
837
838 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM)
839 void memblocks_present(void);
840 #else
841 static inline void memblocks_present(void) {}
842 #endif
843
844 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
845 int local_memory_node(int node_id);
846 #else
847 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
848 #endif
849
850 /*
851  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
852  */
853 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
854
855 /*
856  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
857  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
858  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
859  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
860  */
861 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
862 {
863         return zone_managed_pages(zone);
864 }
865
866 /* Returns true if a zone has memory */
867 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
868 {
869         return zone->present_pages;
870 }
871
872 #ifdef CONFIG_NUMA
873 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
874 {
875         return zone->node;
876 }
877
878 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
879 {
880         zone->node = nid;
881 }
882 #else
883 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
884 {
885         return 0;
886 }
887
888 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
889 #endif
890
891 extern int movable_zone;
892
893 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
894 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
895 {
896 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
897         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
898 #else
899         return (ZONE_MOVABLE - 1) == ZONE_HIGHMEM;
900 #endif
901 }
902 #endif
903
904 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
905 {
906 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
907         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
908                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
909 #else
910         return 0;
911 #endif
912 }
913
914 /**
915  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
916  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
917  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
918  * @zone - pointer to struct zone variable
919  */
920 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
921 {
922 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
923         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
924 #else
925         return 0;
926 #endif
927 }
928
929 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
930 struct ctl_table;
931
932 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
933                 loff_t *);
934 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
935                 size_t *, loff_t *);
936 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
937 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
938                 size_t *, loff_t *);
939 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
940                 void *, size_t *, loff_t *);
941 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
942                 void *, size_t *, loff_t *);
943 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
944                 void *, size_t *, loff_t *);
945 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
946                 void *, size_t *, loff_t *);
947 extern int percpu_pagelist_fraction;
948 extern char numa_zonelist_order[];
949 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
950
951 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
952
953 extern struct pglist_data contig_page_data;
954 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
955 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
956
957 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
958
959 #include <asm/mmzone.h>
960
961 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
962
963 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
964 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
965 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
966
967 /**
968  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
969  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
970  */
971 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
972         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
973              pgdat;                                     \
974              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
975 /**
976  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
977  * @zone - pointer to struct zone variable
978  *
979  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
980  * fills it in.
981  */
982 #define for_each_zone(zone)                             \
983         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
984              zone;                                      \
985              zone = next_zone(zone))
986
987 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
988         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
989              zone;                                      \
990              zone = next_zone(zone))                    \
991                 if (!populated_zone(zone))              \
992                         ; /* do nothing */              \
993                 else
994
995 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
996 {
997         return zoneref->zone;
998 }
999
1000 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1001 {
1002         return zoneref->zone_idx;
1003 }
1004
1005 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1006 {
1007         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1008 }
1009
1010 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1011                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1012                                         nodemask_t *nodes);
1013
1014 /**
1015  * 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
1016  * @z - The cursor used as a starting point for the search
1017  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1018  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1019  *
1020  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1021  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1022  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1023  * being examined. It should be advanced by one before calling
1024  * next_zones_zonelist again.
1025  */
1026 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1027                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1028                                         nodemask_t *nodes)
1029 {
1030         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1031                 return z;
1032         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1033 }
1034
1035 /**
1036  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1037  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
1038  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1039  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1040  * @return - Zoneref pointer for the first suitable zone found (see below)
1041  *
1042  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1043  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1044  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1045  * one before calling.
1046  *
1047  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1048  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1049  * update due to cpuset modification.
1050  */
1051 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1052                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1053                                         nodemask_t *nodes)
1054 {
1055         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1056                                                         highest_zoneidx, nodes);
1057 }
1058
1059 /**
1060  * 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
1061  * @zone - The current zone in the iterator
1062  * @z - The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1063  * @zlist - The zonelist being iterated
1064  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1065  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
1066  *
1067  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1068  * within a given nodemask
1069  */
1070 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1071         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1072                 zone;                                                   \
1073                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1074                         zone = zonelist_zone(z))
1075
1076 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1077         for (zone = z->zone;    \
1078                 zone;                                                   \
1079                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1080                         zone = zonelist_zone(z))
1081
1082
1083 /**
1084  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1085  * @zone - The current zone in the iterator
1086  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
1087  * @zlist - The zonelist being iterated
1088  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1089  *
1090  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1091  */
1092 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1093         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1094
1095 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1096 #include <asm/sparsemem.h>
1097 #endif
1098
1099 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1100 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1101 #endif
1102
1103 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1104
1105 /*
1106  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1107  *
1108  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1109  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1110  */
1111 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1112 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1113
1114 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1115
1116 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1117 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1118
1119 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1120         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1121
1122 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1123 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1124 #endif
1125
1126 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1127 {
1128         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1129 }
1130 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1131 {
1132         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1133 }
1134
1135 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1136 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1137
1138 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1139 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1140
1141 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1142 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1143 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1144
1145 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1146 #error Subsection size exceeds section size
1147 #else
1148 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1149 #endif
1150
1151 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1152 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1153
1154 struct mem_section_usage {
1155 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1156         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1157 #endif
1158         /* See declaration of similar field in struct zone */
1159         unsigned long pageblock_flags[0];
1160 };
1161
1162 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1163
1164 struct page;
1165 struct page_ext;
1166 struct mem_section {
1167         /*
1168          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1169          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1170          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1171          *
1172          * Additionally during early boot we encode node id of
1173          * the location of the section here to guide allocation.
1174          * (see sparse.c::memory_present())
1175          *
1176          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1177          * before using it wrong.
1178          */
1179         unsigned long section_mem_map;
1180
1181         struct mem_section_usage *usage;
1182 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1183         /*
1184          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1185          * section. (see page_ext.h about this.)
1186          */
1187         struct page_ext *page_ext;
1188         unsigned long pad;
1189 #endif
1190         /*
1191          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1192          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1193          */
1194 };
1195
1196 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1197 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1198 #else
1199 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1200 #endif
1201
1202 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1203 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1204 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1205
1206 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1207 extern struct mem_section **mem_section;
1208 #else
1209 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1210 #endif
1211
1212 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1213 {
1214         return ms->usage->pageblock_flags;
1215 }
1216
1217 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1218 {
1219 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1220         if (!mem_section)
1221                 return NULL;
1222 #endif
1223         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1224                 return NULL;
1225         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1226 }
1227 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1228 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1229
1230 /*
1231  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1232  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1233  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1234  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1235  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1236  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1237  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1238  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1239  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1240  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1241  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1242  */
1243 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1244 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1245 #define SECTION_IS_ONLINE       (1UL<<2)
1246 #define SECTION_IS_EARLY        (1UL<<3)
1247 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<4)
1248 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1249 #define SECTION_NID_SHIFT       3
1250
1251 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1252 {
1253         unsigned long map = section->section_mem_map;
1254         map &= SECTION_MAP_MASK;
1255         return (struct page *)map;
1256 }
1257
1258 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1259 {
1260         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1261 }
1262
1263 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1264 {
1265         return present_section(__nr_to_section(nr));
1266 }
1267
1268 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1269 {
1270         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1271 }
1272
1273 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1274 {
1275         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1276 }
1277
1278 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1279 {
1280         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1281 }
1282
1283 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1284 {
1285         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1286 }
1287
1288 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1289 {
1290         return online_section(__nr_to_section(nr));
1291 }
1292
1293 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1294 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1295 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1296 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1297 #endif
1298 #endif
1299
1300 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1301 {
1302         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1303 }
1304
1305 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1306
1307 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1308 {
1309         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1310 }
1311
1312 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1313 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1314 {
1315         int idx = subsection_map_index(pfn);
1316
1317         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1318 }
1319 #else
1320 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1321 {
1322         return 1;
1323 }
1324 #endif
1325
1326 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1327 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1328 {
1329         struct mem_section *ms;
1330
1331         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1332                 return 0;
1333         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1334         if (!valid_section(ms))
1335                 return 0;
1336         /*
1337          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1338          * the entire section-sized span.
1339          */
1340         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1341 }
1342 #endif
1343
1344 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1345 {
1346         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1347                 return 0;
1348         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1349 }
1350
1351 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1352 {
1353         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1354                 if (present_section_nr(section_nr))
1355                         return section_nr;
1356         }
1357
1358         return -1;
1359 }
1360
1361 /*
1362  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1363  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1364  * this restriction.
1365  */
1366 #ifdef CONFIG_NUMA
1367 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1368 ({                                                                      \
1369         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1370         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1371 })
1372 #else
1373 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1374 #endif
1375
1376 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1377 void sparse_init(void);
1378 #else
1379 #define sparse_init()   do {} while (0)
1380 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1381 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1382 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1383 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1384
1385 /*
1386  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1387  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1388  * may treat start/end as pfns or sections.
1389  */
1390 struct mminit_pfnnid_cache {
1391         unsigned long last_start;
1392         unsigned long last_end;
1393         int last_nid;
1394 };
1395
1396 #ifndef early_pfn_valid
1397 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1398 #endif
1399
1400 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1401
1402 /*
1403  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1404  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1405  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1406  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1407  */
1408 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1409 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1410 #else
1411 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1412 #endif
1413
1414 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1415 /*
1416  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1417  * associated with it or not. This means that a struct page exists for this
1418  * pfn. The caller cannot assume the page is fully initialized in general.
1419  * Hotplugable pages might not have been onlined yet. pfn_to_online_page()
1420  * will ensure the struct page is fully online and initialized. Special pages
1421  * (e.g. ZONE_DEVICE) are never onlined and should be treated accordingly.
1422  *
1423  * In FLATMEM, it is expected that holes always have valid memmap as long as
1424  * there is valid PFNs either side of the hole. In SPARSEMEM, it is assumed
1425  * that a valid section has a memmap for the entire section.
1426  *
1427  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1428  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1429  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1430  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1431  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1432  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1433  * of the full memmap are extremely rare.
1434  */
1435 bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1436                                         struct page *page, struct zone *zone);
1437 #else
1438 static inline bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1439                                         struct page *page, struct zone *zone)
1440 {
1441         return true;
1442 }
1443 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1444
1445 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1446 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1447 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */