include/linux/gfp.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef __LINUX_GFP_H
   3 #define __LINUX_GFP_H
   4
   5 #include <linux/mmdebug.h>
   6 #include <linux/mmzone.h>
   7 #include <linux/stddef.h>
   8 #include <linux/linkage.h>
   9 #include <linux/topology.h>
  10
  11 /* The typedef is in types.h but we want the documentation here */
  12 #if 0
  13 /**
  14  * typedef gfp_t - Memory allocation flags.
  15  *
  16  * GFP flags are commonly used throughout Linux to indicate how memory
  17  * should be allocated.  The GFP acronym stands for get_free_pages(),
  18  * the underlying memory allocation function.  Not every GFP flag is
  19  * supported by every function which may allocate memory.  Most users
  20  * will want to use a plain ``GFP_KERNEL``.
  21  */
  22 typedef unsigned int __bitwise gfp_t;
  23 #endif
  24
  25 struct vm_area_struct;
  26
  27 /*
  28  * In case of changes, please don't forget to update
  29  * include/trace/events/mmflags.h and tools/perf/builtin-kmem.c
  30  */
  31
  32 /* Plain integer GFP bitmasks. Do not use this directly. */
  33 #define ___GFP_DMA              0x01u
  34 #define ___GFP_HIGHMEM          0x02u
  35 #define ___GFP_DMA32            0x04u
  36 #define ___GFP_MOVABLE          0x08u
  37 #define ___GFP_RECLAIMABLE      0x10u
  38 #define ___GFP_HIGH             0x20u
  39 #define ___GFP_IO               0x40u
  40 #define ___GFP_FS               0x80u
  41 #define ___GFP_ZERO             0x100u
  42 #define ___GFP_ATOMIC           0x200u
  43 #define ___GFP_DIRECT_RECLAIM   0x400u
  44 #define ___GFP_KSWAPD_RECLAIM   0x800u
  45 #define ___GFP_WRITE            0x1000u
  46 #define ___GFP_NOWARN           0x2000u
  47 #define ___GFP_RETRY_MAYFAIL    0x4000u
  48 #define ___GFP_NOFAIL           0x8000u
  49 #define ___GFP_NORETRY          0x10000u
  50 #define ___GFP_MEMALLOC         0x20000u
  51 #define ___GFP_COMP             0x40000u
  52 #define ___GFP_NOMEMALLOC       0x80000u
  53 #define ___GFP_HARDWALL         0x100000u
  54 #define ___GFP_THISNODE         0x200000u
  55 #define ___GFP_ACCOUNT          0x400000u
  56 #define ___GFP_ZEROTAGS         0x800000u
  57 #define ___GFP_SKIP_KASAN_POISON        0x1000000u
  58 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
  59 #define ___GFP_NOLOCKDEP        0x2000000u
  60 #else
  61 #define ___GFP_NOLOCKDEP        0
  62 #endif
  63 /* If the above are modified, __GFP_BITS_SHIFT may need updating */
  64
  65 /*
  66  * Physical address zone modifiers (see linux/mmzone.h - low four bits)
  67  *
  68  * Do not put any conditional on these. If necessary modify the definitions
  69  * without the underscores and use them consistently. The definitions here may
  70  * be used in bit comparisons.
  71  */
  72 #define __GFP_DMA       ((__force gfp_t)___GFP_DMA)
  73 #define __GFP_HIGHMEM   ((__force gfp_t)___GFP_HIGHMEM)
  74 #define __GFP_DMA32     ((__force gfp_t)___GFP_DMA32)
  75 #define __GFP_MOVABLE   ((__force gfp_t)___GFP_MOVABLE)  /* ZONE_MOVABLE allowed */
  76 #define GFP_ZONEMASK    (__GFP_DMA|__GFP_HIGHMEM|__GFP_DMA32|__GFP_MOVABLE)
  77
  78 /**
  79  * DOC: Page mobility and placement hints
  80  *
  81  * Page mobility and placement hints
  82  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  83  *
  84  * These flags provide hints about how mobile the page is. Pages with similar
  85  * mobility are placed within the same pageblocks to minimise problems due
  86  * to external fragmentation.
  87  *
  88  * %__GFP_MOVABLE (also a zone modifier) indicates that the page can be
  89  * moved by page migration during memory compaction or can be reclaimed.
  90  *
  91  * %__GFP_RECLAIMABLE is used for slab allocations that specify
  92  * SLAB_RECLAIM_ACCOUNT and whose pages can be freed via shrinkers.
  93  *
  94  * %__GFP_WRITE indicates the caller intends to dirty the page. Where possible,
  95  * these pages will be spread between local zones to avoid all the dirty
  96  * pages being in one zone (fair zone allocation policy).
  97  *
  98  * %__GFP_HARDWALL enforces the cpuset memory allocation policy.
  99  *
 100  * %__GFP_THISNODE forces the allocation to be satisfied from the requested
 101  * node with no fallbacks or placement policy enforcements.
 102  *
 103  * %__GFP_ACCOUNT causes the allocation to be accounted to kmemcg.
 104  */
 105 #define __GFP_RECLAIMABLE ((__force gfp_t)___GFP_RECLAIMABLE)
 106 #define __GFP_WRITE     ((__force gfp_t)___GFP_WRITE)
 107 #define __GFP_HARDWALL   ((__force gfp_t)___GFP_HARDWALL)
 108 #define __GFP_THISNODE  ((__force gfp_t)___GFP_THISNODE)
 109 #define __GFP_ACCOUNT   ((__force gfp_t)___GFP_ACCOUNT)
 110
 111 /**
 112  * DOC: Watermark modifiers
 113  *
 114  * Watermark modifiers -- controls access to emergency reserves
 115  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 116  *
 117  * %__GFP_HIGH indicates that the caller is high-priority and that granting
 118  * the request is necessary before the system can make forward progress.
 119  * For example, creating an IO context to clean pages.
 120  *
 121  * %__GFP_ATOMIC indicates that the caller cannot reclaim or sleep and is
 122  * high priority. Users are typically interrupt handlers. This may be
 123  * used in conjunction with %__GFP_HIGH
 124  *
 125  * %__GFP_MEMALLOC allows access to all memory. This should only be used when
 126  * the caller guarantees the allocation will allow more memory to be freed
 127  * very shortly e.g. process exiting or swapping. Users either should
 128  * be the MM or co-ordinating closely with the VM (e.g. swap over NFS).
 129  * Users of this flag have to be extremely careful to not deplete the reserve
 130  * completely and implement a throttling mechanism which controls the
 131  * consumption of the reserve based on the amount of freed memory.
 132  * Usage of a pre-allocated pool (e.g. mempool) should be always considered
 133  * before using this flag.
 134  *
 135  * %__GFP_NOMEMALLOC is used to explicitly forbid access to emergency reserves.
 136  * This takes precedence over the %__GFP_MEMALLOC flag if both are set.
 137  */
 138 #define __GFP_ATOMIC    ((__force gfp_t)___GFP_ATOMIC)
 139 #define __GFP_HIGH      ((__force gfp_t)___GFP_HIGH)
 140 #define __GFP_MEMALLOC  ((__force gfp_t)___GFP_MEMALLOC)
 141 #define __GFP_NOMEMALLOC ((__force gfp_t)___GFP_NOMEMALLOC)
 142
 143 /**
 144  * DOC: Reclaim modifiers
 145  *
 146  * Reclaim modifiers
 147  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~
 148  * Please note that all the following flags are only applicable to sleepable
 149  * allocations (e.g. %GFP_NOWAIT and %GFP_ATOMIC will ignore them).
 150  *
 151  * %__GFP_IO can start physical IO.
 152  *
 153  * %__GFP_FS can call down to the low-level FS. Clearing the flag avoids the
 154  * allocator recursing into the filesystem which might already be holding
 155  * locks.
 156  *
 157  * %__GFP_DIRECT_RECLAIM indicates that the caller may enter direct reclaim.
 158  * This flag can be cleared to avoid unnecessary delays when a fallback
 159  * option is available.
 160  *
 161  * %__GFP_KSWAPD_RECLAIM indicates that the caller wants to wake kswapd when
 162  * the low watermark is reached and have it reclaim pages until the high
 163  * watermark is reached. A caller may wish to clear this flag when fallback
 164  * options are available and the reclaim is likely to disrupt the system. The
 165  * canonical example is THP allocation where a fallback is cheap but
 166  * reclaim/compaction may cause indirect stalls.
 167  *
 168  * %__GFP_RECLAIM is shorthand to allow/forbid both direct and kswapd reclaim.
 169  *
 170  * The default allocator behavior depends on the request size. We have a concept
 171  * of so called costly allocations (with order > %PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER).
 172  * !costly allocations are too essential to fail so they are implicitly
 173  * non-failing by default (with some exceptions like OOM victims might fail so
 174  * the caller still has to check for failures) while costly requests try to be
 175  * not disruptive and back off even without invoking the OOM killer.
 176  * The following three modifiers might be used to override some of these
 177  * implicit rules
 178  *
 179  * %__GFP_NORETRY: The VM implementation will try only very lightweight
 180  * memory direct reclaim to get some memory under memory pressure (thus
 181  * it can sleep). It will avoid disruptive actions like OOM killer. The
 182  * caller must handle the failure which is quite likely to happen under
 183  * heavy memory pressure. The flag is suitable when failure can easily be
 184  * handled at small cost, such as reduced throughput
 185  *
 186  * %__GFP_RETRY_MAYFAIL: The VM implementation will retry memory reclaim
 187  * procedures that have previously failed if there is some indication
 188  * that progress has been made else where.  It can wait for other
 189  * tasks to attempt high level approaches to freeing memory such as
 190  * compaction (which removes fragmentation) and page-out.
 191  * There is still a definite limit to the number of retries, but it is
 192  * a larger limit than with %__GFP_NORETRY.
 193  * Allocations with this flag may fail, but only when there is
 194  * genuinely little unused memory. While these allocations do not
 195  * directly trigger the OOM killer, their failure indicates that
 196  * the system is likely to need to use the OOM killer soon.  The
 197  * caller must handle failure, but can reasonably do so by failing
 198  * a higher-level request, or completing it only in a much less
 199  * efficient manner.
 200  * If the allocation does fail, and the caller is in a position to
 201  * free some non-essential memory, doing so could benefit the system
 202  * as a whole.
 203  *
 204  * %__GFP_NOFAIL: The VM implementation _must_ retry infinitely: the caller
 205  * cannot handle allocation failures. The allocation could block
 206  * indefinitely but will never return with failure. Testing for
 207  * failure is pointless.
 208  * New users should be evaluated carefully (and the flag should be
 209  * used only when there is no reasonable failure policy) but it is
 210  * definitely preferable to use the flag rather than opencode endless
 211  * loop around allocator.
 212  * Using this flag for costly allocations is _highly_ discouraged.
 213  */
 214 #define __GFP_IO        ((__force gfp_t)___GFP_IO)
 215 #define __GFP_FS        ((__force gfp_t)___GFP_FS)
 216 #define __GFP_DIRECT_RECLAIM    ((__force gfp_t)___GFP_DIRECT_RECLAIM) /* Caller can reclaim */
 217 #define __GFP_KSWAPD_RECLAIM    ((__force gfp_t)___GFP_KSWAPD_RECLAIM) /* kswapd can wake */
 218 #define __GFP_RECLAIM ((__force gfp_t)(___GFP_DIRECT_RECLAIM|___GFP_KSWAPD_RECLAIM))
 219 #define __GFP_RETRY_MAYFAIL     ((__force gfp_t)___GFP_RETRY_MAYFAIL)
 220 #define __GFP_NOFAIL    ((__force gfp_t)___GFP_NOFAIL)
 221 #define __GFP_NORETRY   ((__force gfp_t)___GFP_NORETRY)
 222
 223 /**
 224  * DOC: Action modifiers
 225  *
 226  * Action modifiers
 227  * ~~~~~~~~~~~~~~~~
 228  *
 229  * %__GFP_NOWARN suppresses allocation failure reports.
 230  *
 231  * %__GFP_COMP address compound page metadata.
 232  *
 233  * %__GFP_ZERO returns a zeroed page on success.
 234  *
 235  * %__GFP_ZEROTAGS returns a page with zeroed memory tags on success, if
 236  * __GFP_ZERO is set.
 237  *
 238  * %__GFP_SKIP_KASAN_POISON returns a page which does not need to be poisoned
 239  * on deallocation. Typically used for userspace pages. Currently only has an
 240  * effect in HW tags mode.
 241  */
 242 #define __GFP_NOWARN    ((__force gfp_t)___GFP_NOWARN)
 243 #define __GFP_COMP      ((__force gfp_t)___GFP_COMP)
 244 #define __GFP_ZERO      ((__force gfp_t)___GFP_ZERO)
 245 #define __GFP_ZEROTAGS  ((__force gfp_t)___GFP_ZEROTAGS)
 246 #define __GFP_SKIP_KASAN_POISON ((__force gfp_t)___GFP_SKIP_KASAN_POISON)
 247
 248 /* Disable lockdep for GFP context tracking */
 249 #define __GFP_NOLOCKDEP ((__force gfp_t)___GFP_NOLOCKDEP)
 250
 251 /* Room for N __GFP_FOO bits */
 252 #define __GFP_BITS_SHIFT (25 + IS_ENABLED(CONFIG_LOCKDEP))
 253 #define __GFP_BITS_MASK ((__force gfp_t)((1 << __GFP_BITS_SHIFT) - 1))
 254
 255 /**
 256  * DOC: Useful GFP flag combinations
 257  *
 258  * Useful GFP flag combinations
 259  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 260  *
 261  * Useful GFP flag combinations that are commonly used. It is recommended
 262  * that subsystems start with one of these combinations and then set/clear
 263  * %__GFP_FOO flags as necessary.
 264  *
 265  * %GFP_ATOMIC users can not sleep and need the allocation to succeed. A lower
 266  * watermark is applied to allow access to "atomic reserves".
 267  * The current implementation doesn't support NMI and few other strict
 268  * non-preemptive contexts (e.g. raw_spin_lock). The same applies to %GFP_NOWAIT.
 269  *
 270  * %GFP_KERNEL is typical for kernel-internal allocations. The caller requires
 271  * %ZONE_NORMAL or a lower zone for direct access but can direct reclaim.
 272  *
 273  * %GFP_KERNEL_ACCOUNT is the same as GFP_KERNEL, except the allocation is
 274  * accounted to kmemcg.
 275  *
 276  * %GFP_NOWAIT is for kernel allocations that should not stall for direct
 277  * reclaim, start physical IO or use any filesystem callback.
 278  *
 279  * %GFP_NOIO will use direct reclaim to discard clean pages or slab pages
 280  * that do not require the starting of any physical IO.
 281  * Please try to avoid using this flag directly and instead use
 282  * memalloc_noio_{save,restore} to mark the whole scope which cannot
 283  * perform any IO with a short explanation why. All allocation requests
 284  * will inherit GFP_NOIO implicitly.
 285  *
 286  * %GFP_NOFS will use direct reclaim but will not use any filesystem interfaces.
 287  * Please try to avoid using this flag directly and instead use
 288  * memalloc_nofs_{save,restore} to mark the whole scope which cannot/shouldn't
 289  * recurse into the FS layer with a short explanation why. All allocation
 290  * requests will inherit GFP_NOFS implicitly.
 291  *
 292  * %GFP_USER is for userspace allocations that also need to be directly
 293  * accessibly by the kernel or hardware. It is typically used by hardware
 294  * for buffers that are mapped to userspace (e.g. graphics) that hardware
 295  * still must DMA to. cpuset limits are enforced for these allocations.
 296  *
 297  * %GFP_DMA exists for historical reasons and should be avoided where possible.
 298  * The flags indicates that the caller requires that the lowest zone be
 299  * used (%ZONE_DMA or 16M on x86-64). Ideally, this would be removed but
 300  * it would require careful auditing as some users really require it and
 301  * others use the flag to avoid lowmem reserves in %ZONE_DMA and treat the
 302  * lowest zone as a type of emergency reserve.
 303  *
 304  * %GFP_DMA32 is similar to %GFP_DMA except that the caller requires a 32-bit
 305  * address.
 306  *
 307  * %GFP_HIGHUSER is for userspace allocations that may be mapped to userspace,
 308  * do not need to be directly accessible by the kernel but that cannot
 309  * move once in use. An example may be a hardware allocation that maps
 310  * data directly into userspace but has no addressing limitations.
 311  *
 312  * %GFP_HIGHUSER_MOVABLE is for userspace allocations that the kernel does not
 313  * need direct access to but can use kmap() when access is required. They
 314  * are expected to be movable via page reclaim or page migration. Typically,
 315  * pages on the LRU would also be allocated with %GFP_HIGHUSER_MOVABLE.
 316  *
 317  * %GFP_TRANSHUGE and %GFP_TRANSHUGE_LIGHT are used for THP allocations. They
 318  * are compound allocations that will generally fail quickly if memory is not
 319  * available and will not wake kswapd/kcompactd on failure. The _LIGHT
 320  * version does not attempt reclaim/compaction at all and is by default used
 321  * in page fault path, while the non-light is used by khugepaged.
 322  */
 323 #define GFP_ATOMIC      (__GFP_HIGH|__GFP_ATOMIC|__GFP_KSWAPD_RECLAIM)
 324 #define GFP_KERNEL      (__GFP_RECLAIM | __GFP_IO | __GFP_FS)
 325 #define GFP_KERNEL_ACCOUNT (GFP_KERNEL | __GFP_ACCOUNT)
 326 #define GFP_NOWAIT      (__GFP_KSWAPD_RECLAIM)
 327 #define GFP_NOIO        (__GFP_RECLAIM)
 328 #define GFP_NOFS        (__GFP_RECLAIM | __GFP_IO)
 329 #define GFP_USER        (__GFP_RECLAIM | __GFP_IO | __GFP_FS | __GFP_HARDWALL)
 330 #define GFP_DMA         __GFP_DMA
 331 #define GFP_DMA32       __GFP_DMA32
 332 #define GFP_HIGHUSER    (GFP_USER | __GFP_HIGHMEM)
 333 #define GFP_HIGHUSER_MOVABLE    (GFP_HIGHUSER | __GFP_MOVABLE | \
 334                          __GFP_SKIP_KASAN_POISON)
 335 #define GFP_TRANSHUGE_LIGHT     ((GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_COMP | \
 336                          __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN) & ~__GFP_RECLAIM)
 337 #define GFP_TRANSHUGE   (GFP_TRANSHUGE_LIGHT | __GFP_DIRECT_RECLAIM)
 338
 339 /* Convert GFP flags to their corresponding migrate type */
 340 #define GFP_MOVABLE_MASK (__GFP_RECLAIMABLE|__GFP_MOVABLE)
 341 #define GFP_MOVABLE_SHIFT 3
 342
 343 static inline int gfp_migratetype(const gfp_t gfp_flags)
 344 {
 345         VM_WARN_ON((gfp_flags & GFP_MOVABLE_MASK) == GFP_MOVABLE_MASK);
 346         BUILD_BUG_ON((1UL << GFP_MOVABLE_SHIFT) != ___GFP_MOVABLE);
 347         BUILD_BUG_ON((___GFP_MOVABLE >> GFP_MOVABLE_SHIFT) != MIGRATE_MOVABLE);
 348
 349         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
 350                 return MIGRATE_UNMOVABLE;
 351
 352         /* Group based on mobility */
 353         return (gfp_flags & GFP_MOVABLE_MASK) >> GFP_MOVABLE_SHIFT;
 354 }
 355 #undef GFP_MOVABLE_MASK
 356 #undef GFP_MOVABLE_SHIFT
 357
 358 static inline bool gfpflags_allow_blocking(const gfp_t gfp_flags)
 359 {
 360         return !!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
 361 }
 362
 363 /**
 364  * gfpflags_normal_context - is gfp_flags a normal sleepable context?
 365  * @gfp_flags: gfp_flags to test
 366  *
 367  * Test whether @gfp_flags indicates that the allocation is from the
 368  * %current context and allowed to sleep.
 369  *
 370  * An allocation being allowed to block doesn't mean it owns the %current
 371  * context.  When direct reclaim path tries to allocate memory, the
 372  * allocation context is nested inside whatever %current was doing at the
 373  * time of the original allocation.  The nested allocation may be allowed
 374  * to block but modifying anything %current owns can corrupt the outer
 375  * context's expectations.
 376  *
 377  * %true result from this function indicates that the allocation context
 378  * can sleep and use anything that's associated with %current.
 379  */
 380 static inline bool gfpflags_normal_context(const gfp_t gfp_flags)
 381 {
 382         return (gfp_flags & (__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_MEMALLOC)) ==
 383                 __GFP_DIRECT_RECLAIM;
 384 }
 385
 386 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 387 #define OPT_ZONE_HIGHMEM ZONE_HIGHMEM
 388 #else
 389 #define OPT_ZONE_HIGHMEM ZONE_NORMAL
 390 #endif
 391
 392 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 393 #define OPT_ZONE_DMA ZONE_DMA
 394 #else
 395 #define OPT_ZONE_DMA ZONE_NORMAL
 396 #endif
 397
 398 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
 399 #define OPT_ZONE_DMA32 ZONE_DMA32
 400 #else
 401 #define OPT_ZONE_DMA32 ZONE_NORMAL
 402 #endif
 403
 404 /*
 405  * GFP_ZONE_TABLE is a word size bitstring that is used for looking up the
 406  * zone to use given the lowest 4 bits of gfp_t. Entries are GFP_ZONES_SHIFT
 407  * bits long and there are 16 of them to cover all possible combinations of
 408  * __GFP_DMA, __GFP_DMA32, __GFP_MOVABLE and __GFP_HIGHMEM.
 409  *
 410  * The zone fallback order is MOVABLE=>HIGHMEM=>NORMAL=>DMA32=>DMA.
 411  * But GFP_MOVABLE is not only a zone specifier but also an allocation
 412  * policy. Therefore __GFP_MOVABLE plus another zone selector is valid.
 413  * Only 1 bit of the lowest 3 bits (DMA,DMA32,HIGHMEM) can be set to "1".
 414  *
 415  *       bit       result
 416  *       =================
 417  *       0x0    => NORMAL
 418  *       0x1    => DMA or NORMAL
 419  *       0x2    => HIGHMEM or NORMAL
 420  *       0x3    => BAD (DMA+HIGHMEM)
 421  *       0x4    => DMA32 or NORMAL
 422  *       0x5    => BAD (DMA+DMA32)
 423  *       0x6    => BAD (HIGHMEM+DMA32)
 424  *       0x7    => BAD (HIGHMEM+DMA32+DMA)
 425  *       0x8    => NORMAL (MOVABLE+0)
 426  *       0x9    => DMA or NORMAL (MOVABLE+DMA)
 427  *       0xa    => MOVABLE (Movable is valid only if HIGHMEM is set too)
 428  *       0xb    => BAD (MOVABLE+HIGHMEM+DMA)
 429  *       0xc    => DMA32 or NORMAL (MOVABLE+DMA32)
 430  *       0xd    => BAD (MOVABLE+DMA32+DMA)
 431  *       0xe    => BAD (MOVABLE+DMA32+HIGHMEM)
 432  *       0xf    => BAD (MOVABLE+DMA32+HIGHMEM+DMA)
 433  *
 434  * GFP_ZONES_SHIFT must be <= 2 on 32 bit platforms.
 435  */
 436
 437 #if defined(CONFIG_ZONE_DEVICE) && (MAX_NR_ZONES-1) <= 4
 438 /* ZONE_DEVICE is not a valid GFP zone specifier */
 439 #define GFP_ZONES_SHIFT 2
 440 #else
 441 #define GFP_ZONES_SHIFT ZONES_SHIFT
 442 #endif
 443
 444 #if 16 * GFP_ZONES_SHIFT > BITS_PER_LONG
 445 #error GFP_ZONES_SHIFT too large to create GFP_ZONE_TABLE integer
 446 #endif
 447
 448 #define GFP_ZONE_TABLE ( \
 449         (ZONE_NORMAL << 0 * GFP_ZONES_SHIFT)                                   \
 450         | (OPT_ZONE_DMA << ___GFP_DMA * GFP_ZONES_SHIFT)                       \
 451         | (OPT_ZONE_HIGHMEM << ___GFP_HIGHMEM * GFP_ZONES_SHIFT)               \
 452         | (OPT_ZONE_DMA32 << ___GFP_DMA32 * GFP_ZONES_SHIFT)                   \
 453         | (ZONE_NORMAL << ___GFP_MOVABLE * GFP_ZONES_SHIFT)                    \
 454         | (OPT_ZONE_DMA << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_DMA) * GFP_ZONES_SHIFT)    \
 455         | (ZONE_MOVABLE << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_HIGHMEM) * GFP_ZONES_SHIFT)\
 456         | (OPT_ZONE_DMA32 << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_DMA32) * GFP_ZONES_SHIFT)\
 457 )
 458
 459 /*
 460  * GFP_ZONE_BAD is a bitmap for all combinations of __GFP_DMA, __GFP_DMA32
 461  * __GFP_HIGHMEM and __GFP_MOVABLE that are not permitted. One flag per
 462  * entry starting with bit 0. Bit is set if the combination is not
 463  * allowed.
 464  */
 465 #define GFP_ZONE_BAD ( \
 466         1 << (___GFP_DMA | ___GFP_HIGHMEM)                                    \
 467         | 1 << (___GFP_DMA | ___GFP_DMA32)                                    \
 468         | 1 << (___GFP_DMA32 | ___GFP_HIGHMEM)                                \
 469         | 1 << (___GFP_DMA | ___GFP_DMA32 | ___GFP_HIGHMEM)                   \
 470         | 1 << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_HIGHMEM | ___GFP_DMA)                 \
 471         | 1 << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_DMA32 | ___GFP_DMA)                   \
 472         | 1 << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_DMA32 | ___GFP_HIGHMEM)               \
 473         | 1 << (___GFP_MOVABLE | ___GFP_DMA32 | ___GFP_DMA | ___GFP_HIGHMEM)  \
 474 )
 475
 476 static inline enum zone_type gfp_zone(gfp_t flags)
 477 {
 478         enum zone_type z;
 479         int bit = (__force int) (flags & GFP_ZONEMASK);
 480
 481         z = (GFP_ZONE_TABLE >> (bit * GFP_ZONES_SHIFT)) &
 482                                          ((1 << GFP_ZONES_SHIFT) - 1);
 483         VM_BUG_ON((GFP_ZONE_BAD >> bit) & 1);
 484         return z;
 485 }
 486
 487 /*
 488  * There is only one page-allocator function, and two main namespaces to
 489  * it. The alloc_page*() variants return 'struct page *' and as such
 490  * can allocate highmem pages, the *get*page*() variants return
 491  * virtual kernel addresses to the allocated page(s).
 492  */
 493
 494 static inline int gfp_zonelist(gfp_t flags)
 495 {
 496 #ifdef CONFIG_NUMA
 497         if (unlikely(flags & __GFP_THISNODE))
 498                 return ZONELIST_NOFALLBACK;
 499 #endif
 500         return ZONELIST_FALLBACK;
 501 }
 502
 503 /*
 504  * We get the zone list from the current node and the gfp_mask.
 505  * This zone list contains a maximum of MAX_NUMNODES*MAX_NR_ZONES zones.
 506  * There are two zonelists per node, one for all zones with memory and
 507  * one containing just zones from the node the zonelist belongs to.
 508  *
 509  * For the case of non-NUMA systems the NODE_DATA() gets optimized to
 510  * &contig_page_data at compile-time.
 511  */
 512 static inline struct zonelist *node_zonelist(int nid, gfp_t flags)
 513 {
 514         return NODE_DATA(nid)->node_zonelists + gfp_zonelist(flags);
 515 }
 516
 517 #ifndef HAVE_ARCH_FREE_PAGE
 518 static inline void arch_free_page(struct page *page, int order) { }
 519 #endif
 520 #ifndef HAVE_ARCH_ALLOC_PAGE
 521 static inline void arch_alloc_page(struct page *page, int order) { }
 522 #endif
 523 #ifndef HAVE_ARCH_MAKE_PAGE_ACCESSIBLE
 524 static inline int arch_make_page_accessible(struct page *page)
 525 {
 526         return 0;
 527 }
 528 #endif
 529
 530 struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
 531                 nodemask_t *nodemask);
 532
 533 unsigned long __alloc_pages_bulk(gfp_t gfp, int preferred_nid,
 534                                 nodemask_t *nodemask, int nr_pages,
 535                                 struct list_head *page_list,
 536                                 struct page **page_array);
 537
 538 /* Bulk allocate order-0 pages */
 539 static inline unsigned long
 540 alloc_pages_bulk_list(gfp_t gfp, unsigned long nr_pages, struct list_head *list)
 541 {
 542         return __alloc_pages_bulk(gfp, numa_mem_id(), NULL, nr_pages, list, NULL);
 543 }
 544
 545 static inline unsigned long
 546 alloc_pages_bulk_array(gfp_t gfp, unsigned long nr_pages, struct page **page_array)
 547 {
 548         return __alloc_pages_bulk(gfp, numa_mem_id(), NULL, nr_pages, NULL, page_array);
 549 }
 550
 551 static inline unsigned long
 552 alloc_pages_bulk_array_node(gfp_t gfp, int nid, unsigned long nr_pages, struct page **page_array)
 553 {
 554         if (nid == NUMA_NO_NODE)
 555                 nid = numa_mem_id();
 556
 557         return __alloc_pages_bulk(gfp, nid, NULL, nr_pages, NULL, page_array);
 558 }
 559
 560 /*
 561  * Allocate pages, preferring the node given as nid. The node must be valid and
 562  * online. For more general interface, see alloc_pages_node().
 563  */
 564 static inline struct page *
 565 __alloc_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
 566 {
 567         VM_BUG_ON(nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES);
 568         VM_WARN_ON((gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !node_online(nid));
 569
 570         return __alloc_pages(gfp_mask, order, nid, NULL);
 571 }
 572
 573 /*
 574  * Allocate pages, preferring the node given as nid. When nid == NUMA_NO_NODE,
 575  * prefer the current CPU's closest node. Otherwise node must be valid and
 576  * online.
 577  */
 578 static inline struct page *alloc_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask,
 579                                                 unsigned int order)
 580 {
 581         if (nid == NUMA_NO_NODE)
 582                 nid = numa_mem_id();
 583
 584         return __alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
 585 }
 586
 587 #ifdef CONFIG_NUMA
 588 struct page *alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order);
 589 extern struct page *alloc_pages_vma(gfp_t gfp_mask, int order,
 590                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 591                         int node, bool hugepage);
 592 #define alloc_hugepage_vma(gfp_mask, vma, addr, order) \
 593         alloc_pages_vma(gfp_mask, order, vma, addr, numa_node_id(), true)
 594 #else
 595 static inline struct page *alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
 596 {
 597         return alloc_pages_node(numa_node_id(), gfp_mask, order);
 598 }
 599 #define alloc_pages_vma(gfp_mask, order, vma, addr, node, false)\
 600         alloc_pages(gfp_mask, order)
 601 #define alloc_hugepage_vma(gfp_mask, vma, addr, order) \
 602         alloc_pages(gfp_mask, order)
 603 #endif
 604 #define alloc_page(gfp_mask) alloc_pages(gfp_mask, 0)
 605 #define alloc_page_vma(gfp_mask, vma, addr)                     \
 606         alloc_pages_vma(gfp_mask, 0, vma, addr, numa_node_id(), false)
 607
 608 extern unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order);
 609 extern unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask);
 610
 611 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask);
 612 void free_pages_exact(void *virt, size_t size);
 613 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask);
 614
 615 #define __get_free_page(gfp_mask) \
 616                 __get_free_pages((gfp_mask), 0)
 617
 618 #define __get_dma_pages(gfp_mask, order) \
 619                 __get_free_pages((gfp_mask) | GFP_DMA, (order))
 620
 621 extern void __free_pages(struct page *page, unsigned int order);
 622 extern void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order);
 623
 624 struct page_frag_cache;
 625 extern void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count);
 626 extern void *page_frag_alloc_align(struct page_frag_cache *nc,
 627                                    unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask,
 628                                    unsigned int align_mask);
 629
 630 static inline void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
 631                              unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
 632 {
 633         return page_frag_alloc_align(nc, fragsz, gfp_mask, ~0u);
 634 }
 635
 636 extern void page_frag_free(void *addr);
 637
 638 #define __free_page(page) __free_pages((page), 0)
 639 #define free_page(addr) free_pages((addr), 0)
 640
 641 void page_alloc_init(void);
 642 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp);
 643 void drain_all_pages(struct zone *zone);
 644 void drain_local_pages(struct zone *zone);
 645
 646 void page_alloc_init_late(void);
 647
 648 /*
 649  * gfp_allowed_mask is set to GFP_BOOT_MASK during early boot to restrict what
 650  * GFP flags are used before interrupts are enabled. Once interrupts are
 651  * enabled, it is set to __GFP_BITS_MASK while the system is running. During
 652  * hibernation, it is used by PM to avoid I/O during memory allocation while
 653  * devices are suspended.
 654  */
 655 extern gfp_t gfp_allowed_mask;
 656
 657 /* Returns true if the gfp_mask allows use of ALLOC_NO_WATERMARK */
 658 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask);
 659
 660 extern void pm_restrict_gfp_mask(void);
 661 extern void pm_restore_gfp_mask(void);
 662
 663 extern gfp_t vma_thp_gfp_mask(struct vm_area_struct *vma);
 664
 665 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
 666 extern bool pm_suspended_storage(void);
 667 #else
 668 static inline bool pm_suspended_storage(void)
 669 {
 670         return false;
 671 }
 672 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
 673
 674 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
 675 /* The below functions must be run on a range from a single zone. */
 676 extern int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
 677                               unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask);
 678 extern struct page *alloc_contig_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask,
 679                                        int nid, nodemask_t *nodemask);
 680 #endif
 681 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
 682
 683 #ifdef CONFIG_CMA
 684 /* CMA stuff */
 685 extern void init_cma_reserved_pageblock(struct page *page);
 686 #endif
 687
 688 #endif /* __LINUX_GFP_H */