Merge branch 'akpm' (patches from Andrew)
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / mmzone.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_MMZONE_H
3 #define _LINUX_MMZONE_H
4
5 #ifndef __ASSEMBLY__
6 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
7
8 #include <linux/spinlock.h>
9 #include <linux/list.h>
10 #include <linux/wait.h>
11 #include <linux/bitops.h>
12 #include <linux/cache.h>
13 #include <linux/threads.h>
14 #include <linux/numa.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/seqlock.h>
17 #include <linux/nodemask.h>
18 #include <linux/pageblock-flags.h>
19 #include <linux/page-flags-layout.h>
20 #include <linux/atomic.h>
21 #include <linux/mm_types.h>
22 #include <linux/page-flags.h>
23 #include <linux/local_lock.h>
24 #include <asm/page.h>
25
26 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
27 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
28 #define MAX_ORDER 11
29 #else
30 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
31 #endif
32 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
33
34 /*
35  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
36  * costly to service.  That is between allocation orders which should
37  * coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
38  * will not.
39  */
40 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
41
42 enum migratetype {
43         MIGRATE_UNMOVABLE,
44         MIGRATE_MOVABLE,
45         MIGRATE_RECLAIMABLE,
46         MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
47         MIGRATE_HIGHATOMIC = MIGRATE_PCPTYPES,
48 #ifdef CONFIG_CMA
49         /*
50          * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
51          * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
52          * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
53          * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
54          *
55          * The way to use it is to change migratetype of a range of
56          * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
57          * __free_pageblock_cma() function.  What is important though
58          * is that a range of pageblocks must be aligned to
59          * MAX_ORDER_NR_PAGES should biggest page be bigger than
60          * a single pageblock.
61          */
62         MIGRATE_CMA,
63 #endif
64 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
65         MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
66 #endif
67         MIGRATE_TYPES
68 };
69
70 /* In mm/page_alloc.c; keep in sync also with show_migration_types() there */
71 extern const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES];
72
73 #ifdef CONFIG_CMA
74 #  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
75 #  define is_migrate_cma_page(_page) (get_pageblock_migratetype(_page) == MIGRATE_CMA)
76 #else
77 #  define is_migrate_cma(migratetype) false
78 #  define is_migrate_cma_page(_page) false
79 #endif
80
81 static inline bool is_migrate_movable(int mt)
82 {
83         return is_migrate_cma(mt) || mt == MIGRATE_MOVABLE;
84 }
85
86 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
87         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
88                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
89
90 extern int page_group_by_mobility_disabled;
91
92 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << PB_migratetype_bits) - 1)
93
94 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
95         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK)
96
97 struct free_area {
98         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
99         unsigned long           nr_free;
100 };
101
102 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
103                                             int migratetype)
104 {
105         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
106                                         struct page, lru);
107 }
108
109 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
110 {
111         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
112 }
113
114 struct pglist_data;
115
116 /*
117  * Add a wild amount of padding here to ensure data fall into separate
118  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
119  * consumption is not a concern here.
120  */
121 #if defined(CONFIG_SMP)
122 struct zone_padding {
123         char x[0];
124 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
125 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
126 #else
127 #define ZONE_PADDING(name)
128 #endif
129
130 #ifdef CONFIG_NUMA
131 enum numa_stat_item {
132         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
133         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
134         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
135         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
136         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
137         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
138         NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS
139 };
140 #else
141 #define NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS 0
142 #endif
143
144 enum zone_stat_item {
145         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
146         NR_FREE_PAGES,
147         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
148         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
149         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
150         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
151         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
152         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
153         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
154         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
155         /* Second 128 byte cacheline */
156         NR_BOUNCE,
157 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
158         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
159 #endif
160         NR_FREE_CMA_PAGES,
161         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
162
163 enum node_stat_item {
164         NR_LRU_BASE,
165         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
166         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
167         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
168         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
169         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
170         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
171         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
172         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
173         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
174         WORKINGSET_NODES,
175         WORKINGSET_REFAULT_BASE,
176         WORKINGSET_REFAULT_ANON = WORKINGSET_REFAULT_BASE,
177         WORKINGSET_REFAULT_FILE,
178         WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
179         WORKINGSET_ACTIVATE_ANON = WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
180         WORKINGSET_ACTIVATE_FILE,
181         WORKINGSET_RESTORE_BASE,
182         WORKINGSET_RESTORE_ANON = WORKINGSET_RESTORE_BASE,
183         WORKINGSET_RESTORE_FILE,
184         WORKINGSET_NODERECLAIM,
185         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
186         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
187                            only modified from process context */
188         NR_FILE_PAGES,
189         NR_FILE_DIRTY,
190         NR_WRITEBACK,
191         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
192         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
193         NR_SHMEM_THPS,
194         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
195         NR_FILE_THPS,
196         NR_FILE_PMDMAPPED,
197         NR_ANON_THPS,
198         NR_VMSCAN_WRITE,
199         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
200         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
201         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
202         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
203         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
204         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
205         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
206 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
207         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
208 #endif
209         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
210 #ifdef CONFIG_SWAP
211         NR_SWAPCACHE,
212 #endif
213         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
214 };
215
216 /*
217  * Returns true if the item should be printed in THPs (/proc/vmstat
218  * currently prints number of anon, file and shmem THPs. But the item
219  * is charged in pages).
220  */
221 static __always_inline bool vmstat_item_print_in_thp(enum node_stat_item item)
222 {
223         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
224                 return false;
225
226         return item == NR_ANON_THPS ||
227                item == NR_FILE_THPS ||
228                item == NR_SHMEM_THPS ||
229                item == NR_SHMEM_PMDMAPPED ||
230                item == NR_FILE_PMDMAPPED;
231 }
232
233 /*
234  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
235  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
236  * might be different.
237  */
238 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
239 {
240         /*
241          * Global and per-node slab counters track slab pages.
242          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
243          * Internally values are stored in pages.
244          *
245          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
246          * by individual slab objects. These counters are actually
247          * byte-precise.
248          */
249         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
250                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
251 }
252
253 /*
254  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
255  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
256  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
257  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
258  *
259  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
260  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
261  */
262 #define LRU_BASE 0
263 #define LRU_ACTIVE 1
264 #define LRU_FILE 2
265
266 enum lru_list {
267         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
268         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
269         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
270         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
271         LRU_UNEVICTABLE,
272         NR_LRU_LISTS
273 };
274
275 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
276
277 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
278
279 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
280 {
281         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
282 }
283
284 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
285 {
286         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
287 }
288
289 #define ANON_AND_FILE 2
290
291 enum lruvec_flags {
292         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
293                                          * backed by a congested BDI
294                                          */
295 };
296
297 struct lruvec {
298         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
299         /* per lruvec lru_lock for memcg */
300         spinlock_t                      lru_lock;
301         /*
302          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
303          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
304          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
305          */
306         unsigned long                   anon_cost;
307         unsigned long                   file_cost;
308         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
309         atomic_long_t                   nonresident_age;
310         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
311         unsigned long                   refaults[ANON_AND_FILE];
312         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
313         unsigned long                   flags;
314 #ifdef CONFIG_MEMCG
315         struct pglist_data *pgdat;
316 #endif
317 };
318
319 /* Isolate unmapped pages */
320 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
321 /* Isolate for asynchronous migration */
322 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
323 /* Isolate unevictable pages */
324 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
325
326 /* LRU Isolation modes. */
327 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
328
329 enum zone_watermarks {
330         WMARK_MIN,
331         WMARK_LOW,
332         WMARK_HIGH,
333         NR_WMARK
334 };
335
336 /*
337  * One per migratetype for each PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER plus one additional
338  * for pageblock size for THP if configured.
339  */
340 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
341 #define NR_PCP_THP 1
342 #else
343 #define NR_PCP_THP 0
344 #endif
345 #define NR_PCP_LISTS (MIGRATE_PCPTYPES * (PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER + 1 + NR_PCP_THP))
346
347 /*
348  * Shift to encode migratetype and order in the same integer, with order
349  * in the least significant bits.
350  */
351 #define NR_PCP_ORDER_WIDTH 8
352 #define NR_PCP_ORDER_MASK ((1<<NR_PCP_ORDER_WIDTH) - 1)
353
354 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
355 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
356 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
357 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
358
359 /* Fields and list protected by pagesets local_lock in page_alloc.c */
360 struct per_cpu_pages {
361         int count;              /* number of pages in the list */
362         int high;               /* high watermark, emptying needed */
363         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
364         short free_factor;      /* batch scaling factor during free */
365 #ifdef CONFIG_NUMA
366         short expire;           /* When 0, remote pagesets are drained */
367 #endif
368
369         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
370         struct list_head lists[NR_PCP_LISTS];
371 };
372
373 struct per_cpu_zonestat {
374 #ifdef CONFIG_SMP
375         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
376         s8 stat_threshold;
377 #endif
378 #ifdef CONFIG_NUMA
379         /*
380          * Low priority inaccurate counters that are only folded
381          * on demand. Use a large type to avoid the overhead of
382          * folding during refresh_cpu_vm_stats.
383          */
384         unsigned long vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
385 #endif
386 };
387
388 struct per_cpu_nodestat {
389         s8 stat_threshold;
390         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
391 };
392
393 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
394
395 enum zone_type {
396         /*
397          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
398          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
399          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
400          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
401          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
402          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
403          * platforms may need both zones as they support peripherals with
404          * different DMA addressing limitations.
405          */
406 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
407         ZONE_DMA,
408 #endif
409 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
410         ZONE_DMA32,
411 #endif
412         /*
413          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
414          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
415          * transfers to all addressable memory.
416          */
417         ZONE_NORMAL,
418 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
419         /*
420          * A memory area that is only addressable by the kernel through
421          * mapping portions into its own address space. This is for example
422          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
423          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
424          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
425          * access.
426          */
427         ZONE_HIGHMEM,
428 #endif
429         /*
430          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
431          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
432          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
433          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
434          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
435          *
436          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
437          *    essentially turn such pages unmovable. Therefore, we do not allow
438          *    pinning long-term pages in ZONE_MOVABLE. When pages are pinned and
439          *    faulted, they come from the right zone right away. However, it is
440          *    still possible that address space already has pages in
441          *    ZONE_MOVABLE at the time when pages are pinned (i.e. user has
442          *    touches that memory before pinning). In such case we migrate them
443          *    to a different zone. When migration fails - pinning fails.
444          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
445          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
446          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
447          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
448          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
449          *    for example, if we have sections that are only partially
450          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
451          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
452          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
453          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
454          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
455          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
456          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
457          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
458          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
459          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
460          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
461          *    of memory unplug in virtio-mem).
462          * 6. ZERO_PAGE(0), kernelcore/movablecore setups might create
463          *    situations where ZERO_PAGE(0) which is allocated differently
464          *    on different platforms may end up in a movable zone. ZERO_PAGE(0)
465          *    cannot be migrated.
466          * 7. Memory-hotplug: when using memmap_on_memory and onlining the
467          *    memory to the MOVABLE zone, the vmemmap pages are also placed in
468          *    such zone. Such pages cannot be really moved around as they are
469          *    self-stored in the range, but they are treated as movable when
470          *    the range they describe is about to be offlined.
471          *
472          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
473          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
474          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
475          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
476          * there can be false negatives).
477          */
478         ZONE_MOVABLE,
479 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
480         ZONE_DEVICE,
481 #endif
482         __MAX_NR_ZONES
483
484 };
485
486 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
487
488 #define ASYNC_AND_SYNC 2
489
490 struct zone {
491         /* Read-mostly fields */
492
493         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
494         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
495         unsigned long watermark_boost;
496
497         unsigned long nr_reserved_highatomic;
498
499         /*
500          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
501          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
502          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
503          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
504          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
505          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
506          * changes.
507          */
508         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
509
510 #ifdef CONFIG_NUMA
511         int node;
512 #endif
513         struct pglist_data      *zone_pgdat;
514         struct per_cpu_pages    __percpu *per_cpu_pageset;
515         struct per_cpu_zonestat __percpu *per_cpu_zonestats;
516         /*
517          * the high and batch values are copied to individual pagesets for
518          * faster access
519          */
520         int pageset_high;
521         int pageset_batch;
522
523 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
524         /*
525          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
526          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
527          */
528         unsigned long           *pageblock_flags;
529 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
530
531         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
532         unsigned long           zone_start_pfn;
533
534         /*
535          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
536          * holes, which is calculated as:
537          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
538          *
539          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
540          * is calculated as:
541          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
542          *
543          * present_early_pages is present pages existing within the zone
544          * located on memory available since early boot, excluding hotplugged
545          * memory.
546          *
547          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
548          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
549          * bootmem allocator):
550          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
551          *
552          * cma pages is present pages that are assigned for CMA use
553          * (MIGRATE_CMA).
554          *
555          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
556          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
557          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
558          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
559          * and thresholds.
560          *
561          * Locking rules:
562          *
563          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
564          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
565          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
566          * quite infrequently.
567          *
568          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
569          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
570          * give them a chance of being in the same cacheline.
571          *
572          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
573          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
574          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
575          */
576         atomic_long_t           managed_pages;
577         unsigned long           spanned_pages;
578         unsigned long           present_pages;
579 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
580         unsigned long           present_early_pages;
581 #endif
582 #ifdef CONFIG_CMA
583         unsigned long           cma_pages;
584 #endif
585
586         const char              *name;
587
588 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
589         /*
590          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
591          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
592          * of pageblock. Protected by zone->lock.
593          */
594         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
595 #endif
596
597 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
598         /* see spanned/present_pages for more description */
599         seqlock_t               span_seqlock;
600 #endif
601
602         int initialized;
603
604         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
605         ZONE_PADDING(_pad1_)
606
607         /* free areas of different sizes */
608         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
609
610         /* zone flags, see below */
611         unsigned long           flags;
612
613         /* Primarily protects free_area */
614         spinlock_t              lock;
615
616         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
617         ZONE_PADDING(_pad2_)
618
619         /*
620          * When free pages are below this point, additional steps are taken
621          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
622          * drift allowing watermarks to be breached
623          */
624         unsigned long percpu_drift_mark;
625
626 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
627         /* pfn where compaction free scanner should start */
628         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
629         /* pfn where compaction migration scanner should start */
630         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
631         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
632         unsigned long           compact_init_free_pfn;
633 #endif
634
635 #ifdef CONFIG_COMPACTION
636         /*
637          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
638          * are skipped before trying again. The number attempted since
639          * last failure is tracked with compact_considered.
640          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
641          */
642         unsigned int            compact_considered;
643         unsigned int            compact_defer_shift;
644         int                     compact_order_failed;
645 #endif
646
647 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
648         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
649         bool                    compact_blockskip_flush;
650 #endif
651
652         bool                    contiguous;
653
654         ZONE_PADDING(_pad3_)
655         /* Zone statistics */
656         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
657         atomic_long_t           vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
658 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
659
660 enum pgdat_flags {
661         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
662                                          * many dirty file pages at the tail
663                                          * of the LRU.
664                                          */
665         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
666                                          * many pages under writeback
667                                          */
668         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
669 };
670
671 enum zone_flags {
672         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
673                                          * Cleared when kswapd is woken.
674                                          */
675         ZONE_RECLAIM_ACTIVE,            /* kswapd may be scanning the zone. */
676 };
677
678 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
679 {
680         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
681 }
682
683 static inline unsigned long zone_cma_pages(struct zone *zone)
684 {
685 #ifdef CONFIG_CMA
686         return zone->cma_pages;
687 #else
688         return 0;
689 #endif
690 }
691
692 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
693 {
694         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
695 }
696
697 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
698 {
699         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
700 }
701
702 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
703 {
704         return zone->initialized;
705 }
706
707 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
708 {
709         return zone->spanned_pages == 0;
710 }
711
712 /*
713  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
714  * intersection with the given zone
715  */
716 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
717                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
718 {
719         if (zone_is_empty(zone))
720                 return false;
721         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
722             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
723                 return false;
724
725         return true;
726 }
727
728 /*
729  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
730  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
731  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
732  */
733 #define DEF_PRIORITY 12
734
735 /* Maximum number of zones on a zonelist */
736 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
737
738 enum {
739         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
740 #ifdef CONFIG_NUMA
741         /*
742          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
743          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
744          */
745         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
746 #endif
747         MAX_ZONELISTS
748 };
749
750 /*
751  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
752  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
753  */
754 struct zoneref {
755         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
756         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
757 };
758
759 /*
760  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
761  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
762  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
763  * priority.
764  *
765  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
766  * of the entry being read. Helper functions to access information given
767  * a struct zoneref are
768  *
769  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
770  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
771  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
772  */
773 struct zonelist {
774         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
775 };
776
777 /*
778  * The array of struct pages for flatmem.
779  * It must be declared for SPARSEMEM as well because there are configurations
780  * that rely on that.
781  */
782 extern struct page *mem_map;
783
784 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
785 struct deferred_split {
786         spinlock_t split_queue_lock;
787         struct list_head split_queue;
788         unsigned long split_queue_len;
789 };
790 #endif
791
792 /*
793  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
794  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
795  * describes the whole memory.
796  *
797  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
798  * per-zone basis.
799  */
800 typedef struct pglist_data {
801         /*
802          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
803          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
804          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
805          */
806         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
807
808         /*
809          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
810          * Generally the first zones will be references to this node's
811          * node_zones.
812          */
813         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
814
815         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
816 #ifdef CONFIG_FLATMEM   /* means !SPARSEMEM */
817         struct page *node_mem_map;
818 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
819         struct page_ext *node_page_ext;
820 #endif
821 #endif
822 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
823         /*
824          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
825          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
826          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
827          * init.
828          *
829          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
830          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
831          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
832          *
833          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
834          */
835         spinlock_t node_size_lock;
836 #endif
837         unsigned long node_start_pfn;
838         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
839         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
840                                              range, including holes */
841         int node_id;
842         wait_queue_head_t kswapd_wait;
843         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
844         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
845                                            mem_hotplug_begin/end() */
846         int kswapd_order;
847         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
848
849         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
850
851 #ifdef CONFIG_COMPACTION
852         int kcompactd_max_order;
853         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
854         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
855         struct task_struct *kcompactd;
856         bool proactive_compact_trigger;
857 #endif
858         /*
859          * This is a per-node reserve of pages that are not available
860          * to userspace allocations.
861          */
862         unsigned long           totalreserve_pages;
863
864 #ifdef CONFIG_NUMA
865         /*
866          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
867          */
868         unsigned long           min_unmapped_pages;
869         unsigned long           min_slab_pages;
870 #endif /* CONFIG_NUMA */
871
872         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
873         ZONE_PADDING(_pad1_)
874
875 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
876         /*
877          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
878          * is the first PFN that needs to be initialised.
879          */
880         unsigned long first_deferred_pfn;
881 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
882
883 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
884         struct deferred_split deferred_split_queue;
885 #endif
886
887         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
888
889         /*
890          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
891          *
892          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
893          */
894         struct lruvec           __lruvec;
895
896         unsigned long           flags;
897
898         ZONE_PADDING(_pad2_)
899
900         /* Per-node vmstats */
901         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
902         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
903 } pg_data_t;
904
905 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
906 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
907 #ifdef CONFIG_FLATMEM
908 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
909 #else
910 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
911 #endif
912 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
913
914 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
915 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
916
917 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
918 {
919         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
920 }
921
922 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
923 {
924         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
925 }
926
927 #include <linux/memory_hotplug.h>
928
929 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
930 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
931                    enum zone_type highest_zoneidx);
932 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
933                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
934                          long free_pages);
935 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
936                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
937                 unsigned int alloc_flags);
938 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
939                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
940 /*
941  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
942  * the platform statically or via memory hotplug interface.
943  */
944 enum meminit_context {
945         MEMINIT_EARLY,
946         MEMINIT_HOTPLUG,
947 };
948
949 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
950                                      unsigned long size);
951
952 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
953
954 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
955 {
956 #ifdef CONFIG_MEMCG
957         return lruvec->pgdat;
958 #else
959         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
960 #endif
961 }
962
963 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
964 int local_memory_node(int node_id);
965 #else
966 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
967 #endif
968
969 /*
970  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
971  */
972 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
973
974 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
975 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
976 {
977         return zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE;
978 }
979 #else
980 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
981 {
982         return false;
983 }
984 #endif
985
986 /*
987  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
988  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
989  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
990  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
991  */
992 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
993 {
994         return zone_managed_pages(zone);
995 }
996
997 /* Returns true if a zone has memory */
998 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
999 {
1000         return zone->present_pages;
1001 }
1002
1003 #ifdef CONFIG_NUMA
1004 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1005 {
1006         return zone->node;
1007 }
1008
1009 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
1010 {
1011         zone->node = nid;
1012 }
1013 #else
1014 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1015 {
1016         return 0;
1017 }
1018
1019 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
1020 #endif
1021
1022 extern int movable_zone;
1023
1024 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
1025 {
1026 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1027         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
1028                 (idx == ZONE_MOVABLE && movable_zone == ZONE_HIGHMEM));
1029 #else
1030         return 0;
1031 #endif
1032 }
1033
1034 /**
1035  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
1036  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
1037  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
1038  * @zone: pointer to struct zone variable
1039  * Return: 1 for a highmem zone, 0 otherwise
1040  */
1041 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
1042 {
1043 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1044         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
1045 #else
1046         return 0;
1047 #endif
1048 }
1049
1050 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
1051 struct ctl_table;
1052
1053 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
1054                 loff_t *);
1055 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1056                 size_t *, loff_t *);
1057 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
1058 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1059                 size_t *, loff_t *);
1060 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1061                 void *, size_t *, loff_t *);
1062 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1063                 void *, size_t *, loff_t *);
1064 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1065                 void *, size_t *, loff_t *);
1066 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
1067                 void *, size_t *, loff_t *);
1068 extern int percpu_pagelist_high_fraction;
1069 extern char numa_zonelist_order[];
1070 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1071
1072 #ifndef CONFIG_NUMA
1073
1074 extern struct pglist_data contig_page_data;
1075 static inline struct pglist_data *NODE_DATA(int nid)
1076 {
1077         return &contig_page_data;
1078 }
1079 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
1080
1081 #else /* CONFIG_NUMA */
1082
1083 #include <asm/mmzone.h>
1084
1085 #endif /* !CONFIG_NUMA */
1086
1087 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
1088 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
1089 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
1090
1091 /**
1092  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1093  * @pgdat: pointer to a pg_data_t variable
1094  */
1095 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1096         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1097              pgdat;                                     \
1098              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1099 /**
1100  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1101  * @zone: pointer to struct zone variable
1102  *
1103  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1104  * fills it in.
1105  */
1106 #define for_each_zone(zone)                             \
1107         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1108              zone;                                      \
1109              zone = next_zone(zone))
1110
1111 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1112         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1113              zone;                                      \
1114              zone = next_zone(zone))                    \
1115                 if (!populated_zone(zone))              \
1116                         ; /* do nothing */              \
1117                 else
1118
1119 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1120 {
1121         return zoneref->zone;
1122 }
1123
1124 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1125 {
1126         return zoneref->zone_idx;
1127 }
1128
1129 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1130 {
1131         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1132 }
1133
1134 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1135                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1136                                         nodemask_t *nodes);
1137
1138 /**
1139  * 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
1140  * @z: The cursor used as a starting point for the search
1141  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1142  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1143  *
1144  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1145  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1146  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1147  * being examined. It should be advanced by one before calling
1148  * next_zones_zonelist again.
1149  *
1150  * Return: the next zone at or below highest_zoneidx within the allowed
1151  * nodemask using a cursor within a zonelist as a starting point
1152  */
1153 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1154                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1155                                         nodemask_t *nodes)
1156 {
1157         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1158                 return z;
1159         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1160 }
1161
1162 /**
1163  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1164  * @zonelist: The zonelist to search for a suitable zone
1165  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1166  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1167  *
1168  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1169  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1170  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1171  * one before calling.
1172  *
1173  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1174  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1175  * update due to cpuset modification.
1176  *
1177  * Return: Zoneref pointer for the first suitable zone found
1178  */
1179 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1180                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1181                                         nodemask_t *nodes)
1182 {
1183         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1184                                                         highest_zoneidx, nodes);
1185 }
1186
1187 /**
1188  * 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
1189  * @zone: The current zone in the iterator
1190  * @z: The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1191  * @zlist: The zonelist being iterated
1192  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1193  * @nodemask: Nodemask allowed by the allocator
1194  *
1195  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1196  * within a given nodemask
1197  */
1198 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1199         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1200                 zone;                                                   \
1201                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1202                         zone = zonelist_zone(z))
1203
1204 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1205         for (zone = z->zone;    \
1206                 zone;                                                   \
1207                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1208                         zone = zonelist_zone(z))
1209
1210
1211 /**
1212  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1213  * @zone: The current zone in the iterator
1214  * @z: The current pointer within zonelist->zones being iterated
1215  * @zlist: The zonelist being iterated
1216  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1217  *
1218  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1219  */
1220 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1221         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1222
1223 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1224 #include <asm/sparsemem.h>
1225 #endif
1226
1227 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1228 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1229 #endif
1230
1231 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1232
1233 /*
1234  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1235  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1236  */
1237 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1238 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1239
1240 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1241
1242 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1243 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1244
1245 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1246         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1247
1248 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1249 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1250 #endif
1251
1252 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1253 {
1254         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1255 }
1256 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1257 {
1258         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1259 }
1260
1261 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1262 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1263
1264 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1265 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1266
1267 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1268 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1269 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1270
1271 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1272 #error Subsection size exceeds section size
1273 #else
1274 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1275 #endif
1276
1277 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1278 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1279
1280 struct mem_section_usage {
1281 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1282         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1283 #endif
1284         /* See declaration of similar field in struct zone */
1285         unsigned long pageblock_flags[0];
1286 };
1287
1288 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1289
1290 struct page;
1291 struct page_ext;
1292 struct mem_section {
1293         /*
1294          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1295          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1296          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1297          *
1298          * Additionally during early boot we encode node id of
1299          * the location of the section here to guide allocation.
1300          * (see sparse.c::memory_present())
1301          *
1302          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1303          * before using it wrong.
1304          */
1305         unsigned long section_mem_map;
1306
1307         struct mem_section_usage *usage;
1308 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1309         /*
1310          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1311          * section. (see page_ext.h about this.)
1312          */
1313         struct page_ext *page_ext;
1314         unsigned long pad;
1315 #endif
1316         /*
1317          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1318          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1319          */
1320 };
1321
1322 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1323 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1324 #else
1325 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1326 #endif
1327
1328 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1329 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1330 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1331
1332 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1333 extern struct mem_section **mem_section;
1334 #else
1335 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1336 #endif
1337
1338 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1339 {
1340         return ms->usage->pageblock_flags;
1341 }
1342
1343 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1344 {
1345 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1346         if (!mem_section)
1347                 return NULL;
1348 #endif
1349         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1350                 return NULL;
1351         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1352 }
1353 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1354
1355 /*
1356  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1357  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1358  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1359  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1360  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1361  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1362  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1363  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1364  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1365  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1366  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1367  */
1368 #define SECTION_MARKED_PRESENT          (1UL<<0)
1369 #define SECTION_HAS_MEM_MAP             (1UL<<1)
1370 #define SECTION_IS_ONLINE               (1UL<<2)
1371 #define SECTION_IS_EARLY                (1UL<<3)
1372 #define SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE       (1UL<<4)
1373 #define SECTION_MAP_LAST_BIT            (1UL<<5)
1374 #define SECTION_MAP_MASK                (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1375 #define SECTION_NID_SHIFT               6
1376
1377 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1378 {
1379         unsigned long map = section->section_mem_map;
1380         map &= SECTION_MAP_MASK;
1381         return (struct page *)map;
1382 }
1383
1384 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1385 {
1386         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1387 }
1388
1389 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1390 {
1391         return present_section(__nr_to_section(nr));
1392 }
1393
1394 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1395 {
1396         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1397 }
1398
1399 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1400 {
1401         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1402 }
1403
1404 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1405 {
1406         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1407 }
1408
1409 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1410 {
1411         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1412 }
1413
1414 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1415 {
1416         unsigned long flags = SECTION_IS_ONLINE | SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE;
1417
1418         return section && ((section->section_mem_map & flags) == flags);
1419 }
1420
1421 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1422 {
1423         return online_section(__nr_to_section(nr));
1424 }
1425
1426 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1427 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1428 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1429 #endif
1430
1431 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1432 {
1433         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1434 }
1435
1436 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1437
1438 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1439 {
1440         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1441 }
1442
1443 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1444 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1445 {
1446         int idx = subsection_map_index(pfn);
1447
1448         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1449 }
1450 #else
1451 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1452 {
1453         return 1;
1454 }
1455 #endif
1456
1457 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1458 /**
1459  * pfn_valid - check if there is a valid memory map entry for a PFN
1460  * @pfn: the page frame number to check
1461  *
1462  * Check if there is a valid memory map entry aka struct page for the @pfn.
1463  * Note, that availability of the memory map entry does not imply that
1464  * there is actual usable memory at that @pfn. The struct page may
1465  * represent a hole or an unusable page frame.
1466  *
1467  * Return: 1 for PFNs that have memory map entries and 0 otherwise
1468  */
1469 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1470 {
1471         struct mem_section *ms;
1472
1473         /*
1474          * Ensure the upper PAGE_SHIFT bits are clear in the
1475          * pfn. Else it might lead to false positives when
1476          * some of the upper bits are set, but the lower bits
1477          * match a valid pfn.
1478          */
1479         if (PHYS_PFN(PFN_PHYS(pfn)) != pfn)
1480                 return 0;
1481
1482         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1483                 return 0;
1484         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1485         if (!valid_section(ms))
1486                 return 0;
1487         /*
1488          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1489          * the entire section-sized span.
1490          */
1491         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1492 }
1493 #endif
1494
1495 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1496 {
1497         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1498                 return 0;
1499         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1500 }
1501
1502 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1503 {
1504         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1505                 if (present_section_nr(section_nr))
1506                         return section_nr;
1507         }
1508
1509         return -1;
1510 }
1511
1512 /*
1513  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1514  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1515  * this restriction.
1516  */
1517 #ifdef CONFIG_NUMA
1518 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1519 ({                                                                      \
1520         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1521         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1522 })
1523 #else
1524 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1525 #endif
1526
1527 void sparse_init(void);
1528 #else
1529 #define sparse_init()   do {} while (0)
1530 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1531 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1532 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1533 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1534
1535 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1536 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1537 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */