89d8ff06c9ce0f98315697a70554726cf20ae391
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / mmzone.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_MMZONE_H
3 #define _LINUX_MMZONE_H
4
5 #ifndef __ASSEMBLY__
6 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
7
8 #include <linux/spinlock.h>
9 #include <linux/list.h>
10 #include <linux/wait.h>
11 #include <linux/bitops.h>
12 #include <linux/cache.h>
13 #include <linux/threads.h>
14 #include <linux/numa.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/seqlock.h>
17 #include <linux/nodemask.h>
18 #include <linux/pageblock-flags.h>
19 #include <linux/page-flags-layout.h>
20 #include <linux/atomic.h>
21 #include <linux/mm_types.h>
22 #include <linux/page-flags.h>
23 #include <asm/page.h>
24
25 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
26 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
27 #define MAX_ORDER 11
28 #else
29 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
30 #endif
31 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
32
33 /*
34  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
35  * costly to service.  That is between allocation orders which should
36  * coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
37  * will not.
38  */
39 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
40
41 enum migratetype {
42         MIGRATE_UNMOVABLE,
43         MIGRATE_MOVABLE,
44         MIGRATE_RECLAIMABLE,
45         MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
46         MIGRATE_HIGHATOMIC = MIGRATE_PCPTYPES,
47 #ifdef CONFIG_CMA
48         /*
49          * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
50          * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
51          * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
52          * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
53          *
54          * The way to use it is to change migratetype of a range of
55          * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
56          * __free_pageblock_cma() function.  What is important though
57          * is that a range of pageblocks must be aligned to
58          * MAX_ORDER_NR_PAGES should biggest page be bigger then
59          * a single pageblock.
60          */
61         MIGRATE_CMA,
62 #endif
63 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
64         MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
65 #endif
66         MIGRATE_TYPES
67 };
68
69 /* In mm/page_alloc.c; keep in sync also with show_migration_types() there */
70 extern const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES];
71
72 #ifdef CONFIG_CMA
73 #  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
74 #  define is_migrate_cma_page(_page) (get_pageblock_migratetype(_page) == MIGRATE_CMA)
75 #else
76 #  define is_migrate_cma(migratetype) false
77 #  define is_migrate_cma_page(_page) false
78 #endif
79
80 static inline bool is_migrate_movable(int mt)
81 {
82         return is_migrate_cma(mt) || mt == MIGRATE_MOVABLE;
83 }
84
85 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
86         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
87                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
88
89 extern int page_group_by_mobility_disabled;
90
91 #define NR_MIGRATETYPE_BITS (PB_migrate_end - PB_migrate + 1)
92 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << NR_MIGRATETYPE_BITS) - 1)
93
94 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
95         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page),                \
96                         PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK)
97
98 struct free_area {
99         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
100         unsigned long           nr_free;
101 };
102
103 /* Used for pages not on another list */
104 static inline void add_to_free_area(struct page *page, struct free_area *area,
105                              int migratetype)
106 {
107         list_add(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
108         area->nr_free++;
109 }
110
111 /* Used for pages not on another list */
112 static inline void add_to_free_area_tail(struct page *page, struct free_area *area,
113                                   int migratetype)
114 {
115         list_add_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
116         area->nr_free++;
117 }
118
119 #ifdef CONFIG_SHUFFLE_PAGE_ALLOCATOR
120 /* Used to preserve page allocation order entropy */
121 void add_to_free_area_random(struct page *page, struct free_area *area,
122                 int migratetype);
123 #else
124 static inline void add_to_free_area_random(struct page *page,
125                 struct free_area *area, int migratetype)
126 {
127         add_to_free_area(page, area, migratetype);
128 }
129 #endif
130
131 /* Used for pages which are on another list */
132 static inline void move_to_free_area(struct page *page, struct free_area *area,
133                              int migratetype)
134 {
135         list_move(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
136 }
137
138 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
139                                             int migratetype)
140 {
141         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
142                                         struct page, lru);
143 }
144
145 static inline void del_page_from_free_area(struct page *page,
146                 struct free_area *area)
147 {
148         list_del(&page->lru);
149         __ClearPageBuddy(page);
150         set_page_private(page, 0);
151         area->nr_free--;
152 }
153
154 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
155 {
156         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
157 }
158
159 struct pglist_data;
160
161 /*
162  * zone->lock and the zone lru_lock are two of the hottest locks in the kernel.
163  * So add a wild amount of padding here to ensure that they fall into separate
164  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
165  * consumption is not a concern here.
166  */
167 #if defined(CONFIG_SMP)
168 struct zone_padding {
169         char x[0];
170 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
171 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
172 #else
173 #define ZONE_PADDING(name)
174 #endif
175
176 #ifdef CONFIG_NUMA
177 enum numa_stat_item {
178         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
179         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
180         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
181         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
182         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
183         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
184         NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS
185 };
186 #else
187 #define NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS 0
188 #endif
189
190 enum zone_stat_item {
191         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
192         NR_FREE_PAGES,
193         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
194         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
195         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
196         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
197         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
198         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
199         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
200         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
201         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
202         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
203         /* Second 128 byte cacheline */
204         NR_BOUNCE,
205 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
206         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
207 #endif
208         NR_FREE_CMA_PAGES,
209         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
210
211 enum node_stat_item {
212         NR_LRU_BASE,
213         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
214         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
215         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
216         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
217         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
218         NR_SLAB_RECLAIMABLE,    /* Please do not reorder this item */
219         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,  /* and this one without looking at
220                                  * memcg_flush_percpu_vmstats() first. */
221         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
222         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
223         WORKINGSET_NODES,
224         WORKINGSET_REFAULT,
225         WORKINGSET_ACTIVATE,
226         WORKINGSET_RESTORE,
227         WORKINGSET_NODERECLAIM,
228         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
229         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
230                            only modified from process context */
231         NR_FILE_PAGES,
232         NR_FILE_DIRTY,
233         NR_WRITEBACK,
234         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
235         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
236         NR_SHMEM_THPS,
237         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
238         NR_FILE_THPS,
239         NR_FILE_PMDMAPPED,
240         NR_ANON_THPS,
241         NR_UNSTABLE_NFS,        /* NFS unstable pages */
242         NR_VMSCAN_WRITE,
243         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
244         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
245         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
246         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
247         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
248 };
249
250 /*
251  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
252  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
253  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
254  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
255  *
256  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
257  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
258  */
259 #define LRU_BASE 0
260 #define LRU_ACTIVE 1
261 #define LRU_FILE 2
262
263 enum lru_list {
264         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
265         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
266         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
267         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
268         LRU_UNEVICTABLE,
269         NR_LRU_LISTS
270 };
271
272 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
273
274 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
275
276 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
277 {
278         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
279 }
280
281 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
282 {
283         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
284 }
285
286 struct zone_reclaim_stat {
287         /*
288          * The pageout code in vmscan.c keeps track of how many of the
289          * mem/swap backed and file backed pages are referenced.
290          * The higher the rotated/scanned ratio, the more valuable
291          * that cache is.
292          *
293          * The anon LRU stats live in [0], file LRU stats in [1]
294          */
295         unsigned long           recent_rotated[2];
296         unsigned long           recent_scanned[2];
297 };
298
299 enum lruvec_flags {
300         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
301                                          * backed by a congested BDI
302                                          */
303 };
304
305 struct lruvec {
306         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
307         struct zone_reclaim_stat        reclaim_stat;
308         /* Evictions & activations on the inactive file list */
309         atomic_long_t                   inactive_age;
310         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
311         unsigned long                   refaults;
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 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
337 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
338 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
339 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
340
341 struct per_cpu_pages {
342         int count;              /* number of pages in the list */
343         int high;               /* high watermark, emptying needed */
344         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
345
346         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
347         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
348 };
349
350 struct per_cpu_pageset {
351         struct per_cpu_pages pcp;
352 #ifdef CONFIG_NUMA
353         s8 expire;
354         u16 vm_numa_stat_diff[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
355 #endif
356 #ifdef CONFIG_SMP
357         s8 stat_threshold;
358         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
359 #endif
360 };
361
362 struct per_cpu_nodestat {
363         s8 stat_threshold;
364         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
365 };
366
367 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
368
369 enum zone_type {
370         /*
371          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
372          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
373          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
374          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
375          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
376          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
377          * platforms may need both zones as they support peripherals with
378          * different DMA addressing limitations.
379          *
380          * Some examples:
381          *
382          *  - i386 and x86_64 have a fixed 16M ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the
383          *    rest of the lower 4G.
384          *
385          *  - arm only uses ZONE_DMA, the size, up to 4G, may vary depending on
386          *    the specific device.
387          *
388          *  - arm64 has a fixed 1G ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the rest of the
389          *    lower 4G.
390          *
391          *  - powerpc only uses ZONE_DMA, the size, up to 2G, may vary
392          *    depending on the specific device.
393          *
394          *  - s390 uses ZONE_DMA fixed to the lower 2G.
395          *
396          *  - ia64 and riscv only use ZONE_DMA32.
397          *
398          *  - parisc uses neither.
399          */
400 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
401         ZONE_DMA,
402 #endif
403 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
404         ZONE_DMA32,
405 #endif
406         /*
407          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
408          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
409          * transfers to all addressable memory.
410          */
411         ZONE_NORMAL,
412 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
413         /*
414          * A memory area that is only addressable by the kernel through
415          * mapping portions into its own address space. This is for example
416          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
417          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
418          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
419          * access.
420          */
421         ZONE_HIGHMEM,
422 #endif
423         ZONE_MOVABLE,
424 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
425         ZONE_DEVICE,
426 #endif
427         __MAX_NR_ZONES
428
429 };
430
431 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
432
433 struct zone {
434         /* Read-mostly fields */
435
436         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
437         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
438         unsigned long watermark_boost;
439
440         unsigned long nr_reserved_highatomic;
441
442         /*
443          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
444          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
445          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
446          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
447          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
448          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
449          * changes.
450          */
451         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
452
453 #ifdef CONFIG_NUMA
454         int node;
455 #endif
456         struct pglist_data      *zone_pgdat;
457         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
458
459 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
460         /*
461          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
462          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
463          */
464         unsigned long           *pageblock_flags;
465 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
466
467         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
468         unsigned long           zone_start_pfn;
469
470         /*
471          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
472          * holes, which is calculated as:
473          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
474          *
475          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
476          * is calculated as:
477          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
478          *
479          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
480          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
481          * bootmem allocator):
482          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
483          *
484          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
485          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
486          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
487          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
488          * and thresholds.
489          *
490          * Locking rules:
491          *
492          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
493          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
494          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
495          * quite infrequently.
496          *
497          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
498          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
499          * give them a chance of being in the same cacheline.
500          *
501          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
502          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
503          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
504          */
505         atomic_long_t           managed_pages;
506         unsigned long           spanned_pages;
507         unsigned long           present_pages;
508
509         const char              *name;
510
511 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
512         /*
513          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
514          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
515          * of pageblock. Protected by zone->lock.
516          */
517         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
518 #endif
519
520 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
521         /* see spanned/present_pages for more description */
522         seqlock_t               span_seqlock;
523 #endif
524
525         int initialized;
526
527         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
528         ZONE_PADDING(_pad1_)
529
530         /* free areas of different sizes */
531         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
532
533         /* zone flags, see below */
534         unsigned long           flags;
535
536         /* Primarily protects free_area */
537         spinlock_t              lock;
538
539         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
540         ZONE_PADDING(_pad2_)
541
542         /*
543          * When free pages are below this point, additional steps are taken
544          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
545          * drift allowing watermarks to be breached
546          */
547         unsigned long percpu_drift_mark;
548
549 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
550         /* pfn where compaction free scanner should start */
551         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
552         /* pfn where async and sync compaction migration scanner should start */
553         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[2];
554         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
555         unsigned long           compact_init_free_pfn;
556 #endif
557
558 #ifdef CONFIG_COMPACTION
559         /*
560          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
561          * are skipped before trying again. The number attempted since
562          * last failure is tracked with compact_considered.
563          */
564         unsigned int            compact_considered;
565         unsigned int            compact_defer_shift;
566         int                     compact_order_failed;
567 #endif
568
569 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
570         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
571         bool                    compact_blockskip_flush;
572 #endif
573
574         bool                    contiguous;
575
576         ZONE_PADDING(_pad3_)
577         /* Zone statistics */
578         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
579         atomic_long_t           vm_numa_stat[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
580 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
581
582 enum pgdat_flags {
583         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
584                                          * many dirty file pages at the tail
585                                          * of the LRU.
586                                          */
587         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
588                                          * many pages under writeback
589                                          */
590         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
591 };
592
593 enum zone_flags {
594         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
595                                          * Cleared when kswapd is woken.
596                                          */
597 };
598
599 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
600 {
601         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
602 }
603
604 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
605 {
606         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
607 }
608
609 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
610 {
611         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
612 }
613
614 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
615 {
616         return zone->initialized;
617 }
618
619 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
620 {
621         return zone->spanned_pages == 0;
622 }
623
624 /*
625  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
626  * intersection with the given zone
627  */
628 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
629                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
630 {
631         if (zone_is_empty(zone))
632                 return false;
633         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
634             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
635                 return false;
636
637         return true;
638 }
639
640 /*
641  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
642  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
643  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
644  */
645 #define DEF_PRIORITY 12
646
647 /* Maximum number of zones on a zonelist */
648 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
649
650 enum {
651         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
652 #ifdef CONFIG_NUMA
653         /*
654          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
655          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
656          */
657         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
658 #endif
659         MAX_ZONELISTS
660 };
661
662 /*
663  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
664  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
665  */
666 struct zoneref {
667         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
668         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
669 };
670
671 /*
672  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
673  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
674  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
675  * priority.
676  *
677  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
678  * of the entry being read. Helper functions to access information given
679  * a struct zoneref are
680  *
681  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
682  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
683  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
684  */
685 struct zonelist {
686         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
687 };
688
689 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
690 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
691 extern struct page *mem_map;
692 #endif
693
694 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
695 struct deferred_split {
696         spinlock_t split_queue_lock;
697         struct list_head split_queue;
698         unsigned long split_queue_len;
699 };
700 #endif
701
702 /*
703  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
704  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
705  * describes the whole memory.
706  *
707  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
708  * per-zone basis.
709  */
710 struct bootmem_data;
711 typedef struct pglist_data {
712         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
713         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
714         int nr_zones;
715 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
716         struct page *node_mem_map;
717 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
718         struct page_ext *node_page_ext;
719 #endif
720 #endif
721 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
722         /*
723          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
724          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
725          *
726          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
727          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
728          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
729          *
730          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
731          */
732         spinlock_t node_size_lock;
733 #endif
734         unsigned long node_start_pfn;
735         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
736         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
737                                              range, including holes */
738         int node_id;
739         wait_queue_head_t kswapd_wait;
740         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
741         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
742                                            mem_hotplug_begin/end() */
743         int kswapd_order;
744         enum zone_type kswapd_classzone_idx;
745
746         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
747
748 #ifdef CONFIG_COMPACTION
749         int kcompactd_max_order;
750         enum zone_type kcompactd_classzone_idx;
751         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
752         struct task_struct *kcompactd;
753 #endif
754         /*
755          * This is a per-node reserve of pages that are not available
756          * to userspace allocations.
757          */
758         unsigned long           totalreserve_pages;
759
760 #ifdef CONFIG_NUMA
761         /*
762          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
763          */
764         unsigned long           min_unmapped_pages;
765         unsigned long           min_slab_pages;
766 #endif /* CONFIG_NUMA */
767
768         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
769         ZONE_PADDING(_pad1_)
770         spinlock_t              lru_lock;
771
772 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
773         /*
774          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
775          * is the first PFN that needs to be initialised.
776          */
777         unsigned long first_deferred_pfn;
778 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
779
780 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
781         struct deferred_split deferred_split_queue;
782 #endif
783
784         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
785
786         /*
787          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
788          *
789          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
790          */
791         struct lruvec           __lruvec;
792
793         unsigned long           flags;
794
795         ZONE_PADDING(_pad2_)
796
797         /* Per-node vmstats */
798         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
799         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
800 } pg_data_t;
801
802 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
803 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
804 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
805 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
806 #else
807 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
808 #endif
809 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
810
811 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
812 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
813
814 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
815 {
816         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
817 }
818
819 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
820 {
821         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
822 }
823
824 #include <linux/memory_hotplug.h>
825
826 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
827 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
828                    enum zone_type classzone_idx);
829 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
830                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
831                          long free_pages);
832 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
833                 unsigned long mark, int classzone_idx,
834                 unsigned int alloc_flags);
835 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
836                 unsigned long mark, int classzone_idx);
837 enum memmap_context {
838         MEMMAP_EARLY,
839         MEMMAP_HOTPLUG,
840 };
841 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
842                                      unsigned long size);
843
844 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
845
846 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
847 {
848 #ifdef CONFIG_MEMCG
849         return lruvec->pgdat;
850 #else
851         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
852 #endif
853 }
854
855 extern unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx);
856
857 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
858 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
859 #else
860 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
861 #endif
862
863 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM)
864 void memblocks_present(void);
865 #else
866 static inline void memblocks_present(void) {}
867 #endif
868
869 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
870 int local_memory_node(int node_id);
871 #else
872 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
873 #endif
874
875 /*
876  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
877  */
878 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
879
880 /*
881  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
882  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
883  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
884  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
885  */
886 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
887 {
888         return zone_managed_pages(zone);
889 }
890
891 /* Returns true if a zone has memory */
892 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
893 {
894         return zone->present_pages;
895 }
896
897 #ifdef CONFIG_NUMA
898 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
899 {
900         return zone->node;
901 }
902
903 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
904 {
905         zone->node = nid;
906 }
907 #else
908 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
909 {
910         return 0;
911 }
912
913 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
914 #endif
915
916 extern int movable_zone;
917
918 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
919 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
920 {
921 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
922         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
923 #else
924         return (ZONE_MOVABLE - 1) == ZONE_HIGHMEM;
925 #endif
926 }
927 #endif
928
929 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
930 {
931 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
932         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
933                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
934 #else
935         return 0;
936 #endif
937 }
938
939 /**
940  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
941  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
942  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
943  * @zone - pointer to struct zone variable
944  */
945 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
946 {
947 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
948         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
949 #else
950         return 0;
951 #endif
952 }
953
954 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
955 struct ctl_table;
956 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
957                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
958 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
959                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
960 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
961                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
962 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
963 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
964                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
965 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
966                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
967 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
968                         void __user *, size_t *, loff_t *);
969 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
970                         void __user *, size_t *, loff_t *);
971
972 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
973                         void __user *, size_t *, loff_t *);
974 extern char numa_zonelist_order[];
975 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
976
977 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
978
979 extern struct pglist_data contig_page_data;
980 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
981 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
982
983 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
984
985 #include <asm/mmzone.h>
986
987 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
988
989 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
990 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
991 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
992
993 /**
994  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
995  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
996  */
997 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
998         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
999              pgdat;                                     \
1000              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1001 /**
1002  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1003  * @zone - pointer to struct zone variable
1004  *
1005  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1006  * fills it in.
1007  */
1008 #define for_each_zone(zone)                             \
1009         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1010              zone;                                      \
1011              zone = next_zone(zone))
1012
1013 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1014         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1015              zone;                                      \
1016              zone = next_zone(zone))                    \
1017                 if (!populated_zone(zone))              \
1018                         ; /* do nothing */              \
1019                 else
1020
1021 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1022 {
1023         return zoneref->zone;
1024 }
1025
1026 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1027 {
1028         return zoneref->zone_idx;
1029 }
1030
1031 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1032 {
1033         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1034 }
1035
1036 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1037                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1038                                         nodemask_t *nodes);
1039
1040 /**
1041  * 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
1042  * @z - The cursor used as a starting point for the search
1043  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1044  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1045  *
1046  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1047  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1048  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1049  * being examined. It should be advanced by one before calling
1050  * next_zones_zonelist again.
1051  */
1052 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1053                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1054                                         nodemask_t *nodes)
1055 {
1056         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1057                 return z;
1058         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1059 }
1060
1061 /**
1062  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1063  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
1064  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1065  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1066  * @return - Zoneref pointer for the first suitable zone found (see below)
1067  *
1068  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1069  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1070  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1071  * one before calling.
1072  *
1073  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1074  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1075  * update due to cpuset modification.
1076  */
1077 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1078                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1079                                         nodemask_t *nodes)
1080 {
1081         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1082                                                         highest_zoneidx, nodes);
1083 }
1084
1085 /**
1086  * 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
1087  * @zone - The current zone in the iterator
1088  * @z - The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1089  * @zlist - The zonelist being iterated
1090  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1091  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
1092  *
1093  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1094  * within a given nodemask
1095  */
1096 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1097         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1098                 zone;                                                   \
1099                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1100                         zone = zonelist_zone(z))
1101
1102 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1103         for (zone = z->zone;    \
1104                 zone;                                                   \
1105                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1106                         zone = zonelist_zone(z))
1107
1108
1109 /**
1110  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1111  * @zone - The current zone in the iterator
1112  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
1113  * @zlist - The zonelist being iterated
1114  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1115  *
1116  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1117  */
1118 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1119         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1120
1121 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1122 #include <asm/sparsemem.h>
1123 #endif
1124
1125 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
1126         !defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1127 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1128 {
1129         BUILD_BUG_ON(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA));
1130         return 0;
1131 }
1132 #endif
1133
1134 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1135 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1136 #endif
1137
1138 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1139
1140 /*
1141  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1142  *
1143  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1144  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1145  */
1146 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1147 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1148
1149 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1150
1151 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1152 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1153
1154 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1155         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1156
1157 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1158 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1159 #endif
1160
1161 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1162 {
1163         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1164 }
1165 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1166 {
1167         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1168 }
1169
1170 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1171 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1172
1173 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1174
1175 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1176 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1177 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1178
1179 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1180 #error Subsection size exceeds section size
1181 #else
1182 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1183 #endif
1184
1185 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1186 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1187
1188 struct mem_section_usage {
1189         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1190         /* See declaration of similar field in struct zone */
1191         unsigned long pageblock_flags[0];
1192 };
1193
1194 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1195
1196 struct page;
1197 struct page_ext;
1198 struct mem_section {
1199         /*
1200          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1201          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1202          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1203          *
1204          * Additionally during early boot we encode node id of
1205          * the location of the section here to guide allocation.
1206          * (see sparse.c::memory_present())
1207          *
1208          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1209          * before using it wrong.
1210          */
1211         unsigned long section_mem_map;
1212
1213         struct mem_section_usage *usage;
1214 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1215         /*
1216          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1217          * section. (see page_ext.h about this.)
1218          */
1219         struct page_ext *page_ext;
1220         unsigned long pad;
1221 #endif
1222         /*
1223          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1224          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1225          */
1226 };
1227
1228 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1229 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1230 #else
1231 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1232 #endif
1233
1234 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1235 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1236 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1237
1238 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1239 extern struct mem_section **mem_section;
1240 #else
1241 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1242 #endif
1243
1244 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1245 {
1246         return ms->usage->pageblock_flags;
1247 }
1248
1249 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1250 {
1251 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1252         if (!mem_section)
1253                 return NULL;
1254 #endif
1255         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1256                 return NULL;
1257         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1258 }
1259 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1260 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1261
1262 /*
1263  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1264  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1265  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1266  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1267  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1268  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1269  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1270  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1271  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1272  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1273  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1274  */
1275 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1276 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1277 #define SECTION_IS_ONLINE       (1UL<<2)
1278 #define SECTION_IS_EARLY        (1UL<<3)
1279 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<4)
1280 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1281 #define SECTION_NID_SHIFT       3
1282
1283 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1284 {
1285         unsigned long map = section->section_mem_map;
1286         map &= SECTION_MAP_MASK;
1287         return (struct page *)map;
1288 }
1289
1290 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1291 {
1292         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1293 }
1294
1295 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1296 {
1297         return present_section(__nr_to_section(nr));
1298 }
1299
1300 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1301 {
1302         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1303 }
1304
1305 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1306 {
1307         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1308 }
1309
1310 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1311 {
1312         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1313 }
1314
1315 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1316 {
1317         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1318 }
1319
1320 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1321 {
1322         return online_section(__nr_to_section(nr));
1323 }
1324
1325 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1326 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1327 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1328 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1329 #endif
1330 #endif
1331
1332 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1333 {
1334         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1335 }
1336
1337 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1338
1339 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1340 {
1341         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1342 }
1343
1344 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1345 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1346 {
1347         int idx = subsection_map_index(pfn);
1348
1349         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1350 }
1351 #else
1352 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1353 {
1354         return 1;
1355 }
1356 #endif
1357
1358 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1359 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1360 {
1361         struct mem_section *ms;
1362
1363         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1364                 return 0;
1365         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1366         if (!valid_section(ms))
1367                 return 0;
1368         /*
1369          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1370          * the entire section-sized span.
1371          */
1372         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1373 }
1374 #endif
1375
1376 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1377 {
1378         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1379                 return 0;
1380         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1381 }
1382
1383 /*
1384  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1385  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1386  * this restriction.
1387  */
1388 #ifdef CONFIG_NUMA
1389 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1390 ({                                                                      \
1391         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1392         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1393 })
1394 #else
1395 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1396 #endif
1397
1398 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1399 void sparse_init(void);
1400 #else
1401 #define sparse_init()   do {} while (0)
1402 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1403 #define pfn_present pfn_valid
1404 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1405 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1406
1407 /*
1408  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1409  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1410  * may treat start/end as pfns or sections.
1411  */
1412 struct mminit_pfnnid_cache {
1413         unsigned long last_start;
1414         unsigned long last_end;
1415         int last_nid;
1416 };
1417
1418 #ifndef early_pfn_valid
1419 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1420 #endif
1421
1422 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1423
1424 /*
1425  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1426  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1427  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1428  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1429  */
1430 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1431 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1432 #else
1433 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1434 #endif
1435
1436 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1437 /*
1438  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1439  * associated with it or not. This means that a struct page exists for this
1440  * pfn. The caller cannot assume the page is fully initialized in general.
1441  * Hotplugable pages might not have been onlined yet. pfn_to_online_page()
1442  * will ensure the struct page is fully online and initialized. Special pages
1443  * (e.g. ZONE_DEVICE) are never onlined and should be treated accordingly.
1444  *
1445  * In FLATMEM, it is expected that holes always have valid memmap as long as
1446  * there is valid PFNs either side of the hole. In SPARSEMEM, it is assumed
1447  * that a valid section has a memmap for the entire section.
1448  *
1449  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1450  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1451  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1452  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1453  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1454  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1455  * of the full memmap are extremely rare.
1456  */
1457 bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1458                                         struct page *page, struct zone *zone);
1459 #else
1460 static inline bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1461                                         struct page *page, struct zone *zone)
1462 {
1463         return true;
1464 }
1465 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1466
1467 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1468 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1469 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */