mm/vmstat: convert NUMA statistics to basic NUMA counters
[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 datas 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 #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 /* Fields and list protected by pagesets local_lock in page_alloc.c */
342 struct per_cpu_pages {
343         int count;              /* number of pages in the list */
344         int high;               /* high watermark, emptying needed */
345         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
346 #ifdef CONFIG_NUMA
347         int expire;             /* When 0, remote pagesets are drained */
348 #endif
349
350         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
351         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
352 };
353
354 struct per_cpu_zonestat {
355 #ifdef CONFIG_SMP
356         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
357         s8 stat_threshold;
358 #endif
359 #ifdef CONFIG_NUMA
360         /*
361          * Low priority inaccurate counters that are only folded
362          * on demand. Use a large type to avoid the overhead of
363          * folding during refresh_cpu_vm_stats.
364          */
365         unsigned long vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
366 #endif
367 };
368
369 struct per_cpu_nodestat {
370         s8 stat_threshold;
371         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
372 };
373
374 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
375
376 enum zone_type {
377         /*
378          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
379          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
380          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
381          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
382          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
383          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
384          * platforms may need both zones as they support peripherals with
385          * different DMA addressing limitations.
386          */
387 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
388         ZONE_DMA,
389 #endif
390 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
391         ZONE_DMA32,
392 #endif
393         /*
394          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
395          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
396          * transfers to all addressable memory.
397          */
398         ZONE_NORMAL,
399 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
400         /*
401          * A memory area that is only addressable by the kernel through
402          * mapping portions into its own address space. This is for example
403          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
404          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
405          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
406          * access.
407          */
408         ZONE_HIGHMEM,
409 #endif
410         /*
411          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
412          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
413          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
414          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
415          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
416          *
417          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
418          *    essentially turn such pages unmovable. Therefore, we do not allow
419          *    pinning long-term pages in ZONE_MOVABLE. When pages are pinned and
420          *    faulted, they come from the right zone right away. However, it is
421          *    still possible that address space already has pages in
422          *    ZONE_MOVABLE at the time when pages are pinned (i.e. user has
423          *    touches that memory before pinning). In such case we migrate them
424          *    to a different zone. When migration fails - pinning fails.
425          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
426          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
427          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
428          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
429          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
430          *    for example, if we have sections that are only partially
431          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
432          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
433          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
434          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
435          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
436          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
437          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
438          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
439          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
440          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
441          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
442          *    of memory unplug in virtio-mem).
443          * 6. ZERO_PAGE(0), kernelcore/movablecore setups might create
444          *    situations where ZERO_PAGE(0) which is allocated differently
445          *    on different platforms may end up in a movable zone. ZERO_PAGE(0)
446          *    cannot be migrated.
447          * 7. Memory-hotplug: when using memmap_on_memory and onlining the
448          *    memory to the MOVABLE zone, the vmemmap pages are also placed in
449          *    such zone. Such pages cannot be really moved around as they are
450          *    self-stored in the range, but they are treated as movable when
451          *    the range they describe is about to be offlined.
452          *
453          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
454          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
455          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
456          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
457          * there can be false negatives).
458          */
459         ZONE_MOVABLE,
460 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
461         ZONE_DEVICE,
462 #endif
463         __MAX_NR_ZONES
464
465 };
466
467 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
468
469 #define ASYNC_AND_SYNC 2
470
471 struct zone {
472         /* Read-mostly fields */
473
474         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
475         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
476         unsigned long watermark_boost;
477
478         unsigned long nr_reserved_highatomic;
479
480         /*
481          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
482          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
483          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
484          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
485          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
486          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
487          * changes.
488          */
489         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
490
491 #ifdef CONFIG_NUMA
492         int node;
493 #endif
494         struct pglist_data      *zone_pgdat;
495         struct per_cpu_pages    __percpu *per_cpu_pageset;
496         struct per_cpu_zonestat __percpu *per_cpu_zonestats;
497         /*
498          * the high and batch values are copied to individual pagesets for
499          * faster access
500          */
501         int pageset_high;
502         int pageset_batch;
503
504 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
505         /*
506          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
507          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
508          */
509         unsigned long           *pageblock_flags;
510 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
511
512         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
513         unsigned long           zone_start_pfn;
514
515         /*
516          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
517          * holes, which is calculated as:
518          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
519          *
520          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
521          * is calculated as:
522          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
523          *
524          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
525          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
526          * bootmem allocator):
527          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
528          *
529          * cma pages is present pages that are assigned for CMA use
530          * (MIGRATE_CMA).
531          *
532          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
533          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
534          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
535          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
536          * and thresholds.
537          *
538          * Locking rules:
539          *
540          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
541          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
542          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
543          * quite infrequently.
544          *
545          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
546          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
547          * give them a chance of being in the same cacheline.
548          *
549          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
550          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
551          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
552          */
553         atomic_long_t           managed_pages;
554         unsigned long           spanned_pages;
555         unsigned long           present_pages;
556 #ifdef CONFIG_CMA
557         unsigned long           cma_pages;
558 #endif
559
560         const char              *name;
561
562 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
563         /*
564          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
565          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
566          * of pageblock. Protected by zone->lock.
567          */
568         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
569 #endif
570
571 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
572         /* see spanned/present_pages for more description */
573         seqlock_t               span_seqlock;
574 #endif
575
576         int initialized;
577
578         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
579         ZONE_PADDING(_pad1_)
580
581         /* free areas of different sizes */
582         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
583
584         /* zone flags, see below */
585         unsigned long           flags;
586
587         /* Primarily protects free_area */
588         spinlock_t              lock;
589
590         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
591         ZONE_PADDING(_pad2_)
592
593         /*
594          * When free pages are below this point, additional steps are taken
595          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
596          * drift allowing watermarks to be breached
597          */
598         unsigned long percpu_drift_mark;
599
600 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
601         /* pfn where compaction free scanner should start */
602         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
603         /* pfn where compaction migration scanner should start */
604         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
605         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
606         unsigned long           compact_init_free_pfn;
607 #endif
608
609 #ifdef CONFIG_COMPACTION
610         /*
611          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
612          * are skipped before trying again. The number attempted since
613          * last failure is tracked with compact_considered.
614          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
615          */
616         unsigned int            compact_considered;
617         unsigned int            compact_defer_shift;
618         int                     compact_order_failed;
619 #endif
620
621 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
622         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
623         bool                    compact_blockskip_flush;
624 #endif
625
626         bool                    contiguous;
627
628         ZONE_PADDING(_pad3_)
629         /* Zone statistics */
630         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
631         atomic_long_t           vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
632 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
633
634 enum pgdat_flags {
635         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
636                                          * many dirty file pages at the tail
637                                          * of the LRU.
638                                          */
639         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
640                                          * many pages under writeback
641                                          */
642         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
643 };
644
645 enum zone_flags {
646         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
647                                          * Cleared when kswapd is woken.
648                                          */
649 };
650
651 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
652 {
653         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
654 }
655
656 static inline unsigned long zone_cma_pages(struct zone *zone)
657 {
658 #ifdef CONFIG_CMA
659         return zone->cma_pages;
660 #else
661         return 0;
662 #endif
663 }
664
665 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
666 {
667         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
668 }
669
670 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
671 {
672         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
673 }
674
675 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
676 {
677         return zone->initialized;
678 }
679
680 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
681 {
682         return zone->spanned_pages == 0;
683 }
684
685 /*
686  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
687  * intersection with the given zone
688  */
689 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
690                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
691 {
692         if (zone_is_empty(zone))
693                 return false;
694         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
695             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
696                 return false;
697
698         return true;
699 }
700
701 /*
702  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
703  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
704  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
705  */
706 #define DEF_PRIORITY 12
707
708 /* Maximum number of zones on a zonelist */
709 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
710
711 enum {
712         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
713 #ifdef CONFIG_NUMA
714         /*
715          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
716          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
717          */
718         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
719 #endif
720         MAX_ZONELISTS
721 };
722
723 /*
724  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
725  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
726  */
727 struct zoneref {
728         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
729         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
730 };
731
732 /*
733  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
734  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
735  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
736  * priority.
737  *
738  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
739  * of the entry being read. Helper functions to access information given
740  * a struct zoneref are
741  *
742  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
743  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
744  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
745  */
746 struct zonelist {
747         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
748 };
749
750 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
751 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
752 extern struct page *mem_map;
753 #endif
754
755 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
756 struct deferred_split {
757         spinlock_t split_queue_lock;
758         struct list_head split_queue;
759         unsigned long split_queue_len;
760 };
761 #endif
762
763 /*
764  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
765  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
766  * describes the whole memory.
767  *
768  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
769  * per-zone basis.
770  */
771 typedef struct pglist_data {
772         /*
773          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
774          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
775          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
776          */
777         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
778
779         /*
780          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
781          * Generally the first zones will be references to this node's
782          * node_zones.
783          */
784         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
785
786         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
787 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
788         struct page *node_mem_map;
789 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
790         struct page_ext *node_page_ext;
791 #endif
792 #endif
793 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
794         /*
795          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
796          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
797          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
798          * init.
799          *
800          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
801          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
802          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
803          *
804          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
805          */
806         spinlock_t node_size_lock;
807 #endif
808         unsigned long node_start_pfn;
809         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
810         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
811                                              range, including holes */
812         int node_id;
813         wait_queue_head_t kswapd_wait;
814         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
815         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
816                                            mem_hotplug_begin/end() */
817         int kswapd_order;
818         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
819
820         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
821
822 #ifdef CONFIG_COMPACTION
823         int kcompactd_max_order;
824         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
825         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
826         struct task_struct *kcompactd;
827 #endif
828         /*
829          * This is a per-node reserve of pages that are not available
830          * to userspace allocations.
831          */
832         unsigned long           totalreserve_pages;
833
834 #ifdef CONFIG_NUMA
835         /*
836          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
837          */
838         unsigned long           min_unmapped_pages;
839         unsigned long           min_slab_pages;
840 #endif /* CONFIG_NUMA */
841
842         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
843         ZONE_PADDING(_pad1_)
844
845 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
846         /*
847          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
848          * is the first PFN that needs to be initialised.
849          */
850         unsigned long first_deferred_pfn;
851 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
852
853 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
854         struct deferred_split deferred_split_queue;
855 #endif
856
857         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
858
859         /*
860          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
861          *
862          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
863          */
864         struct lruvec           __lruvec;
865
866         unsigned long           flags;
867
868         ZONE_PADDING(_pad2_)
869
870         /* Per-node vmstats */
871         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
872         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
873 } pg_data_t;
874
875 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
876 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
877 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
878 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
879 #else
880 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
881 #endif
882 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
883
884 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
885 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
886
887 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
888 {
889         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
890 }
891
892 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
893 {
894         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
895 }
896
897 #include <linux/memory_hotplug.h>
898
899 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
900 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
901                    enum zone_type highest_zoneidx);
902 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
903                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
904                          long free_pages);
905 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
906                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
907                 unsigned int alloc_flags);
908 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
909                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
910 /*
911  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
912  * the platform statically or via memory hotplug interface.
913  */
914 enum meminit_context {
915         MEMINIT_EARLY,
916         MEMINIT_HOTPLUG,
917 };
918
919 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
920                                      unsigned long size);
921
922 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
923
924 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
925 {
926 #ifdef CONFIG_MEMCG
927         return lruvec->pgdat;
928 #else
929         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
930 #endif
931 }
932
933 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
934 int local_memory_node(int node_id);
935 #else
936 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
937 #endif
938
939 /*
940  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
941  */
942 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
943
944 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
945 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
946 {
947         return zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE;
948 }
949 #else
950 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
951 {
952         return false;
953 }
954 #endif
955
956 /*
957  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
958  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
959  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
960  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
961  */
962 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
963 {
964         return zone_managed_pages(zone);
965 }
966
967 /* Returns true if a zone has memory */
968 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
969 {
970         return zone->present_pages;
971 }
972
973 #ifdef CONFIG_NUMA
974 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
975 {
976         return zone->node;
977 }
978
979 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
980 {
981         zone->node = nid;
982 }
983 #else
984 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
985 {
986         return 0;
987 }
988
989 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
990 #endif
991
992 extern int movable_zone;
993
994 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
995 {
996 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
997         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
998                 (idx == ZONE_MOVABLE && movable_zone == ZONE_HIGHMEM));
999 #else
1000         return 0;
1001 #endif
1002 }
1003
1004 /**
1005  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
1006  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
1007  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
1008  * @zone: pointer to struct zone variable
1009  * Return: 1 for a highmem zone, 0 otherwise
1010  */
1011 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
1012 {
1013 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1014         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
1015 #else
1016         return 0;
1017 #endif
1018 }
1019
1020 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
1021 struct ctl_table;
1022
1023 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
1024                 loff_t *);
1025 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1026                 size_t *, loff_t *);
1027 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
1028 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1029                 size_t *, loff_t *);
1030 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1031                 void *, size_t *, loff_t *);
1032 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1033                 void *, size_t *, loff_t *);
1034 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1035                 void *, size_t *, loff_t *);
1036 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
1037                 void *, size_t *, loff_t *);
1038 extern int percpu_pagelist_fraction;
1039 extern char numa_zonelist_order[];
1040 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1041
1042 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
1043
1044 extern struct pglist_data contig_page_data;
1045 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
1046 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
1047
1048 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
1049
1050 #include <asm/mmzone.h>
1051
1052 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
1053
1054 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
1055 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
1056 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
1057
1058 /**
1059  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1060  * @pgdat: pointer to a pg_data_t variable
1061  */
1062 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1063         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1064              pgdat;                                     \
1065              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1066 /**
1067  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1068  * @zone: pointer to struct zone variable
1069  *
1070  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1071  * fills it in.
1072  */
1073 #define for_each_zone(zone)                             \
1074         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1075              zone;                                      \
1076              zone = next_zone(zone))
1077
1078 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1079         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1080              zone;                                      \
1081              zone = next_zone(zone))                    \
1082                 if (!populated_zone(zone))              \
1083                         ; /* do nothing */              \
1084                 else
1085
1086 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1087 {
1088         return zoneref->zone;
1089 }
1090
1091 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1092 {
1093         return zoneref->zone_idx;
1094 }
1095
1096 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1097 {
1098         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1099 }
1100
1101 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1102                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1103                                         nodemask_t *nodes);
1104
1105 /**
1106  * 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
1107  * @z: The cursor used as a starting point for the search
1108  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1109  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1110  *
1111  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1112  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1113  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1114  * being examined. It should be advanced by one before calling
1115  * next_zones_zonelist again.
1116  *
1117  * Return: the next zone at or below highest_zoneidx within the allowed
1118  * nodemask using a cursor within a zonelist as a starting point
1119  */
1120 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1121                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1122                                         nodemask_t *nodes)
1123 {
1124         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1125                 return z;
1126         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1127 }
1128
1129 /**
1130  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1131  * @zonelist: The zonelist to search for a suitable zone
1132  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1133  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1134  *
1135  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1136  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1137  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1138  * one before calling.
1139  *
1140  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1141  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1142  * update due to cpuset modification.
1143  *
1144  * Return: Zoneref pointer for the first suitable zone found
1145  */
1146 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1147                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1148                                         nodemask_t *nodes)
1149 {
1150         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1151                                                         highest_zoneidx, nodes);
1152 }
1153
1154 /**
1155  * 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
1156  * @zone: The current zone in the iterator
1157  * @z: The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1158  * @zlist: The zonelist being iterated
1159  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1160  * @nodemask: Nodemask allowed by the allocator
1161  *
1162  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1163  * within a given nodemask
1164  */
1165 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1166         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1167                 zone;                                                   \
1168                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1169                         zone = zonelist_zone(z))
1170
1171 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1172         for (zone = z->zone;    \
1173                 zone;                                                   \
1174                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1175                         zone = zonelist_zone(z))
1176
1177
1178 /**
1179  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1180  * @zone: The current zone in the iterator
1181  * @z: The current pointer within zonelist->zones being iterated
1182  * @zlist: The zonelist being iterated
1183  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1184  *
1185  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1186  */
1187 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1188         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1189
1190 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1191 #include <asm/sparsemem.h>
1192 #endif
1193
1194 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1195 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1196 #endif
1197
1198 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1199
1200 /*
1201  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1202  *
1203  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1204  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1205  */
1206 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1207 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1208
1209 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1210
1211 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1212 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1213
1214 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1215         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1216
1217 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1218 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1219 #endif
1220
1221 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1222 {
1223         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1224 }
1225 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1226 {
1227         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1228 }
1229
1230 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1231 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1232
1233 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1234 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1235
1236 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1237 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1238 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1239
1240 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1241 #error Subsection size exceeds section size
1242 #else
1243 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1244 #endif
1245
1246 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1247 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1248
1249 struct mem_section_usage {
1250 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1251         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1252 #endif
1253         /* See declaration of similar field in struct zone */
1254         unsigned long pageblock_flags[0];
1255 };
1256
1257 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1258
1259 struct page;
1260 struct page_ext;
1261 struct mem_section {
1262         /*
1263          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1264          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1265          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1266          *
1267          * Additionally during early boot we encode node id of
1268          * the location of the section here to guide allocation.
1269          * (see sparse.c::memory_present())
1270          *
1271          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1272          * before using it wrong.
1273          */
1274         unsigned long section_mem_map;
1275
1276         struct mem_section_usage *usage;
1277 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1278         /*
1279          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1280          * section. (see page_ext.h about this.)
1281          */
1282         struct page_ext *page_ext;
1283         unsigned long pad;
1284 #endif
1285         /*
1286          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1287          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1288          */
1289 };
1290
1291 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1292 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1293 #else
1294 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1295 #endif
1296
1297 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1298 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1299 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1300
1301 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1302 extern struct mem_section **mem_section;
1303 #else
1304 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1305 #endif
1306
1307 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1308 {
1309         return ms->usage->pageblock_flags;
1310 }
1311
1312 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1313 {
1314 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1315         if (!mem_section)
1316                 return NULL;
1317 #endif
1318         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1319                 return NULL;
1320         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1321 }
1322 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1323 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1324
1325 /*
1326  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1327  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1328  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1329  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1330  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1331  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1332  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1333  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1334  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1335  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1336  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1337  */
1338 #define SECTION_MARKED_PRESENT          (1UL<<0)
1339 #define SECTION_HAS_MEM_MAP             (1UL<<1)
1340 #define SECTION_IS_ONLINE               (1UL<<2)
1341 #define SECTION_IS_EARLY                (1UL<<3)
1342 #define SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE       (1UL<<4)
1343 #define SECTION_MAP_LAST_BIT            (1UL<<5)
1344 #define SECTION_MAP_MASK                (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1345 #define SECTION_NID_SHIFT               3
1346
1347 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1348 {
1349         unsigned long map = section->section_mem_map;
1350         map &= SECTION_MAP_MASK;
1351         return (struct page *)map;
1352 }
1353
1354 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1355 {
1356         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1357 }
1358
1359 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1360 {
1361         return present_section(__nr_to_section(nr));
1362 }
1363
1364 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1365 {
1366         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1367 }
1368
1369 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1370 {
1371         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1372 }
1373
1374 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1375 {
1376         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1377 }
1378
1379 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1380 {
1381         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1382 }
1383
1384 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1385 {
1386         unsigned long flags = SECTION_IS_ONLINE | SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE;
1387
1388         return section && ((section->section_mem_map & flags) == flags);
1389 }
1390
1391 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1392 {
1393         return online_section(__nr_to_section(nr));
1394 }
1395
1396 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1397 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1398 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1399 #endif
1400
1401 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1402 {
1403         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1404 }
1405
1406 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1407
1408 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1409 {
1410         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1411 }
1412
1413 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1414 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1415 {
1416         int idx = subsection_map_index(pfn);
1417
1418         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1419 }
1420 #else
1421 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1422 {
1423         return 1;
1424 }
1425 #endif
1426
1427 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1428 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1429 {
1430         struct mem_section *ms;
1431
1432         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1433                 return 0;
1434         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1435         if (!valid_section(ms))
1436                 return 0;
1437         /*
1438          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1439          * the entire section-sized span.
1440          */
1441         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1442 }
1443 #endif
1444
1445 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1446 {
1447         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1448                 return 0;
1449         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1450 }
1451
1452 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1453 {
1454         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1455                 if (present_section_nr(section_nr))
1456                         return section_nr;
1457         }
1458
1459         return -1;
1460 }
1461
1462 /*
1463  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1464  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1465  * this restriction.
1466  */
1467 #ifdef CONFIG_NUMA
1468 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1469 ({                                                                      \
1470         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1471         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1472 })
1473 #else
1474 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1475 #endif
1476
1477 void sparse_init(void);
1478 #else
1479 #define sparse_init()   do {} while (0)
1480 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1481 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1482 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1483 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1484
1485 /*
1486  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1487  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1488  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1489  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1490  */
1491 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1492 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1493 #else
1494 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1495 #endif
1496
1497 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1498 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1499 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */