Merge tag 'trace-v5.15' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rostedt...
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / mmzone.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_MMZONE_H
3 #define _LINUX_MMZONE_H
4
5 #ifndef __ASSEMBLY__
6 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
7
8 #include <linux/spinlock.h>
9 #include <linux/list.h>
10 #include <linux/wait.h>
11 #include <linux/bitops.h>
12 #include <linux/cache.h>
13 #include <linux/threads.h>
14 #include <linux/numa.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/seqlock.h>
17 #include <linux/nodemask.h>
18 #include <linux/pageblock-flags.h>
19 #include <linux/page-flags-layout.h>
20 #include <linux/atomic.h>
21 #include <linux/mm_types.h>
22 #include <linux/page-flags.h>
23 #include <linux/local_lock.h>
24 #include <asm/page.h>
25
26 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
27 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
28 #define MAX_ORDER 11
29 #else
30 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
31 #endif
32 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
33
34 /*
35  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
36  * costly to service.  That is between allocation orders which should
37  * coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
38  * will not.
39  */
40 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
41
42 enum migratetype {
43         MIGRATE_UNMOVABLE,
44         MIGRATE_MOVABLE,
45         MIGRATE_RECLAIMABLE,
46         MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
47         MIGRATE_HIGHATOMIC = MIGRATE_PCPTYPES,
48 #ifdef CONFIG_CMA
49         /*
50          * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
51          * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
52          * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
53          * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
54          *
55          * The way to use it is to change migratetype of a range of
56          * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
57          * __free_pageblock_cma() function.  What is important though
58          * is that a range of pageblocks must be aligned to
59          * MAX_ORDER_NR_PAGES should biggest page be bigger than
60          * a single pageblock.
61          */
62         MIGRATE_CMA,
63 #endif
64 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
65         MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
66 #endif
67         MIGRATE_TYPES
68 };
69
70 /* In mm/page_alloc.c; keep in sync also with show_migration_types() there */
71 extern const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES];
72
73 #ifdef CONFIG_CMA
74 #  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
75 #  define is_migrate_cma_page(_page) (get_pageblock_migratetype(_page) == MIGRATE_CMA)
76 #else
77 #  define is_migrate_cma(migratetype) false
78 #  define is_migrate_cma_page(_page) false
79 #endif
80
81 static inline bool is_migrate_movable(int mt)
82 {
83         return is_migrate_cma(mt) || mt == MIGRATE_MOVABLE;
84 }
85
86 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
87         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
88                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
89
90 extern int page_group_by_mobility_disabled;
91
92 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << PB_migratetype_bits) - 1)
93
94 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
95         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK)
96
97 struct free_area {
98         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
99         unsigned long           nr_free;
100 };
101
102 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
103                                             int migratetype)
104 {
105         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
106                                         struct page, lru);
107 }
108
109 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
110 {
111         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
112 }
113
114 struct pglist_data;
115
116 /*
117  * Add a wild amount of padding here to ensure data fall into separate
118  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
119  * consumption is not a concern here.
120  */
121 #if defined(CONFIG_SMP)
122 struct zone_padding {
123         char x[0];
124 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
125 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
126 #else
127 #define ZONE_PADDING(name)
128 #endif
129
130 #ifdef CONFIG_NUMA
131 enum numa_stat_item {
132         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
133         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
134         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
135         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
136         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
137         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
138         NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS
139 };
140 #else
141 #define NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS 0
142 #endif
143
144 enum zone_stat_item {
145         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
146         NR_FREE_PAGES,
147         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
148         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
149         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
150         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
151         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
152         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
153         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
154         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
155         /* Second 128 byte cacheline */
156         NR_BOUNCE,
157 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
158         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
159 #endif
160         NR_FREE_CMA_PAGES,
161         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
162
163 enum node_stat_item {
164         NR_LRU_BASE,
165         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
166         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
167         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
168         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
169         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
170         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
171         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
172         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
173         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
174         WORKINGSET_NODES,
175         WORKINGSET_REFAULT_BASE,
176         WORKINGSET_REFAULT_ANON = WORKINGSET_REFAULT_BASE,
177         WORKINGSET_REFAULT_FILE,
178         WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
179         WORKINGSET_ACTIVATE_ANON = WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
180         WORKINGSET_ACTIVATE_FILE,
181         WORKINGSET_RESTORE_BASE,
182         WORKINGSET_RESTORE_ANON = WORKINGSET_RESTORE_BASE,
183         WORKINGSET_RESTORE_FILE,
184         WORKINGSET_NODERECLAIM,
185         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
186         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
187                            only modified from process context */
188         NR_FILE_PAGES,
189         NR_FILE_DIRTY,
190         NR_WRITEBACK,
191         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
192         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
193         NR_SHMEM_THPS,
194         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
195         NR_FILE_THPS,
196         NR_FILE_PMDMAPPED,
197         NR_ANON_THPS,
198         NR_VMSCAN_WRITE,
199         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
200         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
201         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
202         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
203         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
204         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
205         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
206 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
207         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
208 #endif
209         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
210 #ifdef CONFIG_SWAP
211         NR_SWAPCACHE,
212 #endif
213         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
214 };
215
216 /*
217  * Returns true if the item should be printed in THPs (/proc/vmstat
218  * currently prints number of anon, file and shmem THPs. But the item
219  * is charged in pages).
220  */
221 static __always_inline bool vmstat_item_print_in_thp(enum node_stat_item item)
222 {
223         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
224                 return false;
225
226         return item == NR_ANON_THPS ||
227                item == NR_FILE_THPS ||
228                item == NR_SHMEM_THPS ||
229                item == NR_SHMEM_PMDMAPPED ||
230                item == NR_FILE_PMDMAPPED;
231 }
232
233 /*
234  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
235  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
236  * might be different.
237  */
238 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
239 {
240         /*
241          * Global and per-node slab counters track slab pages.
242          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
243          * Internally values are stored in pages.
244          *
245          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
246          * by individual slab objects. These counters are actually
247          * byte-precise.
248          */
249         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
250                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
251 }
252
253 /*
254  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
255  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
256  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
257  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
258  *
259  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
260  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
261  */
262 #define LRU_BASE 0
263 #define LRU_ACTIVE 1
264 #define LRU_FILE 2
265
266 enum lru_list {
267         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
268         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
269         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
270         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
271         LRU_UNEVICTABLE,
272         NR_LRU_LISTS
273 };
274
275 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
276
277 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
278
279 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
280 {
281         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
282 }
283
284 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
285 {
286         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
287 }
288
289 #define ANON_AND_FILE 2
290
291 enum lruvec_flags {
292         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
293                                          * backed by a congested BDI
294                                          */
295 };
296
297 struct lruvec {
298         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
299         /* per lruvec lru_lock for memcg */
300         spinlock_t                      lru_lock;
301         /*
302          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
303          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
304          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
305          */
306         unsigned long                   anon_cost;
307         unsigned long                   file_cost;
308         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
309         atomic_long_t                   nonresident_age;
310         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
311         unsigned long                   refaults[ANON_AND_FILE];
312         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
313         unsigned long                   flags;
314 #ifdef CONFIG_MEMCG
315         struct pglist_data *pgdat;
316 #endif
317 };
318
319 /* Isolate unmapped pages */
320 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
321 /* Isolate for asynchronous migration */
322 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
323 /* Isolate unevictable pages */
324 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
325
326 /* LRU Isolation modes. */
327 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
328
329 enum zone_watermarks {
330         WMARK_MIN,
331         WMARK_LOW,
332         WMARK_HIGH,
333         NR_WMARK
334 };
335
336 /*
337  * One per migratetype for each PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER plus one additional
338  * for pageblock size for THP if configured.
339  */
340 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
341 #define NR_PCP_THP 1
342 #else
343 #define NR_PCP_THP 0
344 #endif
345 #define NR_PCP_LISTS (MIGRATE_PCPTYPES * (PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER + 1 + NR_PCP_THP))
346
347 /*
348  * Shift to encode migratetype and order in the same integer, with order
349  * in the least significant bits.
350  */
351 #define NR_PCP_ORDER_WIDTH 8
352 #define NR_PCP_ORDER_MASK ((1<<NR_PCP_ORDER_WIDTH) - 1)
353
354 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
355 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
356 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
357 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
358
359 /* Fields and list protected by pagesets local_lock in page_alloc.c */
360 struct per_cpu_pages {
361         int count;              /* number of pages in the list */
362         int high;               /* high watermark, emptying needed */
363         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
364         short free_factor;      /* batch scaling factor during free */
365 #ifdef CONFIG_NUMA
366         short expire;           /* When 0, remote pagesets are drained */
367 #endif
368
369         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
370         struct list_head lists[NR_PCP_LISTS];
371 };
372
373 struct per_cpu_zonestat {
374 #ifdef CONFIG_SMP
375         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
376         s8 stat_threshold;
377 #endif
378 #ifdef CONFIG_NUMA
379         /*
380          * Low priority inaccurate counters that are only folded
381          * on demand. Use a large type to avoid the overhead of
382          * folding during refresh_cpu_vm_stats.
383          */
384         unsigned long vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
385 #endif
386 };
387
388 struct per_cpu_nodestat {
389         s8 stat_threshold;
390         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
391 };
392
393 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
394
395 enum zone_type {
396         /*
397          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
398          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
399          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
400          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
401          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
402          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
403          * platforms may need both zones as they support peripherals with
404          * different DMA addressing limitations.
405          */
406 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
407         ZONE_DMA,
408 #endif
409 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
410         ZONE_DMA32,
411 #endif
412         /*
413          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
414          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
415          * transfers to all addressable memory.
416          */
417         ZONE_NORMAL,
418 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
419         /*
420          * A memory area that is only addressable by the kernel through
421          * mapping portions into its own address space. This is for example
422          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
423          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
424          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
425          * access.
426          */
427         ZONE_HIGHMEM,
428 #endif
429         /*
430          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
431          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
432          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
433          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
434          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
435          *
436          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
437          *    essentially turn such pages unmovable. Therefore, we do not allow
438          *    pinning long-term pages in ZONE_MOVABLE. When pages are pinned and
439          *    faulted, they come from the right zone right away. However, it is
440          *    still possible that address space already has pages in
441          *    ZONE_MOVABLE at the time when pages are pinned (i.e. user has
442          *    touches that memory before pinning). In such case we migrate them
443          *    to a different zone. When migration fails - pinning fails.
444          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
445          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
446          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
447          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
448          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
449          *    for example, if we have sections that are only partially
450          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
451          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
452          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
453          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
454          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
455          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
456          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
457          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
458          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
459          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
460          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
461          *    of memory unplug in virtio-mem).
462          * 6. ZERO_PAGE(0), kernelcore/movablecore setups might create
463          *    situations where ZERO_PAGE(0) which is allocated differently
464          *    on different platforms may end up in a movable zone. ZERO_PAGE(0)
465          *    cannot be migrated.
466          * 7. Memory-hotplug: when using memmap_on_memory and onlining the
467          *    memory to the MOVABLE zone, the vmemmap pages are also placed in
468          *    such zone. Such pages cannot be really moved around as they are
469          *    self-stored in the range, but they are treated as movable when
470          *    the range they describe is about to be offlined.
471          *
472          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
473          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
474          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
475          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
476          * there can be false negatives).
477          */
478         ZONE_MOVABLE,
479 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
480         ZONE_DEVICE,
481 #endif
482         __MAX_NR_ZONES
483
484 };
485
486 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
487
488 #define ASYNC_AND_SYNC 2
489
490 struct zone {
491         /* Read-mostly fields */
492
493         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
494         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
495         unsigned long watermark_boost;
496
497         unsigned long nr_reserved_highatomic;
498
499         /*
500          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
501          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
502          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
503          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
504          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
505          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
506          * changes.
507          */
508         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
509
510 #ifdef CONFIG_NUMA
511         int node;
512 #endif
513         struct pglist_data      *zone_pgdat;
514         struct per_cpu_pages    __percpu *per_cpu_pageset;
515         struct per_cpu_zonestat __percpu *per_cpu_zonestats;
516         /*
517          * the high and batch values are copied to individual pagesets for
518          * faster access
519          */
520         int pageset_high;
521         int pageset_batch;
522
523 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
524         /*
525          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
526          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
527          */
528         unsigned long           *pageblock_flags;
529 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
530
531         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
532         unsigned long           zone_start_pfn;
533
534         /*
535          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
536          * holes, which is calculated as:
537          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
538          *
539          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
540          * is calculated as:
541          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
542          *
543          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
544          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
545          * bootmem allocator):
546          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
547          *
548          * cma pages is present pages that are assigned for CMA use
549          * (MIGRATE_CMA).
550          *
551          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
552          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
553          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
554          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
555          * and thresholds.
556          *
557          * Locking rules:
558          *
559          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
560          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
561          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
562          * quite infrequently.
563          *
564          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
565          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
566          * give them a chance of being in the same cacheline.
567          *
568          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
569          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
570          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
571          */
572         atomic_long_t           managed_pages;
573         unsigned long           spanned_pages;
574         unsigned long           present_pages;
575 #ifdef CONFIG_CMA
576         unsigned long           cma_pages;
577 #endif
578
579         const char              *name;
580
581 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
582         /*
583          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
584          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
585          * of pageblock. Protected by zone->lock.
586          */
587         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
588 #endif
589
590 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
591         /* see spanned/present_pages for more description */
592         seqlock_t               span_seqlock;
593 #endif
594
595         int initialized;
596
597         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
598         ZONE_PADDING(_pad1_)
599
600         /* free areas of different sizes */
601         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
602
603         /* zone flags, see below */
604         unsigned long           flags;
605
606         /* Primarily protects free_area */
607         spinlock_t              lock;
608
609         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
610         ZONE_PADDING(_pad2_)
611
612         /*
613          * When free pages are below this point, additional steps are taken
614          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
615          * drift allowing watermarks to be breached
616          */
617         unsigned long percpu_drift_mark;
618
619 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
620         /* pfn where compaction free scanner should start */
621         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
622         /* pfn where compaction migration scanner should start */
623         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
624         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
625         unsigned long           compact_init_free_pfn;
626 #endif
627
628 #ifdef CONFIG_COMPACTION
629         /*
630          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
631          * are skipped before trying again. The number attempted since
632          * last failure is tracked with compact_considered.
633          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
634          */
635         unsigned int            compact_considered;
636         unsigned int            compact_defer_shift;
637         int                     compact_order_failed;
638 #endif
639
640 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
641         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
642         bool                    compact_blockskip_flush;
643 #endif
644
645         bool                    contiguous;
646
647         ZONE_PADDING(_pad3_)
648         /* Zone statistics */
649         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
650         atomic_long_t           vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
651 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
652
653 enum pgdat_flags {
654         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
655                                          * many dirty file pages at the tail
656                                          * of the LRU.
657                                          */
658         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
659                                          * many pages under writeback
660                                          */
661         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
662 };
663
664 enum zone_flags {
665         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
666                                          * Cleared when kswapd is woken.
667                                          */
668         ZONE_RECLAIM_ACTIVE,            /* kswapd may be scanning the zone. */
669 };
670
671 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
672 {
673         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
674 }
675
676 static inline unsigned long zone_cma_pages(struct zone *zone)
677 {
678 #ifdef CONFIG_CMA
679         return zone->cma_pages;
680 #else
681         return 0;
682 #endif
683 }
684
685 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
686 {
687         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
688 }
689
690 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
691 {
692         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
693 }
694
695 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
696 {
697         return zone->initialized;
698 }
699
700 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
701 {
702         return zone->spanned_pages == 0;
703 }
704
705 /*
706  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
707  * intersection with the given zone
708  */
709 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
710                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
711 {
712         if (zone_is_empty(zone))
713                 return false;
714         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
715             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
716                 return false;
717
718         return true;
719 }
720
721 /*
722  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
723  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
724  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
725  */
726 #define DEF_PRIORITY 12
727
728 /* Maximum number of zones on a zonelist */
729 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
730
731 enum {
732         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
733 #ifdef CONFIG_NUMA
734         /*
735          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
736          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
737          */
738         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
739 #endif
740         MAX_ZONELISTS
741 };
742
743 /*
744  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
745  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
746  */
747 struct zoneref {
748         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
749         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
750 };
751
752 /*
753  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
754  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
755  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
756  * priority.
757  *
758  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
759  * of the entry being read. Helper functions to access information given
760  * a struct zoneref are
761  *
762  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
763  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
764  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
765  */
766 struct zonelist {
767         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
768 };
769
770 /*
771  * The array of struct pages for flatmem.
772  * It must be declared for SPARSEMEM as well because there are configurations
773  * that rely on that.
774  */
775 extern struct page *mem_map;
776
777 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
778 struct deferred_split {
779         spinlock_t split_queue_lock;
780         struct list_head split_queue;
781         unsigned long split_queue_len;
782 };
783 #endif
784
785 /*
786  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
787  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
788  * describes the whole memory.
789  *
790  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
791  * per-zone basis.
792  */
793 typedef struct pglist_data {
794         /*
795          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
796          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
797          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
798          */
799         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
800
801         /*
802          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
803          * Generally the first zones will be references to this node's
804          * node_zones.
805          */
806         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
807
808         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
809 #ifdef CONFIG_FLATMEM   /* means !SPARSEMEM */
810         struct page *node_mem_map;
811 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
812         struct page_ext *node_page_ext;
813 #endif
814 #endif
815 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
816         /*
817          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
818          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
819          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
820          * init.
821          *
822          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
823          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
824          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
825          *
826          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
827          */
828         spinlock_t node_size_lock;
829 #endif
830         unsigned long node_start_pfn;
831         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
832         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
833                                              range, including holes */
834         int node_id;
835         wait_queue_head_t kswapd_wait;
836         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
837         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
838                                            mem_hotplug_begin/end() */
839         int kswapd_order;
840         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
841
842         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
843
844 #ifdef CONFIG_COMPACTION
845         int kcompactd_max_order;
846         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
847         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
848         struct task_struct *kcompactd;
849         bool proactive_compact_trigger;
850 #endif
851         /*
852          * This is a per-node reserve of pages that are not available
853          * to userspace allocations.
854          */
855         unsigned long           totalreserve_pages;
856
857 #ifdef CONFIG_NUMA
858         /*
859          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
860          */
861         unsigned long           min_unmapped_pages;
862         unsigned long           min_slab_pages;
863 #endif /* CONFIG_NUMA */
864
865         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
866         ZONE_PADDING(_pad1_)
867
868 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
869         /*
870          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
871          * is the first PFN that needs to be initialised.
872          */
873         unsigned long first_deferred_pfn;
874 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
875
876 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
877         struct deferred_split deferred_split_queue;
878 #endif
879
880         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
881
882         /*
883          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
884          *
885          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
886          */
887         struct lruvec           __lruvec;
888
889         unsigned long           flags;
890
891         ZONE_PADDING(_pad2_)
892
893         /* Per-node vmstats */
894         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
895         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
896 } pg_data_t;
897
898 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
899 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
900 #ifdef CONFIG_FLATMEM
901 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
902 #else
903 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
904 #endif
905 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
906
907 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
908 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
909
910 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
911 {
912         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
913 }
914
915 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
916 {
917         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
918 }
919
920 #include <linux/memory_hotplug.h>
921
922 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
923 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
924                    enum zone_type highest_zoneidx);
925 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
926                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
927                          long free_pages);
928 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
929                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
930                 unsigned int alloc_flags);
931 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
932                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
933 /*
934  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
935  * the platform statically or via memory hotplug interface.
936  */
937 enum meminit_context {
938         MEMINIT_EARLY,
939         MEMINIT_HOTPLUG,
940 };
941
942 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
943                                      unsigned long size);
944
945 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
946
947 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
948 {
949 #ifdef CONFIG_MEMCG
950         return lruvec->pgdat;
951 #else
952         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
953 #endif
954 }
955
956 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
957 int local_memory_node(int node_id);
958 #else
959 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
960 #endif
961
962 /*
963  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
964  */
965 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
966
967 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
968 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
969 {
970         return zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE;
971 }
972 #else
973 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
974 {
975         return false;
976 }
977 #endif
978
979 /*
980  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
981  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
982  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
983  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
984  */
985 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
986 {
987         return zone_managed_pages(zone);
988 }
989
990 /* Returns true if a zone has memory */
991 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
992 {
993         return zone->present_pages;
994 }
995
996 #ifdef CONFIG_NUMA
997 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
998 {
999         return zone->node;
1000 }
1001
1002 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
1003 {
1004         zone->node = nid;
1005 }
1006 #else
1007 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1008 {
1009         return 0;
1010 }
1011
1012 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
1013 #endif
1014
1015 extern int movable_zone;
1016
1017 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
1018 {
1019 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1020         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
1021                 (idx == ZONE_MOVABLE && movable_zone == ZONE_HIGHMEM));
1022 #else
1023         return 0;
1024 #endif
1025 }
1026
1027 /**
1028  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
1029  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
1030  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
1031  * @zone: pointer to struct zone variable
1032  * Return: 1 for a highmem zone, 0 otherwise
1033  */
1034 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
1035 {
1036 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1037         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
1038 #else
1039         return 0;
1040 #endif
1041 }
1042
1043 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
1044 struct ctl_table;
1045
1046 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
1047                 loff_t *);
1048 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1049                 size_t *, loff_t *);
1050 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
1051 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1052                 size_t *, loff_t *);
1053 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1054                 void *, size_t *, loff_t *);
1055 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1056                 void *, size_t *, loff_t *);
1057 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1058                 void *, size_t *, loff_t *);
1059 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
1060                 void *, size_t *, loff_t *);
1061 extern int percpu_pagelist_high_fraction;
1062 extern char numa_zonelist_order[];
1063 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1064
1065 #ifndef CONFIG_NUMA
1066
1067 extern struct pglist_data contig_page_data;
1068 static inline struct pglist_data *NODE_DATA(int nid)
1069 {
1070         return &contig_page_data;
1071 }
1072 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
1073
1074 #else /* CONFIG_NUMA */
1075
1076 #include <asm/mmzone.h>
1077
1078 #endif /* !CONFIG_NUMA */
1079
1080 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
1081 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
1082 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
1083
1084 /**
1085  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1086  * @pgdat: pointer to a pg_data_t variable
1087  */
1088 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1089         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1090              pgdat;                                     \
1091              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1092 /**
1093  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1094  * @zone: pointer to struct zone variable
1095  *
1096  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1097  * fills it in.
1098  */
1099 #define for_each_zone(zone)                             \
1100         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1101              zone;                                      \
1102              zone = next_zone(zone))
1103
1104 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1105         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1106              zone;                                      \
1107              zone = next_zone(zone))                    \
1108                 if (!populated_zone(zone))              \
1109                         ; /* do nothing */              \
1110                 else
1111
1112 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1113 {
1114         return zoneref->zone;
1115 }
1116
1117 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1118 {
1119         return zoneref->zone_idx;
1120 }
1121
1122 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1123 {
1124         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1125 }
1126
1127 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1128                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1129                                         nodemask_t *nodes);
1130
1131 /**
1132  * 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
1133  * @z: The cursor used as a starting point for the search
1134  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1135  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1136  *
1137  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1138  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1139  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1140  * being examined. It should be advanced by one before calling
1141  * next_zones_zonelist again.
1142  *
1143  * Return: the next zone at or below highest_zoneidx within the allowed
1144  * nodemask using a cursor within a zonelist as a starting point
1145  */
1146 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1147                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1148                                         nodemask_t *nodes)
1149 {
1150         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1151                 return z;
1152         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1153 }
1154
1155 /**
1156  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1157  * @zonelist: The zonelist to search for a suitable zone
1158  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1159  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1160  *
1161  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1162  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1163  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1164  * one before calling.
1165  *
1166  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1167  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1168  * update due to cpuset modification.
1169  *
1170  * Return: Zoneref pointer for the first suitable zone found
1171  */
1172 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1173                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1174                                         nodemask_t *nodes)
1175 {
1176         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1177                                                         highest_zoneidx, nodes);
1178 }
1179
1180 /**
1181  * 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
1182  * @zone: The current zone in the iterator
1183  * @z: The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1184  * @zlist: The zonelist being iterated
1185  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1186  * @nodemask: Nodemask allowed by the allocator
1187  *
1188  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1189  * within a given nodemask
1190  */
1191 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1192         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1193                 zone;                                                   \
1194                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1195                         zone = zonelist_zone(z))
1196
1197 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1198         for (zone = z->zone;    \
1199                 zone;                                                   \
1200                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1201                         zone = zonelist_zone(z))
1202
1203
1204 /**
1205  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1206  * @zone: The current zone in the iterator
1207  * @z: The current pointer within zonelist->zones being iterated
1208  * @zlist: The zonelist being iterated
1209  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1210  *
1211  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1212  */
1213 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1214         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1215
1216 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1217 #include <asm/sparsemem.h>
1218 #endif
1219
1220 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1221 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1222 #endif
1223
1224 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1225
1226 /*
1227  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1228  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1229  */
1230 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1231 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1232
1233 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1234
1235 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1236 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1237
1238 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1239         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1240
1241 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1242 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1243 #endif
1244
1245 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1246 {
1247         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1248 }
1249 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1250 {
1251         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1252 }
1253
1254 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1255 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1256
1257 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1258 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1259
1260 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1261 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1262 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1263
1264 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1265 #error Subsection size exceeds section size
1266 #else
1267 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1268 #endif
1269
1270 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1271 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1272
1273 struct mem_section_usage {
1274 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1275         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1276 #endif
1277         /* See declaration of similar field in struct zone */
1278         unsigned long pageblock_flags[0];
1279 };
1280
1281 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1282
1283 struct page;
1284 struct page_ext;
1285 struct mem_section {
1286         /*
1287          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1288          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1289          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1290          *
1291          * Additionally during early boot we encode node id of
1292          * the location of the section here to guide allocation.
1293          * (see sparse.c::memory_present())
1294          *
1295          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1296          * before using it wrong.
1297          */
1298         unsigned long section_mem_map;
1299
1300         struct mem_section_usage *usage;
1301 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1302         /*
1303          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1304          * section. (see page_ext.h about this.)
1305          */
1306         struct page_ext *page_ext;
1307         unsigned long pad;
1308 #endif
1309         /*
1310          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1311          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1312          */
1313 };
1314
1315 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1316 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1317 #else
1318 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1319 #endif
1320
1321 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1322 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1323 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1324
1325 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1326 extern struct mem_section **mem_section;
1327 #else
1328 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1329 #endif
1330
1331 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1332 {
1333         return ms->usage->pageblock_flags;
1334 }
1335
1336 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1337 {
1338 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1339         if (!mem_section)
1340                 return NULL;
1341 #endif
1342         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1343                 return NULL;
1344         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1345 }
1346 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1347
1348 /*
1349  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1350  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1351  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1352  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1353  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1354  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1355  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1356  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1357  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1358  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1359  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1360  */
1361 #define SECTION_MARKED_PRESENT          (1UL<<0)
1362 #define SECTION_HAS_MEM_MAP             (1UL<<1)
1363 #define SECTION_IS_ONLINE               (1UL<<2)
1364 #define SECTION_IS_EARLY                (1UL<<3)
1365 #define SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE       (1UL<<4)
1366 #define SECTION_MAP_LAST_BIT            (1UL<<5)
1367 #define SECTION_MAP_MASK                (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1368 #define SECTION_NID_SHIFT               6
1369
1370 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1371 {
1372         unsigned long map = section->section_mem_map;
1373         map &= SECTION_MAP_MASK;
1374         return (struct page *)map;
1375 }
1376
1377 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1378 {
1379         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1380 }
1381
1382 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1383 {
1384         return present_section(__nr_to_section(nr));
1385 }
1386
1387 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1388 {
1389         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1390 }
1391
1392 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1393 {
1394         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1395 }
1396
1397 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1398 {
1399         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1400 }
1401
1402 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1403 {
1404         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1405 }
1406
1407 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1408 {
1409         unsigned long flags = SECTION_IS_ONLINE | SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE;
1410
1411         return section && ((section->section_mem_map & flags) == flags);
1412 }
1413
1414 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1415 {
1416         return online_section(__nr_to_section(nr));
1417 }
1418
1419 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1420 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1421 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1422 #endif
1423
1424 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1425 {
1426         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1427 }
1428
1429 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1430
1431 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1432 {
1433         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1434 }
1435
1436 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1437 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1438 {
1439         int idx = subsection_map_index(pfn);
1440
1441         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1442 }
1443 #else
1444 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1445 {
1446         return 1;
1447 }
1448 #endif
1449
1450 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1451 /**
1452  * pfn_valid - check if there is a valid memory map entry for a PFN
1453  * @pfn: the page frame number to check
1454  *
1455  * Check if there is a valid memory map entry aka struct page for the @pfn.
1456  * Note, that availability of the memory map entry does not imply that
1457  * there is actual usable memory at that @pfn. The struct page may
1458  * represent a hole or an unusable page frame.
1459  *
1460  * Return: 1 for PFNs that have memory map entries and 0 otherwise
1461  */
1462 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1463 {
1464         struct mem_section *ms;
1465
1466         /*
1467          * Ensure the upper PAGE_SHIFT bits are clear in the
1468          * pfn. Else it might lead to false positives when
1469          * some of the upper bits are set, but the lower bits
1470          * match a valid pfn.
1471          */
1472         if (PHYS_PFN(PFN_PHYS(pfn)) != pfn)
1473                 return 0;
1474
1475         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1476                 return 0;
1477         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1478         if (!valid_section(ms))
1479                 return 0;
1480         /*
1481          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1482          * the entire section-sized span.
1483          */
1484         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1485 }
1486 #endif
1487
1488 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1489 {
1490         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1491                 return 0;
1492         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1493 }
1494
1495 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1496 {
1497         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1498                 if (present_section_nr(section_nr))
1499                         return section_nr;
1500         }
1501
1502         return -1;
1503 }
1504
1505 /*
1506  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1507  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1508  * this restriction.
1509  */
1510 #ifdef CONFIG_NUMA
1511 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1512 ({                                                                      \
1513         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1514         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1515 })
1516 #else
1517 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1518 #endif
1519
1520 void sparse_init(void);
1521 #else
1522 #define sparse_init()   do {} while (0)
1523 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1524 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1525 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1526 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1527
1528 /*
1529  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1530  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1531  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1532  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1533  */
1534 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1535 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1536 #else
1537 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1538 #endif
1539
1540 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1541 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1542 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */