Merge branch 'next' into for-linus
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / mmzone.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_MMZONE_H
3 #define _LINUX_MMZONE_H
4
5 #ifndef __ASSEMBLY__
6 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
7
8 #include <linux/spinlock.h>
9 #include <linux/list.h>
10 #include <linux/wait.h>
11 #include <linux/bitops.h>
12 #include <linux/cache.h>
13 #include <linux/threads.h>
14 #include <linux/numa.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/seqlock.h>
17 #include <linux/nodemask.h>
18 #include <linux/pageblock-flags.h>
19 #include <linux/page-flags-layout.h>
20 #include <linux/atomic.h>
21 #include <linux/mm_types.h>
22 #include <linux/page-flags.h>
23 #include <asm/page.h>
24
25 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
26 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
27 #define MAX_ORDER 11
28 #else
29 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
30 #endif
31 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
32
33 /*
34  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
35  * costly to service.  That is between allocation orders which should
36  * coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
37  * will not.
38  */
39 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
40
41 enum migratetype {
42         MIGRATE_UNMOVABLE,
43         MIGRATE_MOVABLE,
44         MIGRATE_RECLAIMABLE,
45         MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
46         MIGRATE_HIGHATOMIC = MIGRATE_PCPTYPES,
47 #ifdef CONFIG_CMA
48         /*
49          * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
50          * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
51          * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
52          * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
53          *
54          * The way to use it is to change migratetype of a range of
55          * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
56          * __free_pageblock_cma() function.  What is important though
57          * is that a range of pageblocks must be aligned to
58          * MAX_ORDER_NR_PAGES should biggest page be bigger than
59          * a single pageblock.
60          */
61         MIGRATE_CMA,
62 #endif
63 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
64         MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
65 #endif
66         MIGRATE_TYPES
67 };
68
69 /* In mm/page_alloc.c; keep in sync also with show_migration_types() there */
70 extern const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES];
71
72 #ifdef CONFIG_CMA
73 #  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
74 #  define is_migrate_cma_page(_page) (get_pageblock_migratetype(_page) == MIGRATE_CMA)
75 #else
76 #  define is_migrate_cma(migratetype) false
77 #  define is_migrate_cma_page(_page) false
78 #endif
79
80 static inline bool is_migrate_movable(int mt)
81 {
82         return is_migrate_cma(mt) || mt == MIGRATE_MOVABLE;
83 }
84
85 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
86         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
87                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
88
89 extern int page_group_by_mobility_disabled;
90
91 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << PB_migratetype_bits) - 1)
92
93 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
94         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK)
95
96 struct free_area {
97         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
98         unsigned long           nr_free;
99 };
100
101 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
102                                             int migratetype)
103 {
104         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
105                                         struct page, lru);
106 }
107
108 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
109 {
110         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
111 }
112
113 struct pglist_data;
114
115 /*
116  * Add a wild amount of padding here to ensure datas fall into separate
117  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
118  * consumption is not a concern here.
119  */
120 #if defined(CONFIG_SMP)
121 struct zone_padding {
122         char x[0];
123 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
124 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
125 #else
126 #define ZONE_PADDING(name)
127 #endif
128
129 #ifdef CONFIG_NUMA
130 enum numa_stat_item {
131         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
132         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
133         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
134         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
135         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
136         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
137         NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS
138 };
139 #else
140 #define NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS 0
141 #endif
142
143 enum zone_stat_item {
144         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
145         NR_FREE_PAGES,
146         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
147         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
148         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
149         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
150         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
151         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
152         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
153         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
154         /* Second 128 byte cacheline */
155         NR_BOUNCE,
156 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
157         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
158 #endif
159         NR_FREE_CMA_PAGES,
160         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
161
162 enum node_stat_item {
163         NR_LRU_BASE,
164         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
165         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
166         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
167         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
168         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
169         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
170         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
171         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
172         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
173         WORKINGSET_NODES,
174         WORKINGSET_REFAULT_BASE,
175         WORKINGSET_REFAULT_ANON = WORKINGSET_REFAULT_BASE,
176         WORKINGSET_REFAULT_FILE,
177         WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
178         WORKINGSET_ACTIVATE_ANON = WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
179         WORKINGSET_ACTIVATE_FILE,
180         WORKINGSET_RESTORE_BASE,
181         WORKINGSET_RESTORE_ANON = WORKINGSET_RESTORE_BASE,
182         WORKINGSET_RESTORE_FILE,
183         WORKINGSET_NODERECLAIM,
184         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
185         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
186                            only modified from process context */
187         NR_FILE_PAGES,
188         NR_FILE_DIRTY,
189         NR_WRITEBACK,
190         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
191         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
192         NR_SHMEM_THPS,
193         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
194         NR_FILE_THPS,
195         NR_FILE_PMDMAPPED,
196         NR_ANON_THPS,
197         NR_VMSCAN_WRITE,
198         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
199         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
200         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
201         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
202         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
203         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
204         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
205 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
206         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
207 #endif
208         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
209 #ifdef CONFIG_SWAP
210         NR_SWAPCACHE,
211 #endif
212         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
213 };
214
215 /*
216  * Returns true if the item should be printed in THPs (/proc/vmstat
217  * currently prints number of anon, file and shmem THPs. But the item
218  * is charged in pages).
219  */
220 static __always_inline bool vmstat_item_print_in_thp(enum node_stat_item item)
221 {
222         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
223                 return false;
224
225         return item == NR_ANON_THPS ||
226                item == NR_FILE_THPS ||
227                item == NR_SHMEM_THPS ||
228                item == NR_SHMEM_PMDMAPPED ||
229                item == NR_FILE_PMDMAPPED;
230 }
231
232 /*
233  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
234  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
235  * might be different.
236  */
237 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
238 {
239         /*
240          * Global and per-node slab counters track slab pages.
241          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
242          * Internally values are stored in pages.
243          *
244          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
245          * by individual slab objects. These counters are actually
246          * byte-precise.
247          */
248         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
249                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
250 }
251
252 /*
253  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
254  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
255  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
256  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
257  *
258  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
259  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
260  */
261 #define LRU_BASE 0
262 #define LRU_ACTIVE 1
263 #define LRU_FILE 2
264
265 enum lru_list {
266         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
267         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
268         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
269         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
270         LRU_UNEVICTABLE,
271         NR_LRU_LISTS
272 };
273
274 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
275
276 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
277
278 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
279 {
280         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
281 }
282
283 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
284 {
285         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
286 }
287
288 #define ANON_AND_FILE 2
289
290 enum lruvec_flags {
291         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
292                                          * backed by a congested BDI
293                                          */
294 };
295
296 struct lruvec {
297         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
298         /* per lruvec lru_lock for memcg */
299         spinlock_t                      lru_lock;
300         /*
301          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
302          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
303          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
304          */
305         unsigned long                   anon_cost;
306         unsigned long                   file_cost;
307         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
308         atomic_long_t                   nonresident_age;
309         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
310         unsigned long                   refaults[ANON_AND_FILE];
311         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
312         unsigned long                   flags;
313 #ifdef CONFIG_MEMCG
314         struct pglist_data *pgdat;
315 #endif
316 };
317
318 /* Isolate unmapped pages */
319 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
320 /* Isolate for asynchronous migration */
321 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
322 /* Isolate unevictable pages */
323 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
324
325 /* LRU Isolation modes. */
326 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
327
328 enum zone_watermarks {
329         WMARK_MIN,
330         WMARK_LOW,
331         WMARK_HIGH,
332         NR_WMARK
333 };
334
335 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
336 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
337 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
338 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
339
340 struct per_cpu_pages {
341         int count;              /* number of pages in the list */
342         int high;               /* high watermark, emptying needed */
343         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
344
345         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
346         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
347 };
348
349 struct per_cpu_pageset {
350         struct per_cpu_pages pcp;
351 #ifdef CONFIG_NUMA
352         s8 expire;
353         u16 vm_numa_stat_diff[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
354 #endif
355 #ifdef CONFIG_SMP
356         s8 stat_threshold;
357         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
358 #endif
359 };
360
361 struct per_cpu_nodestat {
362         s8 stat_threshold;
363         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
364 };
365
366 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
367
368 enum zone_type {
369         /*
370          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
371          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
372          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
373          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
374          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
375          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
376          * platforms may need both zones as they support peripherals with
377          * different DMA addressing limitations.
378          */
379 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
380         ZONE_DMA,
381 #endif
382 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
383         ZONE_DMA32,
384 #endif
385         /*
386          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
387          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
388          * transfers to all addressable memory.
389          */
390         ZONE_NORMAL,
391 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
392         /*
393          * A memory area that is only addressable by the kernel through
394          * mapping portions into its own address space. This is for example
395          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
396          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
397          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
398          * access.
399          */
400         ZONE_HIGHMEM,
401 #endif
402         /*
403          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
404          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
405          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
406          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
407          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
408          *
409          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
410          *    essentially turn such pages unmovable. Therefore, we do not allow
411          *    pinning long-term pages in ZONE_MOVABLE. When pages are pinned and
412          *    faulted, they come from the right zone right away. However, it is
413          *    still possible that address space already has pages in
414          *    ZONE_MOVABLE at the time when pages are pinned (i.e. user has
415          *    touches that memory before pinning). In such case we migrate them
416          *    to a different zone. When migration fails - pinning fails.
417          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
418          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
419          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
420          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
421          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
422          *    for example, if we have sections that are only partially
423          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
424          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
425          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
426          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
427          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
428          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
429          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
430          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
431          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
432          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
433          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
434          *    of memory unplug in virtio-mem).
435          * 6. ZERO_PAGE(0), kernelcore/movablecore setups might create
436          *    situations where ZERO_PAGE(0) which is allocated differently
437          *    on different platforms may end up in a movable zone. ZERO_PAGE(0)
438          *    cannot be migrated.
439          * 7. Memory-hotplug: when using memmap_on_memory and onlining the
440          *    memory to the MOVABLE zone, the vmemmap pages are also placed in
441          *    such zone. Such pages cannot be really moved around as they are
442          *    self-stored in the range, but they are treated as movable when
443          *    the range they describe is about to be offlined.
444          *
445          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
446          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
447          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
448          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
449          * there can be false negatives).
450          */
451         ZONE_MOVABLE,
452 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
453         ZONE_DEVICE,
454 #endif
455         __MAX_NR_ZONES
456
457 };
458
459 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
460
461 #define ASYNC_AND_SYNC 2
462
463 struct zone {
464         /* Read-mostly fields */
465
466         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
467         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
468         unsigned long watermark_boost;
469
470         unsigned long nr_reserved_highatomic;
471
472         /*
473          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
474          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
475          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
476          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
477          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
478          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
479          * changes.
480          */
481         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
482
483 #ifdef CONFIG_NUMA
484         int node;
485 #endif
486         struct pglist_data      *zone_pgdat;
487         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
488         /*
489          * the high and batch values are copied to individual pagesets for
490          * faster access
491          */
492         int pageset_high;
493         int pageset_batch;
494
495 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
496         /*
497          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
498          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
499          */
500         unsigned long           *pageblock_flags;
501 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
502
503         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
504         unsigned long           zone_start_pfn;
505
506         /*
507          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
508          * holes, which is calculated as:
509          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
510          *
511          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
512          * is calculated as:
513          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
514          *
515          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
516          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
517          * bootmem allocator):
518          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
519          *
520          * cma pages is present pages that are assigned for CMA use
521          * (MIGRATE_CMA).
522          *
523          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
524          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
525          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
526          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
527          * and thresholds.
528          *
529          * Locking rules:
530          *
531          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
532          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
533          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
534          * quite infrequently.
535          *
536          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
537          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
538          * give them a chance of being in the same cacheline.
539          *
540          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
541          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
542          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
543          */
544         atomic_long_t           managed_pages;
545         unsigned long           spanned_pages;
546         unsigned long           present_pages;
547 #ifdef CONFIG_CMA
548         unsigned long           cma_pages;
549 #endif
550
551         const char              *name;
552
553 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
554         /*
555          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
556          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
557          * of pageblock. Protected by zone->lock.
558          */
559         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
560 #endif
561
562 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
563         /* see spanned/present_pages for more description */
564         seqlock_t               span_seqlock;
565 #endif
566
567         int initialized;
568
569         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
570         ZONE_PADDING(_pad1_)
571
572         /* free areas of different sizes */
573         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
574
575         /* zone flags, see below */
576         unsigned long           flags;
577
578         /* Primarily protects free_area */
579         spinlock_t              lock;
580
581         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
582         ZONE_PADDING(_pad2_)
583
584         /*
585          * When free pages are below this point, additional steps are taken
586          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
587          * drift allowing watermarks to be breached
588          */
589         unsigned long percpu_drift_mark;
590
591 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
592         /* pfn where compaction free scanner should start */
593         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
594         /* pfn where compaction migration scanner should start */
595         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
596         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
597         unsigned long           compact_init_free_pfn;
598 #endif
599
600 #ifdef CONFIG_COMPACTION
601         /*
602          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
603          * are skipped before trying again. The number attempted since
604          * last failure is tracked with compact_considered.
605          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
606          */
607         unsigned int            compact_considered;
608         unsigned int            compact_defer_shift;
609         int                     compact_order_failed;
610 #endif
611
612 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
613         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
614         bool                    compact_blockskip_flush;
615 #endif
616
617         bool                    contiguous;
618
619         ZONE_PADDING(_pad3_)
620         /* Zone statistics */
621         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
622         atomic_long_t           vm_numa_stat[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
623 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
624
625 enum pgdat_flags {
626         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
627                                          * many dirty file pages at the tail
628                                          * of the LRU.
629                                          */
630         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
631                                          * many pages under writeback
632                                          */
633         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
634 };
635
636 enum zone_flags {
637         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
638                                          * Cleared when kswapd is woken.
639                                          */
640 };
641
642 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
643 {
644         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
645 }
646
647 static inline unsigned long zone_cma_pages(struct zone *zone)
648 {
649 #ifdef CONFIG_CMA
650         return zone->cma_pages;
651 #else
652         return 0;
653 #endif
654 }
655
656 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
657 {
658         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
659 }
660
661 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
662 {
663         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
664 }
665
666 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
667 {
668         return zone->initialized;
669 }
670
671 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
672 {
673         return zone->spanned_pages == 0;
674 }
675
676 /*
677  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
678  * intersection with the given zone
679  */
680 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
681                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
682 {
683         if (zone_is_empty(zone))
684                 return false;
685         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
686             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
687                 return false;
688
689         return true;
690 }
691
692 /*
693  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
694  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
695  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
696  */
697 #define DEF_PRIORITY 12
698
699 /* Maximum number of zones on a zonelist */
700 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
701
702 enum {
703         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
704 #ifdef CONFIG_NUMA
705         /*
706          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
707          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
708          */
709         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
710 #endif
711         MAX_ZONELISTS
712 };
713
714 /*
715  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
716  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
717  */
718 struct zoneref {
719         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
720         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
721 };
722
723 /*
724  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
725  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
726  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
727  * priority.
728  *
729  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
730  * of the entry being read. Helper functions to access information given
731  * a struct zoneref are
732  *
733  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
734  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
735  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
736  */
737 struct zonelist {
738         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
739 };
740
741 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
742 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
743 extern struct page *mem_map;
744 #endif
745
746 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
747 struct deferred_split {
748         spinlock_t split_queue_lock;
749         struct list_head split_queue;
750         unsigned long split_queue_len;
751 };
752 #endif
753
754 /*
755  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
756  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
757  * describes the whole memory.
758  *
759  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
760  * per-zone basis.
761  */
762 typedef struct pglist_data {
763         /*
764          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
765          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
766          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
767          */
768         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
769
770         /*
771          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
772          * Generally the first zones will be references to this node's
773          * node_zones.
774          */
775         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
776
777         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
778 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
779         struct page *node_mem_map;
780 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
781         struct page_ext *node_page_ext;
782 #endif
783 #endif
784 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
785         /*
786          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
787          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
788          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
789          * init.
790          *
791          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
792          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
793          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
794          *
795          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
796          */
797         spinlock_t node_size_lock;
798 #endif
799         unsigned long node_start_pfn;
800         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
801         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
802                                              range, including holes */
803         int node_id;
804         wait_queue_head_t kswapd_wait;
805         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
806         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
807                                            mem_hotplug_begin/end() */
808         int kswapd_order;
809         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
810
811         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
812
813 #ifdef CONFIG_COMPACTION
814         int kcompactd_max_order;
815         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
816         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
817         struct task_struct *kcompactd;
818 #endif
819         /*
820          * This is a per-node reserve of pages that are not available
821          * to userspace allocations.
822          */
823         unsigned long           totalreserve_pages;
824
825 #ifdef CONFIG_NUMA
826         /*
827          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
828          */
829         unsigned long           min_unmapped_pages;
830         unsigned long           min_slab_pages;
831 #endif /* CONFIG_NUMA */
832
833         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
834         ZONE_PADDING(_pad1_)
835
836 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
837         /*
838          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
839          * is the first PFN that needs to be initialised.
840          */
841         unsigned long first_deferred_pfn;
842 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
843
844 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
845         struct deferred_split deferred_split_queue;
846 #endif
847
848         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
849
850         /*
851          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
852          *
853          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
854          */
855         struct lruvec           __lruvec;
856
857         unsigned long           flags;
858
859         ZONE_PADDING(_pad2_)
860
861         /* Per-node vmstats */
862         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
863         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
864 } pg_data_t;
865
866 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
867 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
868 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
869 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
870 #else
871 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
872 #endif
873 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
874
875 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
876 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
877
878 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
879 {
880         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
881 }
882
883 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
884 {
885         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
886 }
887
888 #include <linux/memory_hotplug.h>
889
890 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
891 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
892                    enum zone_type highest_zoneidx);
893 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
894                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
895                          long free_pages);
896 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
897                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
898                 unsigned int alloc_flags);
899 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
900                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
901 /*
902  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
903  * the platform statically or via memory hotplug interface.
904  */
905 enum meminit_context {
906         MEMINIT_EARLY,
907         MEMINIT_HOTPLUG,
908 };
909
910 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
911                                      unsigned long size);
912
913 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
914
915 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
916 {
917 #ifdef CONFIG_MEMCG
918         return lruvec->pgdat;
919 #else
920         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
921 #endif
922 }
923
924 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
925 int local_memory_node(int node_id);
926 #else
927 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
928 #endif
929
930 /*
931  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
932  */
933 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
934
935 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
936 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
937 {
938         return zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE;
939 }
940 #else
941 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
942 {
943         return false;
944 }
945 #endif
946
947 /*
948  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
949  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
950  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
951  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
952  */
953 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
954 {
955         return zone_managed_pages(zone);
956 }
957
958 /* Returns true if a zone has memory */
959 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
960 {
961         return zone->present_pages;
962 }
963
964 #ifdef CONFIG_NUMA
965 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
966 {
967         return zone->node;
968 }
969
970 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
971 {
972         zone->node = nid;
973 }
974 #else
975 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
976 {
977         return 0;
978 }
979
980 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
981 #endif
982
983 extern int movable_zone;
984
985 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
986 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
987 {
988 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
989         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
990 #else
991         return (ZONE_MOVABLE - 1) == ZONE_HIGHMEM;
992 #endif
993 }
994 #endif
995
996 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
997 {
998 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
999         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
1000                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
1001 #else
1002         return 0;
1003 #endif
1004 }
1005
1006 /**
1007  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
1008  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
1009  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
1010  * @zone: pointer to struct zone variable
1011  * Return: 1 for a highmem zone, 0 otherwise
1012  */
1013 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
1014 {
1015 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1016         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
1017 #else
1018         return 0;
1019 #endif
1020 }
1021
1022 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
1023 struct ctl_table;
1024
1025 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
1026                 loff_t *);
1027 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1028                 size_t *, loff_t *);
1029 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
1030 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1031                 size_t *, loff_t *);
1032 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1033                 void *, size_t *, loff_t *);
1034 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1035                 void *, size_t *, loff_t *);
1036 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1037                 void *, size_t *, loff_t *);
1038 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
1039                 void *, size_t *, loff_t *);
1040 extern int percpu_pagelist_fraction;
1041 extern char numa_zonelist_order[];
1042 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1043
1044 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
1045
1046 extern struct pglist_data contig_page_data;
1047 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
1048 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
1049
1050 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
1051
1052 #include <asm/mmzone.h>
1053
1054 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
1055
1056 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
1057 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
1058 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
1059
1060 /**
1061  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1062  * @pgdat: pointer to a pg_data_t variable
1063  */
1064 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1065         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1066              pgdat;                                     \
1067              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1068 /**
1069  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1070  * @zone: pointer to struct zone variable
1071  *
1072  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1073  * fills it in.
1074  */
1075 #define for_each_zone(zone)                             \
1076         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1077              zone;                                      \
1078              zone = next_zone(zone))
1079
1080 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1081         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1082              zone;                                      \
1083              zone = next_zone(zone))                    \
1084                 if (!populated_zone(zone))              \
1085                         ; /* do nothing */              \
1086                 else
1087
1088 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1089 {
1090         return zoneref->zone;
1091 }
1092
1093 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1094 {
1095         return zoneref->zone_idx;
1096 }
1097
1098 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1099 {
1100         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1101 }
1102
1103 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1104                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1105                                         nodemask_t *nodes);
1106
1107 /**
1108  * 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
1109  * @z: The cursor used as a starting point for the search
1110  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1111  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1112  *
1113  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1114  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1115  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1116  * being examined. It should be advanced by one before calling
1117  * next_zones_zonelist again.
1118  *
1119  * Return: the next zone at or below highest_zoneidx within the allowed
1120  * nodemask using a cursor within a zonelist as a starting point
1121  */
1122 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1123                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1124                                         nodemask_t *nodes)
1125 {
1126         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1127                 return z;
1128         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1129 }
1130
1131 /**
1132  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1133  * @zonelist: The zonelist to search for a suitable zone
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 first zone at or below a given zone index that is
1138  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1139  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1140  * one before calling.
1141  *
1142  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1143  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1144  * update due to cpuset modification.
1145  *
1146  * Return: Zoneref pointer for the first suitable zone found
1147  */
1148 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1149                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1150                                         nodemask_t *nodes)
1151 {
1152         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1153                                                         highest_zoneidx, nodes);
1154 }
1155
1156 /**
1157  * 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
1158  * @zone: The current zone in the iterator
1159  * @z: The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1160  * @zlist: The zonelist being iterated
1161  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1162  * @nodemask: Nodemask allowed by the allocator
1163  *
1164  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1165  * within a given nodemask
1166  */
1167 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1168         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1169                 zone;                                                   \
1170                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1171                         zone = zonelist_zone(z))
1172
1173 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1174         for (zone = z->zone;    \
1175                 zone;                                                   \
1176                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1177                         zone = zonelist_zone(z))
1178
1179
1180 /**
1181  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1182  * @zone: The current zone in the iterator
1183  * @z: The current pointer within zonelist->zones being iterated
1184  * @zlist: The zonelist being iterated
1185  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1186  *
1187  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1188  */
1189 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1190         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1191
1192 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1193 #include <asm/sparsemem.h>
1194 #endif
1195
1196 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1197 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1198 #endif
1199
1200 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1201
1202 /*
1203  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1204  *
1205  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1206  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1207  */
1208 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1209 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1210
1211 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1212
1213 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1214 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1215
1216 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1217         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1218
1219 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1220 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1221 #endif
1222
1223 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1224 {
1225         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1226 }
1227 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1228 {
1229         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1230 }
1231
1232 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1233 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1234
1235 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1236 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1237
1238 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1239 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1240 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1241
1242 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1243 #error Subsection size exceeds section size
1244 #else
1245 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1246 #endif
1247
1248 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1249 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1250
1251 struct mem_section_usage {
1252 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1253         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1254 #endif
1255         /* See declaration of similar field in struct zone */
1256         unsigned long pageblock_flags[0];
1257 };
1258
1259 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1260
1261 struct page;
1262 struct page_ext;
1263 struct mem_section {
1264         /*
1265          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1266          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1267          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1268          *
1269          * Additionally during early boot we encode node id of
1270          * the location of the section here to guide allocation.
1271          * (see sparse.c::memory_present())
1272          *
1273          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1274          * before using it wrong.
1275          */
1276         unsigned long section_mem_map;
1277
1278         struct mem_section_usage *usage;
1279 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1280         /*
1281          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1282          * section. (see page_ext.h about this.)
1283          */
1284         struct page_ext *page_ext;
1285         unsigned long pad;
1286 #endif
1287         /*
1288          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1289          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1290          */
1291 };
1292
1293 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1294 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1295 #else
1296 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1297 #endif
1298
1299 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1300 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1301 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1302
1303 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1304 extern struct mem_section **mem_section;
1305 #else
1306 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1307 #endif
1308
1309 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1310 {
1311         return ms->usage->pageblock_flags;
1312 }
1313
1314 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1315 {
1316 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1317         if (!mem_section)
1318                 return NULL;
1319 #endif
1320         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1321                 return NULL;
1322         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1323 }
1324 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1325 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1326
1327 /*
1328  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1329  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1330  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1331  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1332  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1333  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1334  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1335  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1336  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1337  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1338  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1339  */
1340 #define SECTION_MARKED_PRESENT          (1UL<<0)
1341 #define SECTION_HAS_MEM_MAP             (1UL<<1)
1342 #define SECTION_IS_ONLINE               (1UL<<2)
1343 #define SECTION_IS_EARLY                (1UL<<3)
1344 #define SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE       (1UL<<4)
1345 #define SECTION_MAP_LAST_BIT            (1UL<<5)
1346 #define SECTION_MAP_MASK                (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1347 #define SECTION_NID_SHIFT               3
1348
1349 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1350 {
1351         unsigned long map = section->section_mem_map;
1352         map &= SECTION_MAP_MASK;
1353         return (struct page *)map;
1354 }
1355
1356 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1357 {
1358         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1359 }
1360
1361 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1362 {
1363         return present_section(__nr_to_section(nr));
1364 }
1365
1366 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1367 {
1368         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1369 }
1370
1371 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1372 {
1373         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1374 }
1375
1376 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1377 {
1378         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1379 }
1380
1381 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1382 {
1383         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1384 }
1385
1386 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1387 {
1388         unsigned long flags = SECTION_IS_ONLINE | SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE;
1389
1390         return section && ((section->section_mem_map & flags) == flags);
1391 }
1392
1393 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1394 {
1395         return online_section(__nr_to_section(nr));
1396 }
1397
1398 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1399 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1400 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1401 #endif
1402
1403 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1404 {
1405         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1406 }
1407
1408 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1409
1410 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1411 {
1412         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1413 }
1414
1415 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1416 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1417 {
1418         int idx = subsection_map_index(pfn);
1419
1420         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1421 }
1422 #else
1423 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1424 {
1425         return 1;
1426 }
1427 #endif
1428
1429 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1430 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1431 {
1432         struct mem_section *ms;
1433
1434         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1435                 return 0;
1436         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1437         if (!valid_section(ms))
1438                 return 0;
1439         /*
1440          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1441          * the entire section-sized span.
1442          */
1443         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1444 }
1445 #endif
1446
1447 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1448 {
1449         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1450                 return 0;
1451         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1452 }
1453
1454 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1455 {
1456         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1457                 if (present_section_nr(section_nr))
1458                         return section_nr;
1459         }
1460
1461         return -1;
1462 }
1463
1464 /*
1465  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1466  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1467  * this restriction.
1468  */
1469 #ifdef CONFIG_NUMA
1470 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1471 ({                                                                      \
1472         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1473         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1474 })
1475 #else
1476 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1477 #endif
1478
1479 void sparse_init(void);
1480 #else
1481 #define sparse_init()   do {} while (0)
1482 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1483 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1484 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1485 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1486
1487 /*
1488  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1489  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1490  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1491  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1492  */
1493 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1494 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1495 #else
1496 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1497 #endif
1498
1499 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1500 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1501 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */