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