a0b59aed42eb2152a2e362f6ff09453a03eb9292
[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 <asm/page.h>
24
25 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
26 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
27 #define MAX_ORDER 11
28 #else
29 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
30 #endif
31 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
32
33 /*
34  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
35  * costly to service.  That is between allocation orders which should
36  * coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
37  * will not.
38  */
39 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
40
41 enum migratetype {
42         MIGRATE_UNMOVABLE,
43         MIGRATE_MOVABLE,
44         MIGRATE_RECLAIMABLE,
45         MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
46         MIGRATE_HIGHATOMIC = MIGRATE_PCPTYPES,
47 #ifdef CONFIG_CMA
48         /*
49          * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
50          * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
51          * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
52          * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
53          *
54          * The way to use it is to change migratetype of a range of
55          * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
56          * __free_pageblock_cma() function.  What is important though
57          * is that a range of pageblocks must be aligned to
58          * MAX_ORDER_NR_PAGES should biggest page be bigger then
59          * a single pageblock.
60          */
61         MIGRATE_CMA,
62 #endif
63 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
64         MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
65 #endif
66         MIGRATE_TYPES
67 };
68
69 /* In mm/page_alloc.c; keep in sync also with show_migration_types() there */
70 extern const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES];
71
72 #ifdef CONFIG_CMA
73 #  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
74 #  define is_migrate_cma_page(_page) (get_pageblock_migratetype(_page) == MIGRATE_CMA)
75 #else
76 #  define is_migrate_cma(migratetype) false
77 #  define is_migrate_cma_page(_page) false
78 #endif
79
80 static inline bool is_migrate_movable(int mt)
81 {
82         return is_migrate_cma(mt) || mt == MIGRATE_MOVABLE;
83 }
84
85 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
86         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
87                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
88
89 extern int page_group_by_mobility_disabled;
90
91 #define NR_MIGRATETYPE_BITS (PB_migrate_end - PB_migrate + 1)
92 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << NR_MIGRATETYPE_BITS) - 1)
93
94 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
95         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page),                \
96                         PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK)
97
98 struct free_area {
99         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
100         unsigned long           nr_free;
101 };
102
103 /* Used for pages not on another list */
104 static inline void add_to_free_area(struct page *page, struct free_area *area,
105                              int migratetype)
106 {
107         list_add(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
108         area->nr_free++;
109 }
110
111 /* Used for pages not on another list */
112 static inline void add_to_free_area_tail(struct page *page, struct free_area *area,
113                                   int migratetype)
114 {
115         list_add_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
116         area->nr_free++;
117 }
118
119 #ifdef CONFIG_SHUFFLE_PAGE_ALLOCATOR
120 /* Used to preserve page allocation order entropy */
121 void add_to_free_area_random(struct page *page, struct free_area *area,
122                 int migratetype);
123 #else
124 static inline void add_to_free_area_random(struct page *page,
125                 struct free_area *area, int migratetype)
126 {
127         add_to_free_area(page, area, migratetype);
128 }
129 #endif
130
131 /* Used for pages which are on another list */
132 static inline void move_to_free_area(struct page *page, struct free_area *area,
133                              int migratetype)
134 {
135         list_move(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
136 }
137
138 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
139                                             int migratetype)
140 {
141         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
142                                         struct page, lru);
143 }
144
145 static inline void del_page_from_free_area(struct page *page,
146                 struct free_area *area)
147 {
148         list_del(&page->lru);
149         __ClearPageBuddy(page);
150         set_page_private(page, 0);
151         area->nr_free--;
152 }
153
154 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
155 {
156         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
157 }
158
159 struct pglist_data;
160
161 /*
162  * zone->lock and the zone lru_lock are two of the hottest locks in the kernel.
163  * So add a wild amount of padding here to ensure that they fall into separate
164  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
165  * consumption is not a concern here.
166  */
167 #if defined(CONFIG_SMP)
168 struct zone_padding {
169         char x[0];
170 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
171 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
172 #else
173 #define ZONE_PADDING(name)
174 #endif
175
176 #ifdef CONFIG_NUMA
177 enum numa_stat_item {
178         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
179         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
180         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
181         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
182         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
183         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
184         NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS
185 };
186 #else
187 #define NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS 0
188 #endif
189
190 enum zone_stat_item {
191         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
192         NR_FREE_PAGES,
193         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
194         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
195         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
196         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
197         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
198         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
199         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
200         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
201         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
202         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
203         /* Second 128 byte cacheline */
204         NR_BOUNCE,
205 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
206         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
207 #endif
208         NR_FREE_CMA_PAGES,
209         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
210
211 enum node_stat_item {
212         NR_LRU_BASE,
213         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
214         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
215         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
216         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
217         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
218         NR_SLAB_RECLAIMABLE,
219         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
220         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
221         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
222         WORKINGSET_NODES,
223         WORKINGSET_REFAULT,
224         WORKINGSET_ACTIVATE,
225         WORKINGSET_RESTORE,
226         WORKINGSET_NODERECLAIM,
227         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
228         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
229                            only modified from process context */
230         NR_FILE_PAGES,
231         NR_FILE_DIRTY,
232         NR_WRITEBACK,
233         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
234         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
235         NR_SHMEM_THPS,
236         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
237         NR_FILE_THPS,
238         NR_FILE_PMDMAPPED,
239         NR_ANON_THPS,
240         NR_UNSTABLE_NFS,        /* NFS unstable pages */
241         NR_VMSCAN_WRITE,
242         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
243         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
244         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
245         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
246         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
247 };
248
249 /*
250  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
251  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
252  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
253  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
254  *
255  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
256  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
257  */
258 #define LRU_BASE 0
259 #define LRU_ACTIVE 1
260 #define LRU_FILE 2
261
262 enum lru_list {
263         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
264         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
265         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
266         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
267         LRU_UNEVICTABLE,
268         NR_LRU_LISTS
269 };
270
271 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
272
273 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
274
275 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
276 {
277         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
278 }
279
280 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
281 {
282         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
283 }
284
285 #define ANON_AND_FILE 2
286
287 struct zone_reclaim_stat {
288         /*
289          * The pageout code in vmscan.c keeps track of how many of the
290          * mem/swap backed and file backed pages are referenced.
291          * The higher the rotated/scanned ratio, the more valuable
292          * that cache is.
293          *
294          * The anon LRU stats live in [0], file LRU stats in [1]
295          */
296         unsigned long           recent_rotated[2];
297         unsigned long           recent_scanned[2];
298 };
299
300 enum lruvec_flags {
301         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
302                                          * backed by a congested BDI
303                                          */
304 };
305
306 struct lruvec {
307         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
308         struct zone_reclaim_stat        reclaim_stat;
309         /* Evictions & activations on the inactive file list */
310         atomic_long_t                   inactive_age;
311         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
312         unsigned long                   refaults;
313         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
314         unsigned long                   flags;
315 #ifdef CONFIG_MEMCG
316         struct pglist_data *pgdat;
317 #endif
318 };
319
320 /* Isolate unmapped file */
321 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
322 /* Isolate for asynchronous migration */
323 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
324 /* Isolate unevictable pages */
325 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
326
327 /* LRU Isolation modes. */
328 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
329
330 enum zone_watermarks {
331         WMARK_MIN,
332         WMARK_LOW,
333         WMARK_HIGH,
334         NR_WMARK
335 };
336
337 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
338 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
339 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
340 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
341
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
347         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
348         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
349 };
350
351 struct per_cpu_pageset {
352         struct per_cpu_pages pcp;
353 #ifdef CONFIG_NUMA
354         s8 expire;
355         u16 vm_numa_stat_diff[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
356 #endif
357 #ifdef CONFIG_SMP
358         s8 stat_threshold;
359         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
360 #endif
361 };
362
363 struct per_cpu_nodestat {
364         s8 stat_threshold;
365         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
366 };
367
368 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
369
370 enum zone_type {
371         /*
372          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
373          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
374          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
375          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
376          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
377          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
378          * platforms may need both zones as they support peripherals with
379          * different DMA addressing limitations.
380          *
381          * Some examples:
382          *
383          *  - i386 and x86_64 have a fixed 16M ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the
384          *    rest of the lower 4G.
385          *
386          *  - arm only uses ZONE_DMA, the size, up to 4G, may vary depending on
387          *    the specific device.
388          *
389          *  - arm64 has a fixed 1G ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the rest of the
390          *    lower 4G.
391          *
392          *  - powerpc only uses ZONE_DMA, the size, up to 2G, may vary
393          *    depending on the specific device.
394          *
395          *  - s390 uses ZONE_DMA fixed to the lower 2G.
396          *
397          *  - ia64 and riscv only use ZONE_DMA32.
398          *
399          *  - parisc uses neither.
400          */
401 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
402         ZONE_DMA,
403 #endif
404 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
405         ZONE_DMA32,
406 #endif
407         /*
408          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
409          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
410          * transfers to all addressable memory.
411          */
412         ZONE_NORMAL,
413 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
414         /*
415          * A memory area that is only addressable by the kernel through
416          * mapping portions into its own address space. This is for example
417          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
418          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
419          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
420          * access.
421          */
422         ZONE_HIGHMEM,
423 #endif
424         ZONE_MOVABLE,
425 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
426         ZONE_DEVICE,
427 #endif
428         __MAX_NR_ZONES
429
430 };
431
432 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
433
434 #define ASYNC_AND_SYNC 2
435
436 struct zone {
437         /* Read-mostly fields */
438
439         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
440         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
441         unsigned long watermark_boost;
442
443         unsigned long nr_reserved_highatomic;
444
445         /*
446          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
447          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
448          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
449          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
450          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
451          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
452          * changes.
453          */
454         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
455
456 #ifdef CONFIG_NUMA
457         int node;
458 #endif
459         struct pglist_data      *zone_pgdat;
460         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
461
462 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
463         /*
464          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
465          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
466          */
467         unsigned long           *pageblock_flags;
468 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
469
470         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
471         unsigned long           zone_start_pfn;
472
473         /*
474          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
475          * holes, which is calculated as:
476          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
477          *
478          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
479          * is calculated as:
480          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
481          *
482          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
483          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
484          * bootmem allocator):
485          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
486          *
487          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
488          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
489          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
490          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
491          * and thresholds.
492          *
493          * Locking rules:
494          *
495          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
496          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
497          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
498          * quite infrequently.
499          *
500          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
501          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
502          * give them a chance of being in the same cacheline.
503          *
504          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
505          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
506          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
507          */
508         atomic_long_t           managed_pages;
509         unsigned long           spanned_pages;
510         unsigned long           present_pages;
511
512         const char              *name;
513
514 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
515         /*
516          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
517          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
518          * of pageblock. Protected by zone->lock.
519          */
520         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
521 #endif
522
523 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
524         /* see spanned/present_pages for more description */
525         seqlock_t               span_seqlock;
526 #endif
527
528         int initialized;
529
530         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
531         ZONE_PADDING(_pad1_)
532
533         /* free areas of different sizes */
534         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
535
536         /* zone flags, see below */
537         unsigned long           flags;
538
539         /* Primarily protects free_area */
540         spinlock_t              lock;
541
542         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
543         ZONE_PADDING(_pad2_)
544
545         /*
546          * When free pages are below this point, additional steps are taken
547          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
548          * drift allowing watermarks to be breached
549          */
550         unsigned long percpu_drift_mark;
551
552 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
553         /* pfn where compaction free scanner should start */
554         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
555         /* pfn where compaction migration scanner should start */
556         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
557         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
558         unsigned long           compact_init_free_pfn;
559 #endif
560
561 #ifdef CONFIG_COMPACTION
562         /*
563          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
564          * are skipped before trying again. The number attempted since
565          * last failure is tracked with compact_considered.
566          */
567         unsigned int            compact_considered;
568         unsigned int            compact_defer_shift;
569         int                     compact_order_failed;
570 #endif
571
572 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
573         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
574         bool                    compact_blockskip_flush;
575 #endif
576
577         bool                    contiguous;
578
579         ZONE_PADDING(_pad3_)
580         /* Zone statistics */
581         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
582         atomic_long_t           vm_numa_stat[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
583 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
584
585 enum pgdat_flags {
586         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
587                                          * many dirty file pages at the tail
588                                          * of the LRU.
589                                          */
590         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
591                                          * many pages under writeback
592                                          */
593         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
594 };
595
596 enum zone_flags {
597         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
598                                          * Cleared when kswapd is woken.
599                                          */
600 };
601
602 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
603 {
604         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
605 }
606
607 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
608 {
609         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
610 }
611
612 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
613 {
614         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
615 }
616
617 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
618 {
619         return zone->initialized;
620 }
621
622 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
623 {
624         return zone->spanned_pages == 0;
625 }
626
627 /*
628  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
629  * intersection with the given zone
630  */
631 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
632                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
633 {
634         if (zone_is_empty(zone))
635                 return false;
636         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
637             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
638                 return false;
639
640         return true;
641 }
642
643 /*
644  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
645  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
646  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
647  */
648 #define DEF_PRIORITY 12
649
650 /* Maximum number of zones on a zonelist */
651 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
652
653 enum {
654         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
655 #ifdef CONFIG_NUMA
656         /*
657          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
658          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
659          */
660         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
661 #endif
662         MAX_ZONELISTS
663 };
664
665 /*
666  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
667  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
668  */
669 struct zoneref {
670         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
671         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
672 };
673
674 /*
675  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
676  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
677  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
678  * priority.
679  *
680  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
681  * of the entry being read. Helper functions to access information given
682  * a struct zoneref are
683  *
684  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
685  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
686  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
687  */
688 struct zonelist {
689         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
690 };
691
692 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
693 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
694 extern struct page *mem_map;
695 #endif
696
697 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
698 struct deferred_split {
699         spinlock_t split_queue_lock;
700         struct list_head split_queue;
701         unsigned long split_queue_len;
702 };
703 #endif
704
705 /*
706  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
707  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
708  * describes the whole memory.
709  *
710  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
711  * per-zone basis.
712  */
713 struct bootmem_data;
714 typedef struct pglist_data {
715         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
716         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
717         int nr_zones;
718 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
719         struct page *node_mem_map;
720 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
721         struct page_ext *node_page_ext;
722 #endif
723 #endif
724 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
725         /*
726          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
727          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
728          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
729          * init.
730          *
731          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
732          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
733          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
734          *
735          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
736          */
737         spinlock_t node_size_lock;
738 #endif
739         unsigned long node_start_pfn;
740         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
741         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
742                                              range, including holes */
743         int node_id;
744         wait_queue_head_t kswapd_wait;
745         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
746         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
747                                            mem_hotplug_begin/end() */
748         int kswapd_order;
749         enum zone_type kswapd_classzone_idx;
750
751         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
752
753 #ifdef CONFIG_COMPACTION
754         int kcompactd_max_order;
755         enum zone_type kcompactd_classzone_idx;
756         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
757         struct task_struct *kcompactd;
758 #endif
759         /*
760          * This is a per-node reserve of pages that are not available
761          * to userspace allocations.
762          */
763         unsigned long           totalreserve_pages;
764
765 #ifdef CONFIG_NUMA
766         /*
767          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
768          */
769         unsigned long           min_unmapped_pages;
770         unsigned long           min_slab_pages;
771 #endif /* CONFIG_NUMA */
772
773         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
774         ZONE_PADDING(_pad1_)
775         spinlock_t              lru_lock;
776
777 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
778         /*
779          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
780          * is the first PFN that needs to be initialised.
781          */
782         unsigned long first_deferred_pfn;
783 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
784
785 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
786         struct deferred_split deferred_split_queue;
787 #endif
788
789         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
790
791         /*
792          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
793          *
794          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
795          */
796         struct lruvec           __lruvec;
797
798         unsigned long           flags;
799
800         ZONE_PADDING(_pad2_)
801
802         /* Per-node vmstats */
803         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
804         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
805 } pg_data_t;
806
807 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
808 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
809 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
810 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
811 #else
812 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
813 #endif
814 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
815
816 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
817 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
818
819 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
820 {
821         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
822 }
823
824 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
825 {
826         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
827 }
828
829 #include <linux/memory_hotplug.h>
830
831 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
832 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
833                    enum zone_type classzone_idx);
834 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
835                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
836                          long free_pages);
837 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
838                 unsigned long mark, int classzone_idx,
839                 unsigned int alloc_flags);
840 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
841                 unsigned long mark, int classzone_idx);
842 enum memmap_context {
843         MEMMAP_EARLY,
844         MEMMAP_HOTPLUG,
845 };
846 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
847                                      unsigned long size);
848
849 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
850
851 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
852 {
853 #ifdef CONFIG_MEMCG
854         return lruvec->pgdat;
855 #else
856         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
857 #endif
858 }
859
860 extern unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx);
861
862 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
863 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
864 #else
865 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
866 #endif
867
868 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM)
869 void memblocks_present(void);
870 #else
871 static inline void memblocks_present(void) {}
872 #endif
873
874 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
875 int local_memory_node(int node_id);
876 #else
877 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
878 #endif
879
880 /*
881  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
882  */
883 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
884
885 /*
886  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
887  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
888  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
889  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
890  */
891 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
892 {
893         return zone_managed_pages(zone);
894 }
895
896 /* Returns true if a zone has memory */
897 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
898 {
899         return zone->present_pages;
900 }
901
902 #ifdef CONFIG_NUMA
903 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
904 {
905         return zone->node;
906 }
907
908 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
909 {
910         zone->node = nid;
911 }
912 #else
913 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
914 {
915         return 0;
916 }
917
918 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
919 #endif
920
921 extern int movable_zone;
922
923 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
924 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
925 {
926 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
927         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
928 #else
929         return (ZONE_MOVABLE - 1) == ZONE_HIGHMEM;
930 #endif
931 }
932 #endif
933
934 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
935 {
936 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
937         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
938                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
939 #else
940         return 0;
941 #endif
942 }
943
944 /**
945  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
946  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
947  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
948  * @zone - pointer to struct zone variable
949  */
950 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
951 {
952 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
953         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
954 #else
955         return 0;
956 #endif
957 }
958
959 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
960 struct ctl_table;
961 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
962                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
963 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
964                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
965 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
966                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
967 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
968 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
969                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
970 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
971                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
972 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
973                         void __user *, size_t *, loff_t *);
974 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
975                         void __user *, size_t *, loff_t *);
976
977 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
978                         void __user *, size_t *, loff_t *);
979 extern char numa_zonelist_order[];
980 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
981
982 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
983
984 extern struct pglist_data contig_page_data;
985 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
986 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
987
988 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
989
990 #include <asm/mmzone.h>
991
992 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
993
994 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
995 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
996 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
997
998 /**
999  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1000  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
1001  */
1002 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1003         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1004              pgdat;                                     \
1005              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1006 /**
1007  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1008  * @zone - pointer to struct zone variable
1009  *
1010  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1011  * fills it in.
1012  */
1013 #define for_each_zone(zone)                             \
1014         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1015              zone;                                      \
1016              zone = next_zone(zone))
1017
1018 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1019         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1020              zone;                                      \
1021              zone = next_zone(zone))                    \
1022                 if (!populated_zone(zone))              \
1023                         ; /* do nothing */              \
1024                 else
1025
1026 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1027 {
1028         return zoneref->zone;
1029 }
1030
1031 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1032 {
1033         return zoneref->zone_idx;
1034 }
1035
1036 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1037 {
1038         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1039 }
1040
1041 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1042                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1043                                         nodemask_t *nodes);
1044
1045 /**
1046  * 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
1047  * @z - The cursor used as a starting point for the search
1048  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1049  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1050  *
1051  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1052  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1053  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1054  * being examined. It should be advanced by one before calling
1055  * next_zones_zonelist again.
1056  */
1057 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1058                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1059                                         nodemask_t *nodes)
1060 {
1061         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1062                 return z;
1063         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1064 }
1065
1066 /**
1067  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1068  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
1069  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1070  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1071  * @return - Zoneref pointer for the first suitable zone found (see below)
1072  *
1073  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1074  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1075  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1076  * one before calling.
1077  *
1078  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1079  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1080  * update due to cpuset modification.
1081  */
1082 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1083                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1084                                         nodemask_t *nodes)
1085 {
1086         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1087                                                         highest_zoneidx, nodes);
1088 }
1089
1090 /**
1091  * 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
1092  * @zone - The current zone in the iterator
1093  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
1094  * @zlist - The zonelist being iterated
1095  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1096  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
1097  *
1098  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1099  * within a given nodemask
1100  */
1101 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1102         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1103                 zone;                                                   \
1104                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1105                         zone = zonelist_zone(z))
1106
1107 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1108         for (zone = z->zone;    \
1109                 zone;                                                   \
1110                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1111                         zone = zonelist_zone(z))
1112
1113
1114 /**
1115  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1116  * @zone - The current zone in the iterator
1117  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
1118  * @zlist - The zonelist being iterated
1119  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1120  *
1121  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1122  */
1123 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1124         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1125
1126 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1127 #include <asm/sparsemem.h>
1128 #endif
1129
1130 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
1131         !defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1132 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1133 {
1134         BUILD_BUG_ON(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA));
1135         return 0;
1136 }
1137 #endif
1138
1139 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1140 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1141 #endif
1142
1143 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1144
1145 /*
1146  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1147  *
1148  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1149  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1150  */
1151 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1152 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1153
1154 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1155
1156 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1157 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1158
1159 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1160         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1161
1162 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1163 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1164 #endif
1165
1166 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1167 {
1168         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1169 }
1170 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1171 {
1172         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1173 }
1174
1175 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1176 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1177
1178 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1179
1180 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1181 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1182 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1183
1184 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1185 #error Subsection size exceeds section size
1186 #else
1187 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1188 #endif
1189
1190 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1191 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1192
1193 struct mem_section_usage {
1194         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1195         /* See declaration of similar field in struct zone */
1196         unsigned long pageblock_flags[0];
1197 };
1198
1199 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1200
1201 struct page;
1202 struct page_ext;
1203 struct mem_section {
1204         /*
1205          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1206          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1207          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1208          *
1209          * Additionally during early boot we encode node id of
1210          * the location of the section here to guide allocation.
1211          * (see sparse.c::memory_present())
1212          *
1213          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1214          * before using it wrong.
1215          */
1216         unsigned long section_mem_map;
1217
1218         struct mem_section_usage *usage;
1219 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1220         /*
1221          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1222          * section. (see page_ext.h about this.)
1223          */
1224         struct page_ext *page_ext;
1225         unsigned long pad;
1226 #endif
1227         /*
1228          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1229          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1230          */
1231 };
1232
1233 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1234 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1235 #else
1236 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1237 #endif
1238
1239 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1240 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1241 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1242
1243 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1244 extern struct mem_section **mem_section;
1245 #else
1246 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1247 #endif
1248
1249 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1250 {
1251         return ms->usage->pageblock_flags;
1252 }
1253
1254 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1255 {
1256 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1257         if (!mem_section)
1258                 return NULL;
1259 #endif
1260         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1261                 return NULL;
1262         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1263 }
1264 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1265 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1266
1267 /*
1268  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1269  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1270  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1271  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1272  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1273  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1274  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1275  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1276  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1277  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1278  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1279  */
1280 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1281 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1282 #define SECTION_IS_ONLINE       (1UL<<2)
1283 #define SECTION_IS_EARLY        (1UL<<3)
1284 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<4)
1285 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1286 #define SECTION_NID_SHIFT       3
1287
1288 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1289 {
1290         unsigned long map = section->section_mem_map;
1291         map &= SECTION_MAP_MASK;
1292         return (struct page *)map;
1293 }
1294
1295 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1296 {
1297         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1298 }
1299
1300 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1301 {
1302         return present_section(__nr_to_section(nr));
1303 }
1304
1305 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1306 {
1307         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1308 }
1309
1310 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1311 {
1312         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1313 }
1314
1315 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1316 {
1317         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1318 }
1319
1320 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1321 {
1322         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1323 }
1324
1325 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1326 {
1327         return online_section(__nr_to_section(nr));
1328 }
1329
1330 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1331 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1332 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1333 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1334 #endif
1335 #endif
1336
1337 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1338 {
1339         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1340 }
1341
1342 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1343
1344 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1345 {
1346         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1347 }
1348
1349 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1350 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1351 {
1352         int idx = subsection_map_index(pfn);
1353
1354         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1355 }
1356 #else
1357 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1358 {
1359         return 1;
1360 }
1361 #endif
1362
1363 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1364 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1365 {
1366         struct mem_section *ms;
1367
1368         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1369                 return 0;
1370         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1371         if (!valid_section(ms))
1372                 return 0;
1373         /*
1374          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1375          * the entire section-sized span.
1376          */
1377         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1378 }
1379 #endif
1380
1381 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1382 {
1383         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1384                 return 0;
1385         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1386 }
1387
1388 /*
1389  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1390  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1391  * this restriction.
1392  */
1393 #ifdef CONFIG_NUMA
1394 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1395 ({                                                                      \
1396         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1397         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1398 })
1399 #else
1400 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1401 #endif
1402
1403 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1404 void sparse_init(void);
1405 #else
1406 #define sparse_init()   do {} while (0)
1407 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1408 #define pfn_present pfn_valid
1409 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1410 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1411
1412 /*
1413  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1414  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1415  * may treat start/end as pfns or sections.
1416  */
1417 struct mminit_pfnnid_cache {
1418         unsigned long last_start;
1419         unsigned long last_end;
1420         int last_nid;
1421 };
1422
1423 #ifndef early_pfn_valid
1424 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1425 #endif
1426
1427 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1428
1429 /*
1430  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1431  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1432  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1433  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1434  */
1435 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1436 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1437 #else
1438 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1439 #endif
1440
1441 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1442 /*
1443  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1444  * associated with it or not. This means that a struct page exists for this
1445  * pfn. The caller cannot assume the page is fully initialized in general.
1446  * Hotplugable pages might not have been onlined yet. pfn_to_online_page()
1447  * will ensure the struct page is fully online and initialized. Special pages
1448  * (e.g. ZONE_DEVICE) are never onlined and should be treated accordingly.
1449  *
1450  * In FLATMEM, it is expected that holes always have valid memmap as long as
1451  * there is valid PFNs either side of the hole. In SPARSEMEM, it is assumed
1452  * that a valid section has a memmap for the entire section.
1453  *
1454  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1455  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1456  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1457  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1458  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1459  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1460  * of the full memmap are extremely rare.
1461  */
1462 bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1463                                         struct page *page, struct zone *zone);
1464 #else
1465 static inline bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1466                                         struct page *page, struct zone *zone)
1467 {
1468         return true;
1469 }
1470 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1471
1472 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1473 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1474 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */