ed333eed0f8bbbc1ee4b247343a694379d22cd48
[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 int is_file_lru(enum lru_list lru)
276 {
277         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
278 }
279
280 static inline int is_active_lru(enum lru_list lru)
281 {
282         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
283 }
284
285 struct zone_reclaim_stat {
286         /*
287          * The pageout code in vmscan.c keeps track of how many of the
288          * mem/swap backed and file backed pages are referenced.
289          * The higher the rotated/scanned ratio, the more valuable
290          * that cache is.
291          *
292          * The anon LRU stats live in [0], file LRU stats in [1]
293          */
294         unsigned long           recent_rotated[2];
295         unsigned long           recent_scanned[2];
296 };
297
298 struct lruvec {
299         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
300         struct zone_reclaim_stat        reclaim_stat;
301         /* Evictions & activations on the inactive file list */
302         atomic_long_t                   inactive_age;
303         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
304         unsigned long                   refaults;
305 #ifdef CONFIG_MEMCG
306         struct pglist_data *pgdat;
307 #endif
308 };
309
310 /* Isolate unmapped file */
311 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
312 /* Isolate for asynchronous migration */
313 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
314 /* Isolate unevictable pages */
315 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
316
317 /* LRU Isolation modes. */
318 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
319
320 enum zone_watermarks {
321         WMARK_MIN,
322         WMARK_LOW,
323         WMARK_HIGH,
324         NR_WMARK
325 };
326
327 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
328 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
329 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
330 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
331
332 struct per_cpu_pages {
333         int count;              /* number of pages in the list */
334         int high;               /* high watermark, emptying needed */
335         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
336
337         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
338         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
339 };
340
341 struct per_cpu_pageset {
342         struct per_cpu_pages pcp;
343 #ifdef CONFIG_NUMA
344         s8 expire;
345         u16 vm_numa_stat_diff[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
346 #endif
347 #ifdef CONFIG_SMP
348         s8 stat_threshold;
349         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
350 #endif
351 };
352
353 struct per_cpu_nodestat {
354         s8 stat_threshold;
355         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
356 };
357
358 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
359
360 enum zone_type {
361         /*
362          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
363          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
364          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
365          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
366          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
367          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
368          * platforms may need both zones as they support peripherals with
369          * different DMA addressing limitations.
370          *
371          * Some examples:
372          *
373          *  - i386 and x86_64 have a fixed 16M ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the
374          *    rest of the lower 4G.
375          *
376          *  - arm only uses ZONE_DMA, the size, up to 4G, may vary depending on
377          *    the specific device.
378          *
379          *  - arm64 has a fixed 1G ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the rest of the
380          *    lower 4G.
381          *
382          *  - powerpc only uses ZONE_DMA, the size, up to 2G, may vary
383          *    depending on the specific device.
384          *
385          *  - s390 uses ZONE_DMA fixed to the lower 2G.
386          *
387          *  - ia64 and riscv only use ZONE_DMA32.
388          *
389          *  - parisc uses neither.
390          */
391 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
392         ZONE_DMA,
393 #endif
394 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
395         ZONE_DMA32,
396 #endif
397         /*
398          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
399          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
400          * transfers to all addressable memory.
401          */
402         ZONE_NORMAL,
403 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
404         /*
405          * A memory area that is only addressable by the kernel through
406          * mapping portions into its own address space. This is for example
407          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
408          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
409          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
410          * access.
411          */
412         ZONE_HIGHMEM,
413 #endif
414         ZONE_MOVABLE,
415 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
416         ZONE_DEVICE,
417 #endif
418         __MAX_NR_ZONES
419
420 };
421
422 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
423
424 struct zone {
425         /* Read-mostly fields */
426
427         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
428         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
429         unsigned long watermark_boost;
430
431         unsigned long nr_reserved_highatomic;
432
433         /*
434          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
435          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
436          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
437          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
438          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
439          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
440          * changes.
441          */
442         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
443
444 #ifdef CONFIG_NUMA
445         int node;
446 #endif
447         struct pglist_data      *zone_pgdat;
448         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
449
450 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
451         /*
452          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
453          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
454          */
455         unsigned long           *pageblock_flags;
456 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
457
458         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
459         unsigned long           zone_start_pfn;
460
461         /*
462          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
463          * holes, which is calculated as:
464          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
465          *
466          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
467          * is calculated as:
468          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
469          *
470          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
471          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
472          * bootmem allocator):
473          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
474          *
475          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
476          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
477          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
478          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
479          * and thresholds.
480          *
481          * Locking rules:
482          *
483          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
484          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
485          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
486          * quite infrequently.
487          *
488          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
489          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
490          * give them a chance of being in the same cacheline.
491          *
492          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
493          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
494          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
495          */
496         atomic_long_t           managed_pages;
497         unsigned long           spanned_pages;
498         unsigned long           present_pages;
499
500         const char              *name;
501
502 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
503         /*
504          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
505          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
506          * of pageblock. Protected by zone->lock.
507          */
508         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
509 #endif
510
511 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
512         /* see spanned/present_pages for more description */
513         seqlock_t               span_seqlock;
514 #endif
515
516         int initialized;
517
518         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
519         ZONE_PADDING(_pad1_)
520
521         /* free areas of different sizes */
522         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
523
524         /* zone flags, see below */
525         unsigned long           flags;
526
527         /* Primarily protects free_area */
528         spinlock_t              lock;
529
530         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
531         ZONE_PADDING(_pad2_)
532
533         /*
534          * When free pages are below this point, additional steps are taken
535          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
536          * drift allowing watermarks to be breached
537          */
538         unsigned long percpu_drift_mark;
539
540 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
541         /* pfn where compaction free scanner should start */
542         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
543         /* pfn where async and sync compaction migration scanner should start */
544         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[2];
545         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
546         unsigned long           compact_init_free_pfn;
547 #endif
548
549 #ifdef CONFIG_COMPACTION
550         /*
551          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
552          * are skipped before trying again. The number attempted since
553          * last failure is tracked with compact_considered.
554          */
555         unsigned int            compact_considered;
556         unsigned int            compact_defer_shift;
557         int                     compact_order_failed;
558 #endif
559
560 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
561         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
562         bool                    compact_blockskip_flush;
563 #endif
564
565         bool                    contiguous;
566
567         ZONE_PADDING(_pad3_)
568         /* Zone statistics */
569         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
570         atomic_long_t           vm_numa_stat[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
571 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
572
573 enum pgdat_flags {
574         PGDAT_CONGESTED,                /* pgdat has many dirty pages backed by
575                                          * a congested BDI
576                                          */
577         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
578                                          * many dirty file pages at the tail
579                                          * of the LRU.
580                                          */
581         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
582                                          * many pages under writeback
583                                          */
584         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
585 };
586
587 enum zone_flags {
588         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
589                                          * Cleared when kswapd is woken.
590                                          */
591 };
592
593 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
594 {
595         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
596 }
597
598 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
599 {
600         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
601 }
602
603 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
604 {
605         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
606 }
607
608 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
609 {
610         return zone->initialized;
611 }
612
613 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
614 {
615         return zone->spanned_pages == 0;
616 }
617
618 /*
619  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
620  * intersection with the given zone
621  */
622 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
623                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
624 {
625         if (zone_is_empty(zone))
626                 return false;
627         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
628             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
629                 return false;
630
631         return true;
632 }
633
634 /*
635  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
636  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
637  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
638  */
639 #define DEF_PRIORITY 12
640
641 /* Maximum number of zones on a zonelist */
642 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
643
644 enum {
645         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
646 #ifdef CONFIG_NUMA
647         /*
648          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
649          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
650          */
651         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
652 #endif
653         MAX_ZONELISTS
654 };
655
656 /*
657  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
658  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
659  */
660 struct zoneref {
661         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
662         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
663 };
664
665 /*
666  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
667  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
668  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
669  * priority.
670  *
671  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
672  * of the entry being read. Helper functions to access information given
673  * a struct zoneref are
674  *
675  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
676  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
677  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
678  */
679 struct zonelist {
680         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
681 };
682
683 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
684 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
685 extern struct page *mem_map;
686 #endif
687
688 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
689 struct deferred_split {
690         spinlock_t split_queue_lock;
691         struct list_head split_queue;
692         unsigned long split_queue_len;
693 };
694 #endif
695
696 /*
697  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
698  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
699  * describes the whole memory.
700  *
701  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
702  * per-zone basis.
703  */
704 struct bootmem_data;
705 typedef struct pglist_data {
706         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
707         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
708         int nr_zones;
709 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
710         struct page *node_mem_map;
711 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
712         struct page_ext *node_page_ext;
713 #endif
714 #endif
715 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
716         /*
717          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
718          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
719          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
720          * init.
721          *
722          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
723          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
724          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
725          *
726          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
727          */
728         spinlock_t node_size_lock;
729 #endif
730         unsigned long node_start_pfn;
731         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
732         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
733                                              range, including holes */
734         int node_id;
735         wait_queue_head_t kswapd_wait;
736         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
737         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
738                                            mem_hotplug_begin/end() */
739         int kswapd_order;
740         enum zone_type kswapd_classzone_idx;
741
742         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
743
744 #ifdef CONFIG_COMPACTION
745         int kcompactd_max_order;
746         enum zone_type kcompactd_classzone_idx;
747         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
748         struct task_struct *kcompactd;
749 #endif
750         /*
751          * This is a per-node reserve of pages that are not available
752          * to userspace allocations.
753          */
754         unsigned long           totalreserve_pages;
755
756 #ifdef CONFIG_NUMA
757         /*
758          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
759          */
760         unsigned long           min_unmapped_pages;
761         unsigned long           min_slab_pages;
762 #endif /* CONFIG_NUMA */
763
764         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
765         ZONE_PADDING(_pad1_)
766         spinlock_t              lru_lock;
767
768 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
769         /*
770          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
771          * is the first PFN that needs to be initialised.
772          */
773         unsigned long first_deferred_pfn;
774 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
775
776 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
777         struct deferred_split deferred_split_queue;
778 #endif
779
780         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
781
782         /*
783          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
784          *
785          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
786          */
787         struct lruvec           __lruvec;
788
789         unsigned long           flags;
790
791         ZONE_PADDING(_pad2_)
792
793         /* Per-node vmstats */
794         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
795         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
796 } pg_data_t;
797
798 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
799 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
800 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
801 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
802 #else
803 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
804 #endif
805 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
806
807 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
808 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
809
810 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
811 {
812         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
813 }
814
815 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
816 {
817         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
818 }
819
820 #include <linux/memory_hotplug.h>
821
822 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
823 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
824                    enum zone_type classzone_idx);
825 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
826                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
827                          long free_pages);
828 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
829                 unsigned long mark, int classzone_idx,
830                 unsigned int alloc_flags);
831 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
832                 unsigned long mark, int classzone_idx);
833 enum memmap_context {
834         MEMMAP_EARLY,
835         MEMMAP_HOTPLUG,
836 };
837 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
838                                      unsigned long size);
839
840 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
841
842 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
843 {
844 #ifdef CONFIG_MEMCG
845         return lruvec->pgdat;
846 #else
847         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
848 #endif
849 }
850
851 extern unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx);
852
853 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
854 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
855 #else
856 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
857 #endif
858
859 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM)
860 void memblocks_present(void);
861 #else
862 static inline void memblocks_present(void) {}
863 #endif
864
865 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
866 int local_memory_node(int node_id);
867 #else
868 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
869 #endif
870
871 /*
872  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
873  */
874 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
875
876 /*
877  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
878  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
879  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
880  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
881  */
882 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
883 {
884         return zone_managed_pages(zone);
885 }
886
887 /* Returns true if a zone has memory */
888 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
889 {
890         return zone->present_pages;
891 }
892
893 #ifdef CONFIG_NUMA
894 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
895 {
896         return zone->node;
897 }
898
899 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
900 {
901         zone->node = nid;
902 }
903 #else
904 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
905 {
906         return 0;
907 }
908
909 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
910 #endif
911
912 extern int movable_zone;
913
914 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
915 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
916 {
917 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
918         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
919 #else
920         return (ZONE_MOVABLE - 1) == ZONE_HIGHMEM;
921 #endif
922 }
923 #endif
924
925 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
926 {
927 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
928         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
929                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
930 #else
931         return 0;
932 #endif
933 }
934
935 /**
936  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
937  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
938  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
939  * @zone - pointer to struct zone variable
940  */
941 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
942 {
943 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
944         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
945 #else
946         return 0;
947 #endif
948 }
949
950 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
951 struct ctl_table;
952 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
953                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
954 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
955                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
956 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
957                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
958 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
959 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
960                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
961 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
962                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
963 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
964                         void __user *, size_t *, loff_t *);
965 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
966                         void __user *, size_t *, loff_t *);
967
968 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
969                         void __user *, size_t *, loff_t *);
970 extern char numa_zonelist_order[];
971 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
972
973 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
974
975 extern struct pglist_data contig_page_data;
976 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
977 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
978
979 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
980
981 #include <asm/mmzone.h>
982
983 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
984
985 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
986 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
987 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
988
989 /**
990  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
991  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
992  */
993 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
994         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
995              pgdat;                                     \
996              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
997 /**
998  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
999  * @zone - pointer to struct zone variable
1000  *
1001  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1002  * fills it in.
1003  */
1004 #define for_each_zone(zone)                             \
1005         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1006              zone;                                      \
1007              zone = next_zone(zone))
1008
1009 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1010         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1011              zone;                                      \
1012              zone = next_zone(zone))                    \
1013                 if (!populated_zone(zone))              \
1014                         ; /* do nothing */              \
1015                 else
1016
1017 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1018 {
1019         return zoneref->zone;
1020 }
1021
1022 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1023 {
1024         return zoneref->zone_idx;
1025 }
1026
1027 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1028 {
1029         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1030 }
1031
1032 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1033                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1034                                         nodemask_t *nodes);
1035
1036 /**
1037  * 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
1038  * @z - The cursor used as a starting point for the search
1039  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1040  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1041  *
1042  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1043  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1044  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1045  * being examined. It should be advanced by one before calling
1046  * next_zones_zonelist again.
1047  */
1048 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1049                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1050                                         nodemask_t *nodes)
1051 {
1052         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1053                 return z;
1054         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1055 }
1056
1057 /**
1058  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1059  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
1060  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1061  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1062  * @return - Zoneref pointer for the first suitable zone found (see below)
1063  *
1064  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1065  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1066  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1067  * one before calling.
1068  *
1069  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1070  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1071  * update due to cpuset modification.
1072  */
1073 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1074                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1075                                         nodemask_t *nodes)
1076 {
1077         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1078                                                         highest_zoneidx, nodes);
1079 }
1080
1081 /**
1082  * 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
1083  * @zone - The current zone in the iterator
1084  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
1085  * @zlist - The zonelist being iterated
1086  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1087  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
1088  *
1089  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1090  * within a given nodemask
1091  */
1092 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1093         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1094                 zone;                                                   \
1095                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1096                         zone = zonelist_zone(z))
1097
1098 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1099         for (zone = z->zone;    \
1100                 zone;                                                   \
1101                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1102                         zone = zonelist_zone(z))
1103
1104
1105 /**
1106  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1107  * @zone - The current zone in the iterator
1108  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
1109  * @zlist - The zonelist being iterated
1110  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1111  *
1112  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1113  */
1114 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1115         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1116
1117 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1118 #include <asm/sparsemem.h>
1119 #endif
1120
1121 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
1122         !defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1123 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1124 {
1125         BUILD_BUG_ON(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA));
1126         return 0;
1127 }
1128 #endif
1129
1130 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1131 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1132 #endif
1133
1134 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1135
1136 /*
1137  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1138  *
1139  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1140  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1141  */
1142 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1143 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1144
1145 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1146
1147 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1148 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1149
1150 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1151         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1152
1153 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1154 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1155 #endif
1156
1157 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1158 {
1159         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1160 }
1161 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1162 {
1163         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1164 }
1165
1166 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1167 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1168
1169 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1170
1171 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1172 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1173 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1174
1175 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1176 #error Subsection size exceeds section size
1177 #else
1178 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1179 #endif
1180
1181 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1182 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1183
1184 struct mem_section_usage {
1185         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1186         /* See declaration of similar field in struct zone */
1187         unsigned long pageblock_flags[0];
1188 };
1189
1190 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1191
1192 struct page;
1193 struct page_ext;
1194 struct mem_section {
1195         /*
1196          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1197          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1198          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1199          *
1200          * Additionally during early boot we encode node id of
1201          * the location of the section here to guide allocation.
1202          * (see sparse.c::memory_present())
1203          *
1204          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1205          * before using it wrong.
1206          */
1207         unsigned long section_mem_map;
1208
1209         struct mem_section_usage *usage;
1210 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1211         /*
1212          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1213          * section. (see page_ext.h about this.)
1214          */
1215         struct page_ext *page_ext;
1216         unsigned long pad;
1217 #endif
1218         /*
1219          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1220          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1221          */
1222 };
1223
1224 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1225 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1226 #else
1227 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1228 #endif
1229
1230 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1231 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1232 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1233
1234 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1235 extern struct mem_section **mem_section;
1236 #else
1237 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1238 #endif
1239
1240 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1241 {
1242         return ms->usage->pageblock_flags;
1243 }
1244
1245 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1246 {
1247 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1248         if (!mem_section)
1249                 return NULL;
1250 #endif
1251         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1252                 return NULL;
1253         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1254 }
1255 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1256 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1257
1258 /*
1259  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1260  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1261  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1262  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1263  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1264  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1265  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1266  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1267  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1268  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1269  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1270  */
1271 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1272 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1273 #define SECTION_IS_ONLINE       (1UL<<2)
1274 #define SECTION_IS_EARLY        (1UL<<3)
1275 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<4)
1276 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1277 #define SECTION_NID_SHIFT       3
1278
1279 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1280 {
1281         unsigned long map = section->section_mem_map;
1282         map &= SECTION_MAP_MASK;
1283         return (struct page *)map;
1284 }
1285
1286 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1287 {
1288         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1289 }
1290
1291 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1292 {
1293         return present_section(__nr_to_section(nr));
1294 }
1295
1296 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1297 {
1298         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1299 }
1300
1301 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1302 {
1303         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1304 }
1305
1306 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1307 {
1308         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1309 }
1310
1311 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1312 {
1313         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1314 }
1315
1316 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1317 {
1318         return online_section(__nr_to_section(nr));
1319 }
1320
1321 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1322 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1323 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1324 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1325 #endif
1326 #endif
1327
1328 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1329 {
1330         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1331 }
1332
1333 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1334
1335 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1336 {
1337         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1338 }
1339
1340 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1341 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1342 {
1343         int idx = subsection_map_index(pfn);
1344
1345         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1346 }
1347 #else
1348 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1349 {
1350         return 1;
1351 }
1352 #endif
1353
1354 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1355 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1356 {
1357         struct mem_section *ms;
1358
1359         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1360                 return 0;
1361         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1362         if (!valid_section(ms))
1363                 return 0;
1364         /*
1365          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1366          * the entire section-sized span.
1367          */
1368         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1369 }
1370 #endif
1371
1372 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1373 {
1374         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1375                 return 0;
1376         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1377 }
1378
1379 /*
1380  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1381  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1382  * this restriction.
1383  */
1384 #ifdef CONFIG_NUMA
1385 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1386 ({                                                                      \
1387         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1388         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1389 })
1390 #else
1391 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1392 #endif
1393
1394 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1395 void sparse_init(void);
1396 #else
1397 #define sparse_init()   do {} while (0)
1398 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1399 #define pfn_present pfn_valid
1400 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1401 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1402
1403 /*
1404  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1405  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1406  * may treat start/end as pfns or sections.
1407  */
1408 struct mminit_pfnnid_cache {
1409         unsigned long last_start;
1410         unsigned long last_end;
1411         int last_nid;
1412 };
1413
1414 #ifndef early_pfn_valid
1415 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1416 #endif
1417
1418 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1419
1420 /*
1421  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1422  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1423  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1424  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1425  */
1426 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1427 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1428 #else
1429 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1430 #endif
1431
1432 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1433 /*
1434  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1435  * associated with it or not. This means that a struct page exists for this
1436  * pfn. The caller cannot assume the page is fully initialized in general.
1437  * Hotplugable pages might not have been onlined yet. pfn_to_online_page()
1438  * will ensure the struct page is fully online and initialized. Special pages
1439  * (e.g. ZONE_DEVICE) are never onlined and should be treated accordingly.
1440  *
1441  * In FLATMEM, it is expected that holes always have valid memmap as long as
1442  * there is valid PFNs either side of the hole. In SPARSEMEM, it is assumed
1443  * that a valid section has a memmap for the entire section.
1444  *
1445  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1446  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1447  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1448  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1449  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1450  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1451  * of the full memmap are extremely rare.
1452  */
1453 bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1454                                         struct page *page, struct zone *zone);
1455 #else
1456 static inline bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1457                                         struct page *page, struct zone *zone)
1458 {
1459         return true;
1460 }
1461 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1462
1463 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1464 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1465 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */