mm: memcontrol: account pagetables per node
[sfrench/cifs-2.6.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 MIGRATETYPE_MASK ((1UL << PB_migratetype_bits) - 1)
92
93 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
94         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK)
95
96 struct free_area {
97         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
98         unsigned long           nr_free;
99 };
100
101 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
102                                             int migratetype)
103 {
104         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
105                                         struct page, lru);
106 }
107
108 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
109 {
110         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
111 }
112
113 struct pglist_data;
114
115 /*
116  * zone->lock and the zone lru_lock are two of the hottest locks in the kernel.
117  * So add a wild amount of padding here to ensure that they fall into separate
118  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
119  * consumption is not a concern here.
120  */
121 #if defined(CONFIG_SMP)
122 struct zone_padding {
123         char x[0];
124 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
125 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
126 #else
127 #define ZONE_PADDING(name)
128 #endif
129
130 #ifdef CONFIG_NUMA
131 enum numa_stat_item {
132         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
133         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
134         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
135         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
136         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
137         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
138         NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS
139 };
140 #else
141 #define NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS 0
142 #endif
143
144 enum zone_stat_item {
145         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
146         NR_FREE_PAGES,
147         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
148         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
149         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
150         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
151         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
152         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
153         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
154         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
155         /* Second 128 byte cacheline */
156         NR_BOUNCE,
157 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
158         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
159 #endif
160         NR_FREE_CMA_PAGES,
161         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
162
163 enum node_stat_item {
164         NR_LRU_BASE,
165         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
166         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
167         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
168         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
169         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
170         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
171         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
172         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
173         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
174         WORKINGSET_NODES,
175         WORKINGSET_REFAULT_BASE,
176         WORKINGSET_REFAULT_ANON = WORKINGSET_REFAULT_BASE,
177         WORKINGSET_REFAULT_FILE,
178         WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
179         WORKINGSET_ACTIVATE_ANON = WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
180         WORKINGSET_ACTIVATE_FILE,
181         WORKINGSET_RESTORE_BASE,
182         WORKINGSET_RESTORE_ANON = WORKINGSET_RESTORE_BASE,
183         WORKINGSET_RESTORE_FILE,
184         WORKINGSET_NODERECLAIM,
185         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
186         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
187                            only modified from process context */
188         NR_FILE_PAGES,
189         NR_FILE_DIRTY,
190         NR_WRITEBACK,
191         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
192         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
193         NR_SHMEM_THPS,
194         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
195         NR_FILE_THPS,
196         NR_FILE_PMDMAPPED,
197         NR_ANON_THPS,
198         NR_VMSCAN_WRITE,
199         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
200         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
201         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
202         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
203         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
204         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
205         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
206 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
207         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
208 #endif
209         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
210         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
211 };
212
213 /*
214  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
215  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
216  * might be different.
217  */
218 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
219 {
220         /*
221          * Global and per-node slab counters track slab pages.
222          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
223          * Internally values are stored in pages.
224          *
225          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
226          * by individual slab objects. These counters are actually
227          * byte-precise.
228          */
229         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
230                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
231 }
232
233 /*
234  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
235  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
236  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
237  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
238  *
239  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
240  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
241  */
242 #define LRU_BASE 0
243 #define LRU_ACTIVE 1
244 #define LRU_FILE 2
245
246 enum lru_list {
247         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
248         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
249         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
250         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
251         LRU_UNEVICTABLE,
252         NR_LRU_LISTS
253 };
254
255 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
256
257 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
258
259 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
260 {
261         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
262 }
263
264 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
265 {
266         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
267 }
268
269 #define ANON_AND_FILE 2
270
271 enum lruvec_flags {
272         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
273                                          * backed by a congested BDI
274                                          */
275 };
276
277 struct lruvec {
278         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
279         /*
280          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
281          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
282          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
283          */
284         unsigned long                   anon_cost;
285         unsigned long                   file_cost;
286         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
287         atomic_long_t                   nonresident_age;
288         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
289         unsigned long                   refaults[ANON_AND_FILE];
290         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
291         unsigned long                   flags;
292 #ifdef CONFIG_MEMCG
293         struct pglist_data *pgdat;
294 #endif
295 };
296
297 /* Isolate unmapped pages */
298 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
299 /* Isolate for asynchronous migration */
300 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
301 /* Isolate unevictable pages */
302 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
303
304 /* LRU Isolation modes. */
305 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
306
307 enum zone_watermarks {
308         WMARK_MIN,
309         WMARK_LOW,
310         WMARK_HIGH,
311         NR_WMARK
312 };
313
314 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
315 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
316 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
317 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
318
319 struct per_cpu_pages {
320         int count;              /* number of pages in the list */
321         int high;               /* high watermark, emptying needed */
322         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
323
324         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
325         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
326 };
327
328 struct per_cpu_pageset {
329         struct per_cpu_pages pcp;
330 #ifdef CONFIG_NUMA
331         s8 expire;
332         u16 vm_numa_stat_diff[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
333 #endif
334 #ifdef CONFIG_SMP
335         s8 stat_threshold;
336         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
337 #endif
338 };
339
340 struct per_cpu_nodestat {
341         s8 stat_threshold;
342         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
343 };
344
345 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
346
347 enum zone_type {
348         /*
349          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
350          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
351          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
352          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
353          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
354          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
355          * platforms may need both zones as they support peripherals with
356          * different DMA addressing limitations.
357          *
358          * Some examples:
359          *
360          *  - i386 and x86_64 have a fixed 16M ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the
361          *    rest of the lower 4G.
362          *
363          *  - arm only uses ZONE_DMA, the size, up to 4G, may vary depending on
364          *    the specific device.
365          *
366          *  - arm64 has a fixed 1G ZONE_DMA and ZONE_DMA32 for the rest of the
367          *    lower 4G.
368          *
369          *  - powerpc only uses ZONE_DMA, the size, up to 2G, may vary
370          *    depending on the specific device.
371          *
372          *  - s390 uses ZONE_DMA fixed to the lower 2G.
373          *
374          *  - ia64 and riscv only use ZONE_DMA32.
375          *
376          *  - parisc uses neither.
377          */
378 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
379         ZONE_DMA,
380 #endif
381 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
382         ZONE_DMA32,
383 #endif
384         /*
385          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
386          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
387          * transfers to all addressable memory.
388          */
389         ZONE_NORMAL,
390 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
391         /*
392          * A memory area that is only addressable by the kernel through
393          * mapping portions into its own address space. This is for example
394          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
395          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
396          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
397          * access.
398          */
399         ZONE_HIGHMEM,
400 #endif
401         /*
402          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
403          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
404          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
405          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
406          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
407          *
408          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
409          *    essentially turn such pages unmovable. Memory offlining might
410          *    retry a long time.
411          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
412          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
413          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
414          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
415          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
416          *    for example, if we have sections that are only partially
417          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
418          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
419          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
420          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
421          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
422          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
423          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
424          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
425          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
426          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
427          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
428          *    of memory unplug in virtio-mem).
429          *
430          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
431          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
432          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
433          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
434          * there can be false negatives).
435          */
436         ZONE_MOVABLE,
437 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
438         ZONE_DEVICE,
439 #endif
440         __MAX_NR_ZONES
441
442 };
443
444 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
445
446 #define ASYNC_AND_SYNC 2
447
448 struct zone {
449         /* Read-mostly fields */
450
451         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
452         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
453         unsigned long watermark_boost;
454
455         unsigned long nr_reserved_highatomic;
456
457         /*
458          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
459          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
460          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
461          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
462          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
463          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
464          * changes.
465          */
466         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
467
468 #ifdef CONFIG_NUMA
469         int node;
470 #endif
471         struct pglist_data      *zone_pgdat;
472         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
473
474 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
475         /*
476          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
477          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
478          */
479         unsigned long           *pageblock_flags;
480 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
481
482         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
483         unsigned long           zone_start_pfn;
484
485         /*
486          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
487          * holes, which is calculated as:
488          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
489          *
490          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
491          * is calculated as:
492          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
493          *
494          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
495          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
496          * bootmem allocator):
497          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
498          *
499          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
500          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
501          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
502          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
503          * and thresholds.
504          *
505          * Locking rules:
506          *
507          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
508          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
509          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
510          * quite infrequently.
511          *
512          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
513          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
514          * give them a chance of being in the same cacheline.
515          *
516          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
517          * mem_hotplug_begin/end(). Any reader who can't tolerant drift of
518          * present_pages should get_online_mems() to get a stable value.
519          */
520         atomic_long_t           managed_pages;
521         unsigned long           spanned_pages;
522         unsigned long           present_pages;
523
524         const char              *name;
525
526 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
527         /*
528          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
529          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
530          * of pageblock. Protected by zone->lock.
531          */
532         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
533 #endif
534
535 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
536         /* see spanned/present_pages for more description */
537         seqlock_t               span_seqlock;
538 #endif
539
540         int initialized;
541
542         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
543         ZONE_PADDING(_pad1_)
544
545         /* free areas of different sizes */
546         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
547
548         /* zone flags, see below */
549         unsigned long           flags;
550
551         /* Primarily protects free_area */
552         spinlock_t              lock;
553
554         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
555         ZONE_PADDING(_pad2_)
556
557         /*
558          * When free pages are below this point, additional steps are taken
559          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
560          * drift allowing watermarks to be breached
561          */
562         unsigned long percpu_drift_mark;
563
564 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
565         /* pfn where compaction free scanner should start */
566         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
567         /* pfn where compaction migration scanner should start */
568         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
569         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
570         unsigned long           compact_init_free_pfn;
571 #endif
572
573 #ifdef CONFIG_COMPACTION
574         /*
575          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
576          * are skipped before trying again. The number attempted since
577          * last failure is tracked with compact_considered.
578          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
579          */
580         unsigned int            compact_considered;
581         unsigned int            compact_defer_shift;
582         int                     compact_order_failed;
583 #endif
584
585 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
586         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
587         bool                    compact_blockskip_flush;
588 #endif
589
590         bool                    contiguous;
591
592         ZONE_PADDING(_pad3_)
593         /* Zone statistics */
594         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
595         atomic_long_t           vm_numa_stat[NR_VM_NUMA_STAT_ITEMS];
596 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
597
598 enum pgdat_flags {
599         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
600                                          * many dirty file pages at the tail
601                                          * of the LRU.
602                                          */
603         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
604                                          * many pages under writeback
605                                          */
606         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
607 };
608
609 enum zone_flags {
610         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
611                                          * Cleared when kswapd is woken.
612                                          */
613 };
614
615 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
616 {
617         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
618 }
619
620 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
621 {
622         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
623 }
624
625 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
626 {
627         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
628 }
629
630 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
631 {
632         return zone->initialized;
633 }
634
635 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
636 {
637         return zone->spanned_pages == 0;
638 }
639
640 /*
641  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
642  * intersection with the given zone
643  */
644 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
645                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
646 {
647         if (zone_is_empty(zone))
648                 return false;
649         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
650             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
651                 return false;
652
653         return true;
654 }
655
656 /*
657  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
658  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
659  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
660  */
661 #define DEF_PRIORITY 12
662
663 /* Maximum number of zones on a zonelist */
664 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
665
666 enum {
667         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
668 #ifdef CONFIG_NUMA
669         /*
670          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
671          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
672          */
673         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
674 #endif
675         MAX_ZONELISTS
676 };
677
678 /*
679  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
680  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
681  */
682 struct zoneref {
683         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
684         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
685 };
686
687 /*
688  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
689  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
690  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
691  * priority.
692  *
693  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
694  * of the entry being read. Helper functions to access information given
695  * a struct zoneref are
696  *
697  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
698  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
699  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
700  */
701 struct zonelist {
702         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
703 };
704
705 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
706 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
707 extern struct page *mem_map;
708 #endif
709
710 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
711 struct deferred_split {
712         spinlock_t split_queue_lock;
713         struct list_head split_queue;
714         unsigned long split_queue_len;
715 };
716 #endif
717
718 /*
719  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
720  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
721  * describes the whole memory.
722  *
723  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
724  * per-zone basis.
725  */
726 typedef struct pglist_data {
727         /*
728          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
729          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
730          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
731          */
732         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
733
734         /*
735          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
736          * Generally the first zones will be references to this node's
737          * node_zones.
738          */
739         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
740
741         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
742 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
743         struct page *node_mem_map;
744 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
745         struct page_ext *node_page_ext;
746 #endif
747 #endif
748 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
749         /*
750          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
751          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
752          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
753          * init.
754          *
755          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
756          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
757          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
758          *
759          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
760          */
761         spinlock_t node_size_lock;
762 #endif
763         unsigned long node_start_pfn;
764         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
765         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
766                                              range, including holes */
767         int node_id;
768         wait_queue_head_t kswapd_wait;
769         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
770         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
771                                            mem_hotplug_begin/end() */
772         int kswapd_order;
773         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
774
775         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
776
777 #ifdef CONFIG_COMPACTION
778         int kcompactd_max_order;
779         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
780         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
781         struct task_struct *kcompactd;
782 #endif
783         /*
784          * This is a per-node reserve of pages that are not available
785          * to userspace allocations.
786          */
787         unsigned long           totalreserve_pages;
788
789 #ifdef CONFIG_NUMA
790         /*
791          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
792          */
793         unsigned long           min_unmapped_pages;
794         unsigned long           min_slab_pages;
795 #endif /* CONFIG_NUMA */
796
797         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
798         ZONE_PADDING(_pad1_)
799         spinlock_t              lru_lock;
800
801 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
802         /*
803          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
804          * is the first PFN that needs to be initialised.
805          */
806         unsigned long first_deferred_pfn;
807 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
808
809 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
810         struct deferred_split deferred_split_queue;
811 #endif
812
813         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
814
815         /*
816          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
817          *
818          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
819          */
820         struct lruvec           __lruvec;
821
822         unsigned long           flags;
823
824         ZONE_PADDING(_pad2_)
825
826         /* Per-node vmstats */
827         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
828         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
829 } pg_data_t;
830
831 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
832 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
833 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
834 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
835 #else
836 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
837 #endif
838 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
839
840 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
841 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
842
843 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
844 {
845         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
846 }
847
848 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
849 {
850         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
851 }
852
853 #include <linux/memory_hotplug.h>
854
855 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
856 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
857                    enum zone_type highest_zoneidx);
858 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
859                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
860                          long free_pages);
861 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
862                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
863                 unsigned int alloc_flags);
864 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
865                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
866 /*
867  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
868  * the platform statically or via memory hotplug interface.
869  */
870 enum meminit_context {
871         MEMINIT_EARLY,
872         MEMINIT_HOTPLUG,
873 };
874
875 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
876                                      unsigned long size);
877
878 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
879
880 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
881 {
882 #ifdef CONFIG_MEMCG
883         return lruvec->pgdat;
884 #else
885         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
886 #endif
887 }
888
889 extern unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx);
890
891 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
892 int local_memory_node(int node_id);
893 #else
894 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
895 #endif
896
897 /*
898  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
899  */
900 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
901
902 /*
903  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
904  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
905  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
906  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
907  */
908 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
909 {
910         return zone_managed_pages(zone);
911 }
912
913 /* Returns true if a zone has memory */
914 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
915 {
916         return zone->present_pages;
917 }
918
919 #ifdef CONFIG_NUMA
920 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
921 {
922         return zone->node;
923 }
924
925 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
926 {
927         zone->node = nid;
928 }
929 #else
930 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
931 {
932         return 0;
933 }
934
935 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
936 #endif
937
938 extern int movable_zone;
939
940 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
941 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
942 {
943 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
944         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
945 #else
946         return (ZONE_MOVABLE - 1) == ZONE_HIGHMEM;
947 #endif
948 }
949 #endif
950
951 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
952 {
953 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
954         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
955                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
956 #else
957         return 0;
958 #endif
959 }
960
961 /**
962  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
963  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
964  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
965  * @zone - pointer to struct zone variable
966  */
967 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
968 {
969 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
970         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
971 #else
972         return 0;
973 #endif
974 }
975
976 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
977 struct ctl_table;
978
979 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
980                 loff_t *);
981 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
982                 size_t *, loff_t *);
983 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
984 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
985                 size_t *, loff_t *);
986 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
987                 void *, size_t *, loff_t *);
988 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
989                 void *, size_t *, loff_t *);
990 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
991                 void *, size_t *, loff_t *);
992 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
993                 void *, size_t *, loff_t *);
994 extern int percpu_pagelist_fraction;
995 extern char numa_zonelist_order[];
996 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
997
998 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
999
1000 extern struct pglist_data contig_page_data;
1001 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
1002 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
1003
1004 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
1005
1006 #include <asm/mmzone.h>
1007
1008 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
1009
1010 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
1011 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
1012 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
1013
1014 /**
1015  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1016  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
1017  */
1018 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1019         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1020              pgdat;                                     \
1021              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1022 /**
1023  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1024  * @zone - pointer to struct zone variable
1025  *
1026  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1027  * fills it in.
1028  */
1029 #define for_each_zone(zone)                             \
1030         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1031              zone;                                      \
1032              zone = next_zone(zone))
1033
1034 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1035         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1036              zone;                                      \
1037              zone = next_zone(zone))                    \
1038                 if (!populated_zone(zone))              \
1039                         ; /* do nothing */              \
1040                 else
1041
1042 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1043 {
1044         return zoneref->zone;
1045 }
1046
1047 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1048 {
1049         return zoneref->zone_idx;
1050 }
1051
1052 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1053 {
1054         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1055 }
1056
1057 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1058                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1059                                         nodemask_t *nodes);
1060
1061 /**
1062  * 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
1063  * @z - The cursor used as a starting point for the search
1064  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1065  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1066  *
1067  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1068  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1069  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1070  * being examined. It should be advanced by one before calling
1071  * next_zones_zonelist again.
1072  */
1073 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1074                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1075                                         nodemask_t *nodes)
1076 {
1077         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1078                 return z;
1079         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1080 }
1081
1082 /**
1083  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1084  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
1085  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
1086  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
1087  * @return - Zoneref pointer for the first suitable zone found (see below)
1088  *
1089  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1090  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1091  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1092  * one before calling.
1093  *
1094  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1095  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1096  * update due to cpuset modification.
1097  */
1098 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1099                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1100                                         nodemask_t *nodes)
1101 {
1102         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1103                                                         highest_zoneidx, nodes);
1104 }
1105
1106 /**
1107  * 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
1108  * @zone - The current zone in the iterator
1109  * @z - The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1110  * @zlist - The zonelist being iterated
1111  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1112  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
1113  *
1114  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1115  * within a given nodemask
1116  */
1117 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1118         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1119                 zone;                                                   \
1120                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1121                         zone = zonelist_zone(z))
1122
1123 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1124         for (zone = z->zone;    \
1125                 zone;                                                   \
1126                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1127                         zone = zonelist_zone(z))
1128
1129
1130 /**
1131  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1132  * @zone - The current zone in the iterator
1133  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
1134  * @zlist - The zonelist being iterated
1135  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
1136  *
1137  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1138  */
1139 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1140         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1141
1142 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1143 #include <asm/sparsemem.h>
1144 #endif
1145
1146 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1147 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1148 #endif
1149
1150 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1151
1152 /*
1153  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
1154  *
1155  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1156  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1157  */
1158 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1159 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1160
1161 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1162
1163 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1164 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1165
1166 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1167         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1168
1169 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1170 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1171 #endif
1172
1173 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1174 {
1175         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1176 }
1177 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1178 {
1179         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1180 }
1181
1182 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1183 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1184
1185 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1186 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1187
1188 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1189 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1190 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1191
1192 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1193 #error Subsection size exceeds section size
1194 #else
1195 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1196 #endif
1197
1198 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1199 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1200
1201 struct mem_section_usage {
1202 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1203         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1204 #endif
1205         /* See declaration of similar field in struct zone */
1206         unsigned long pageblock_flags[0];
1207 };
1208
1209 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1210
1211 struct page;
1212 struct page_ext;
1213 struct mem_section {
1214         /*
1215          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1216          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1217          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1218          *
1219          * Additionally during early boot we encode node id of
1220          * the location of the section here to guide allocation.
1221          * (see sparse.c::memory_present())
1222          *
1223          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1224          * before using it wrong.
1225          */
1226         unsigned long section_mem_map;
1227
1228         struct mem_section_usage *usage;
1229 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1230         /*
1231          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1232          * section. (see page_ext.h about this.)
1233          */
1234         struct page_ext *page_ext;
1235         unsigned long pad;
1236 #endif
1237         /*
1238          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1239          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1240          */
1241 };
1242
1243 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1244 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1245 #else
1246 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1247 #endif
1248
1249 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1250 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1251 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1252
1253 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1254 extern struct mem_section **mem_section;
1255 #else
1256 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1257 #endif
1258
1259 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1260 {
1261         return ms->usage->pageblock_flags;
1262 }
1263
1264 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1265 {
1266 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1267         if (!mem_section)
1268                 return NULL;
1269 #endif
1270         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1271                 return NULL;
1272         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1273 }
1274 extern unsigned long __section_nr(struct mem_section *ms);
1275 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1276
1277 /*
1278  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1279  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1280  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1281  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1282  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1283  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1284  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1285  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1286  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1287  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1288  * To sum it up, at least 6 bits are available.
1289  */
1290 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1291 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1292 #define SECTION_IS_ONLINE       (1UL<<2)
1293 #define SECTION_IS_EARLY        (1UL<<3)
1294 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<4)
1295 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1296 #define SECTION_NID_SHIFT       3
1297
1298 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1299 {
1300         unsigned long map = section->section_mem_map;
1301         map &= SECTION_MAP_MASK;
1302         return (struct page *)map;
1303 }
1304
1305 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1306 {
1307         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1308 }
1309
1310 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1311 {
1312         return present_section(__nr_to_section(nr));
1313 }
1314
1315 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1316 {
1317         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1318 }
1319
1320 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1321 {
1322         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1323 }
1324
1325 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1326 {
1327         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1328 }
1329
1330 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1331 {
1332         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1333 }
1334
1335 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1336 {
1337         return online_section(__nr_to_section(nr));
1338 }
1339
1340 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1341 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1342 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1343 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1344 #endif
1345 #endif
1346
1347 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1348 {
1349         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1350 }
1351
1352 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1353
1354 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1355 {
1356         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1357 }
1358
1359 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1360 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1361 {
1362         int idx = subsection_map_index(pfn);
1363
1364         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1365 }
1366 #else
1367 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1368 {
1369         return 1;
1370 }
1371 #endif
1372
1373 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1374 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1375 {
1376         struct mem_section *ms;
1377
1378         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1379                 return 0;
1380         ms = __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1381         if (!valid_section(ms))
1382                 return 0;
1383         /*
1384          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1385          * the entire section-sized span.
1386          */
1387         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1388 }
1389 #endif
1390
1391 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1392 {
1393         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1394                 return 0;
1395         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1396 }
1397
1398 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1399 {
1400         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1401                 if (present_section_nr(section_nr))
1402                         return section_nr;
1403         }
1404
1405         return -1;
1406 }
1407
1408 /*
1409  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1410  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1411  * this restriction.
1412  */
1413 #ifdef CONFIG_NUMA
1414 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1415 ({                                                                      \
1416         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1417         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1418 })
1419 #else
1420 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1421 #endif
1422
1423 void sparse_init(void);
1424 #else
1425 #define sparse_init()   do {} while (0)
1426 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1427 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1428 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1429 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1430
1431 /*
1432  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1433  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1434  * may treat start/end as pfns or sections.
1435  */
1436 struct mminit_pfnnid_cache {
1437         unsigned long last_start;
1438         unsigned long last_end;
1439         int last_nid;
1440 };
1441
1442 /*
1443  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1444  * need to check pfn validity within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1445  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1446  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1447  */
1448 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1449 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1450 #else
1451 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1452 #endif
1453
1454 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1455 /*
1456  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1457  * associated with it or not. This means that a struct page exists for this
1458  * pfn. The caller cannot assume the page is fully initialized in general.
1459  * Hotplugable pages might not have been onlined yet. pfn_to_online_page()
1460  * will ensure the struct page is fully online and initialized. Special pages
1461  * (e.g. ZONE_DEVICE) are never onlined and should be treated accordingly.
1462  *
1463  * In FLATMEM, it is expected that holes always have valid memmap as long as
1464  * there is valid PFNs either side of the hole. In SPARSEMEM, it is assumed
1465  * that a valid section has a memmap for the entire section.
1466  *
1467  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1468  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1469  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1470  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1471  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1472  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1473  * of the full memmap are extremely rare.
1474  */
1475 bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1476                                         struct page *page, struct zone *zone);
1477 #else
1478 static inline bool memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1479                                         struct page *page, struct zone *zone)
1480 {
1481         return true;
1482 }
1483 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1484
1485 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1486 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1487 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */