]> Git Repo - J-linux.git/blob - include/linux/mmzone.h
Merge tag 'x86_bugs_pbrsb' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tip/tip
[J-linux.git] / include / linux / mmzone.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_MMZONE_H
3 #define _LINUX_MMZONE_H
4
5 #ifndef __ASSEMBLY__
6 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
7
8 #include <linux/spinlock.h>
9 #include <linux/list.h>
10 #include <linux/wait.h>
11 #include <linux/bitops.h>
12 #include <linux/cache.h>
13 #include <linux/threads.h>
14 #include <linux/numa.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/seqlock.h>
17 #include <linux/nodemask.h>
18 #include <linux/pageblock-flags.h>
19 #include <linux/page-flags-layout.h>
20 #include <linux/atomic.h>
21 #include <linux/mm_types.h>
22 #include <linux/page-flags.h>
23 #include <linux/local_lock.h>
24 #include <asm/page.h>
25
26 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
27 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
28 #define MAX_ORDER 11
29 #else
30 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
31 #endif
32 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
33
34 /*
35  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
36  * costly to service.  That is between allocation orders which should
37  * coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
38  * will not.
39  */
40 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
41
42 enum migratetype {
43         MIGRATE_UNMOVABLE,
44         MIGRATE_MOVABLE,
45         MIGRATE_RECLAIMABLE,
46         MIGRATE_PCPTYPES,       /* the number of types on the pcp lists */
47         MIGRATE_HIGHATOMIC = MIGRATE_PCPTYPES,
48 #ifdef CONFIG_CMA
49         /*
50          * MIGRATE_CMA migration type is designed to mimic the way
51          * ZONE_MOVABLE works.  Only movable pages can be allocated
52          * from MIGRATE_CMA pageblocks and page allocator never
53          * implicitly change migration type of MIGRATE_CMA pageblock.
54          *
55          * The way to use it is to change migratetype of a range of
56          * pageblocks to MIGRATE_CMA which can be done by
57          * __free_pageblock_cma() function.
58          */
59         MIGRATE_CMA,
60 #endif
61 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
62         MIGRATE_ISOLATE,        /* can't allocate from here */
63 #endif
64         MIGRATE_TYPES
65 };
66
67 /* In mm/page_alloc.c; keep in sync also with show_migration_types() there */
68 extern const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES];
69
70 #ifdef CONFIG_CMA
71 #  define is_migrate_cma(migratetype) unlikely((migratetype) == MIGRATE_CMA)
72 #  define is_migrate_cma_page(_page) (get_pageblock_migratetype(_page) == MIGRATE_CMA)
73 #else
74 #  define is_migrate_cma(migratetype) false
75 #  define is_migrate_cma_page(_page) false
76 #endif
77
78 static inline bool is_migrate_movable(int mt)
79 {
80         return is_migrate_cma(mt) || mt == MIGRATE_MOVABLE;
81 }
82
83 /*
84  * Check whether a migratetype can be merged with another migratetype.
85  *
86  * It is only mergeable when it can fall back to other migratetypes for
87  * allocation. See fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] in page_alloc.c.
88  */
89 static inline bool migratetype_is_mergeable(int mt)
90 {
91         return mt < MIGRATE_PCPTYPES;
92 }
93
94 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
95         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
96                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
97
98 extern int page_group_by_mobility_disabled;
99
100 #define MIGRATETYPE_MASK ((1UL << PB_migratetype_bits) - 1)
101
102 #define get_pageblock_migratetype(page)                                 \
103         get_pfnblock_flags_mask(page, page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK)
104
105 struct free_area {
106         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
107         unsigned long           nr_free;
108 };
109
110 static inline struct page *get_page_from_free_area(struct free_area *area,
111                                             int migratetype)
112 {
113         return list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
114                                         struct page, lru);
115 }
116
117 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
118 {
119         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
120 }
121
122 struct pglist_data;
123
124 /*
125  * Add a wild amount of padding here to ensure data fall into separate
126  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
127  * consumption is not a concern here.
128  */
129 #if defined(CONFIG_SMP)
130 struct zone_padding {
131         char x[0];
132 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
133 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
134 #else
135 #define ZONE_PADDING(name)
136 #endif
137
138 #ifdef CONFIG_NUMA
139 enum numa_stat_item {
140         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
141         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
142         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
143         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
144         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
145         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
146         NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS
147 };
148 #else
149 #define NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS 0
150 #endif
151
152 enum zone_stat_item {
153         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
154         NR_FREE_PAGES,
155         NR_ZONE_LRU_BASE, /* Used only for compaction and reclaim retry */
156         NR_ZONE_INACTIVE_ANON = NR_ZONE_LRU_BASE,
157         NR_ZONE_ACTIVE_ANON,
158         NR_ZONE_INACTIVE_FILE,
159         NR_ZONE_ACTIVE_FILE,
160         NR_ZONE_UNEVICTABLE,
161         NR_ZONE_WRITE_PENDING,  /* Count of dirty, writeback and unstable pages */
162         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
163         /* Second 128 byte cacheline */
164         NR_BOUNCE,
165 #if IS_ENABLED(CONFIG_ZSMALLOC)
166         NR_ZSPAGES,             /* allocated in zsmalloc */
167 #endif
168         NR_FREE_CMA_PAGES,
169         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
170
171 enum node_stat_item {
172         NR_LRU_BASE,
173         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
174         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
175         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
176         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
177         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
178         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
179         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
180         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
181         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
182         WORKINGSET_NODES,
183         WORKINGSET_REFAULT_BASE,
184         WORKINGSET_REFAULT_ANON = WORKINGSET_REFAULT_BASE,
185         WORKINGSET_REFAULT_FILE,
186         WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
187         WORKINGSET_ACTIVATE_ANON = WORKINGSET_ACTIVATE_BASE,
188         WORKINGSET_ACTIVATE_FILE,
189         WORKINGSET_RESTORE_BASE,
190         WORKINGSET_RESTORE_ANON = WORKINGSET_RESTORE_BASE,
191         WORKINGSET_RESTORE_FILE,
192         WORKINGSET_NODERECLAIM,
193         NR_ANON_MAPPED, /* Mapped anonymous pages */
194         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
195                            only modified from process context */
196         NR_FILE_PAGES,
197         NR_FILE_DIRTY,
198         NR_WRITEBACK,
199         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
200         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
201         NR_SHMEM_THPS,
202         NR_SHMEM_PMDMAPPED,
203         NR_FILE_THPS,
204         NR_FILE_PMDMAPPED,
205         NR_ANON_THPS,
206         NR_VMSCAN_WRITE,
207         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
208         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
209         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
210         NR_THROTTLED_WRITTEN,   /* NR_WRITTEN while reclaim throttled */
211         NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE,     /* reclaimable non-slab kernel pages */
212         NR_FOLL_PIN_ACQUIRED,   /* via: pin_user_page(), gup flag: FOLL_PIN */
213         NR_FOLL_PIN_RELEASED,   /* pages returned via unpin_user_page() */
214         NR_KERNEL_STACK_KB,     /* measured in KiB */
215 #if IS_ENABLED(CONFIG_SHADOW_CALL_STACK)
216         NR_KERNEL_SCS_KB,       /* measured in KiB */
217 #endif
218         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
219 #ifdef CONFIG_SWAP
220         NR_SWAPCACHE,
221 #endif
222 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
223         PGPROMOTE_SUCCESS,      /* promote successfully */
224 #endif
225         NR_VM_NODE_STAT_ITEMS
226 };
227
228 /*
229  * Returns true if the item should be printed in THPs (/proc/vmstat
230  * currently prints number of anon, file and shmem THPs. But the item
231  * is charged in pages).
232  */
233 static __always_inline bool vmstat_item_print_in_thp(enum node_stat_item item)
234 {
235         if (!IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE))
236                 return false;
237
238         return item == NR_ANON_THPS ||
239                item == NR_FILE_THPS ||
240                item == NR_SHMEM_THPS ||
241                item == NR_SHMEM_PMDMAPPED ||
242                item == NR_FILE_PMDMAPPED;
243 }
244
245 /*
246  * Returns true if the value is measured in bytes (most vmstat values are
247  * measured in pages). This defines the API part, the internal representation
248  * might be different.
249  */
250 static __always_inline bool vmstat_item_in_bytes(int idx)
251 {
252         /*
253          * Global and per-node slab counters track slab pages.
254          * It's expected that changes are multiples of PAGE_SIZE.
255          * Internally values are stored in pages.
256          *
257          * Per-memcg and per-lruvec counters track memory, consumed
258          * by individual slab objects. These counters are actually
259          * byte-precise.
260          */
261         return (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B ||
262                 idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
263 }
264
265 /*
266  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
267  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
268  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
269  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
270  *
271  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
272  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
273  */
274 #define LRU_BASE 0
275 #define LRU_ACTIVE 1
276 #define LRU_FILE 2
277
278 enum lru_list {
279         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
280         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
281         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
282         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
283         LRU_UNEVICTABLE,
284         NR_LRU_LISTS
285 };
286
287 enum vmscan_throttle_state {
288         VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK,
289         VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED,
290         VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS,
291         VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED,
292         NR_VMSCAN_THROTTLE,
293 };
294
295 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
296
297 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
298
299 static inline bool is_file_lru(enum lru_list lru)
300 {
301         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
302 }
303
304 static inline bool is_active_lru(enum lru_list lru)
305 {
306         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
307 }
308
309 #define ANON_AND_FILE 2
310
311 enum lruvec_flags {
312         LRUVEC_CONGESTED,               /* lruvec has many dirty pages
313                                          * backed by a congested BDI
314                                          */
315 };
316
317 struct lruvec {
318         struct list_head                lists[NR_LRU_LISTS];
319         /* per lruvec lru_lock for memcg */
320         spinlock_t                      lru_lock;
321         /*
322          * These track the cost of reclaiming one LRU - file or anon -
323          * over the other. As the observed cost of reclaiming one LRU
324          * increases, the reclaim scan balance tips toward the other.
325          */
326         unsigned long                   anon_cost;
327         unsigned long                   file_cost;
328         /* Non-resident age, driven by LRU movement */
329         atomic_long_t                   nonresident_age;
330         /* Refaults at the time of last reclaim cycle */
331         unsigned long                   refaults[ANON_AND_FILE];
332         /* Various lruvec state flags (enum lruvec_flags) */
333         unsigned long                   flags;
334 #ifdef CONFIG_MEMCG
335         struct pglist_data *pgdat;
336 #endif
337 };
338
339 /* Isolate unmapped pages */
340 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x2)
341 /* Isolate for asynchronous migration */
342 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x4)
343 /* Isolate unevictable pages */
344 #define ISOLATE_UNEVICTABLE     ((__force isolate_mode_t)0x8)
345
346 /* LRU Isolation modes. */
347 typedef unsigned __bitwise isolate_mode_t;
348
349 enum zone_watermarks {
350         WMARK_MIN,
351         WMARK_LOW,
352         WMARK_HIGH,
353         WMARK_PROMO,
354         NR_WMARK
355 };
356
357 /*
358  * One per migratetype for each PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER. One additional list
359  * for THP which will usually be GFP_MOVABLE. Even if it is another type,
360  * it should not contribute to serious fragmentation causing THP allocation
361  * failures.
362  */
363 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
364 #define NR_PCP_THP 1
365 #else
366 #define NR_PCP_THP 0
367 #endif
368 #define NR_LOWORDER_PCP_LISTS (MIGRATE_PCPTYPES * (PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER + 1))
369 #define NR_PCP_LISTS (NR_LOWORDER_PCP_LISTS + NR_PCP_THP)
370
371 /*
372  * Shift to encode migratetype and order in the same integer, with order
373  * in the least significant bits.
374  */
375 #define NR_PCP_ORDER_WIDTH 8
376 #define NR_PCP_ORDER_MASK ((1<<NR_PCP_ORDER_WIDTH) - 1)
377
378 #define min_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_MIN] + z->watermark_boost)
379 #define low_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_LOW] + z->watermark_boost)
380 #define high_wmark_pages(z) (z->_watermark[WMARK_HIGH] + z->watermark_boost)
381 #define wmark_pages(z, i) (z->_watermark[i] + z->watermark_boost)
382
383 /* Fields and list protected by pagesets local_lock in page_alloc.c */
384 struct per_cpu_pages {
385         spinlock_t lock;        /* Protects lists field */
386         int count;              /* number of pages in the list */
387         int high;               /* high watermark, emptying needed */
388         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
389         short free_factor;      /* batch scaling factor during free */
390 #ifdef CONFIG_NUMA
391         short expire;           /* When 0, remote pagesets are drained */
392 #endif
393
394         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
395         struct list_head lists[NR_PCP_LISTS];
396 } ____cacheline_aligned_in_smp;
397
398 struct per_cpu_zonestat {
399 #ifdef CONFIG_SMP
400         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
401         s8 stat_threshold;
402 #endif
403 #ifdef CONFIG_NUMA
404         /*
405          * Low priority inaccurate counters that are only folded
406          * on demand. Use a large type to avoid the overhead of
407          * folding during refresh_cpu_vm_stats.
408          */
409         unsigned long vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
410 #endif
411 };
412
413 struct per_cpu_nodestat {
414         s8 stat_threshold;
415         s8 vm_node_stat_diff[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
416 };
417
418 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
419
420 enum zone_type {
421         /*
422          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 are used when there are peripherals not able
423          * to DMA to all of the addressable memory (ZONE_NORMAL).
424          * On architectures where this area covers the whole 32 bit address
425          * space ZONE_DMA32 is used. ZONE_DMA is left for the ones with smaller
426          * DMA addressing constraints. This distinction is important as a 32bit
427          * DMA mask is assumed when ZONE_DMA32 is defined. Some 64-bit
428          * platforms may need both zones as they support peripherals with
429          * different DMA addressing limitations.
430          */
431 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
432         ZONE_DMA,
433 #endif
434 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
435         ZONE_DMA32,
436 #endif
437         /*
438          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
439          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
440          * transfers to all addressable memory.
441          */
442         ZONE_NORMAL,
443 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
444         /*
445          * A memory area that is only addressable by the kernel through
446          * mapping portions into its own address space. This is for example
447          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
448          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
449          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
450          * access.
451          */
452         ZONE_HIGHMEM,
453 #endif
454         /*
455          * ZONE_MOVABLE is similar to ZONE_NORMAL, except that it contains
456          * movable pages with few exceptional cases described below. Main use
457          * cases for ZONE_MOVABLE are to make memory offlining/unplug more
458          * likely to succeed, and to locally limit unmovable allocations - e.g.,
459          * to increase the number of THP/huge pages. Notable special cases are:
460          *
461          * 1. Pinned pages: (long-term) pinning of movable pages might
462          *    essentially turn such pages unmovable. Therefore, we do not allow
463          *    pinning long-term pages in ZONE_MOVABLE. When pages are pinned and
464          *    faulted, they come from the right zone right away. However, it is
465          *    still possible that address space already has pages in
466          *    ZONE_MOVABLE at the time when pages are pinned (i.e. user has
467          *    touches that memory before pinning). In such case we migrate them
468          *    to a different zone. When migration fails - pinning fails.
469          * 2. memblock allocations: kernelcore/movablecore setups might create
470          *    situations where ZONE_MOVABLE contains unmovable allocations
471          *    after boot. Memory offlining and allocations fail early.
472          * 3. Memory holes: kernelcore/movablecore setups might create very rare
473          *    situations where ZONE_MOVABLE contains memory holes after boot,
474          *    for example, if we have sections that are only partially
475          *    populated. Memory offlining and allocations fail early.
476          * 4. PG_hwpoison pages: while poisoned pages can be skipped during
477          *    memory offlining, such pages cannot be allocated.
478          * 5. Unmovable PG_offline pages: in paravirtualized environments,
479          *    hotplugged memory blocks might only partially be managed by the
480          *    buddy (e.g., via XEN-balloon, Hyper-V balloon, virtio-mem). The
481          *    parts not manged by the buddy are unmovable PG_offline pages. In
482          *    some cases (virtio-mem), such pages can be skipped during
483          *    memory offlining, however, cannot be moved/allocated. These
484          *    techniques might use alloc_contig_range() to hide previously
485          *    exposed pages from the buddy again (e.g., to implement some sort
486          *    of memory unplug in virtio-mem).
487          * 6. ZERO_PAGE(0), kernelcore/movablecore setups might create
488          *    situations where ZERO_PAGE(0) which is allocated differently
489          *    on different platforms may end up in a movable zone. ZERO_PAGE(0)
490          *    cannot be migrated.
491          * 7. Memory-hotplug: when using memmap_on_memory and onlining the
492          *    memory to the MOVABLE zone, the vmemmap pages are also placed in
493          *    such zone. Such pages cannot be really moved around as they are
494          *    self-stored in the range, but they are treated as movable when
495          *    the range they describe is about to be offlined.
496          *
497          * In general, no unmovable allocations that degrade memory offlining
498          * should end up in ZONE_MOVABLE. Allocators (like alloc_contig_range())
499          * have to expect that migrating pages in ZONE_MOVABLE can fail (even
500          * if has_unmovable_pages() states that there are no unmovable pages,
501          * there can be false negatives).
502          */
503         ZONE_MOVABLE,
504 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
505         ZONE_DEVICE,
506 #endif
507         __MAX_NR_ZONES
508
509 };
510
511 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
512
513 #define ASYNC_AND_SYNC 2
514
515 struct zone {
516         /* Read-mostly fields */
517
518         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
519         unsigned long _watermark[NR_WMARK];
520         unsigned long watermark_boost;
521
522         unsigned long nr_reserved_highatomic;
523
524         /*
525          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be
526          * freeable or/and it will be released eventually, so to avoid totally
527          * wasting several GB of ram we must reserve some of the lower zone
528          * memory (otherwise we risk to run OOM on the lower zones despite
529          * there being tons of freeable ram on the higher zones).  This array is
530          * recalculated at runtime if the sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl
531          * changes.
532          */
533         long lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
534
535 #ifdef CONFIG_NUMA
536         int node;
537 #endif
538         struct pglist_data      *zone_pgdat;
539         struct per_cpu_pages    __percpu *per_cpu_pageset;
540         struct per_cpu_zonestat __percpu *per_cpu_zonestats;
541         /*
542          * the high and batch values are copied to individual pagesets for
543          * faster access
544          */
545         int pageset_high;
546         int pageset_batch;
547
548 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
549         /*
550          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
551          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
552          */
553         unsigned long           *pageblock_flags;
554 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
555
556         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
557         unsigned long           zone_start_pfn;
558
559         /*
560          * spanned_pages is the total pages spanned by the zone, including
561          * holes, which is calculated as:
562          *      spanned_pages = zone_end_pfn - zone_start_pfn;
563          *
564          * present_pages is physical pages existing within the zone, which
565          * is calculated as:
566          *      present_pages = spanned_pages - absent_pages(pages in holes);
567          *
568          * present_early_pages is present pages existing within the zone
569          * located on memory available since early boot, excluding hotplugged
570          * memory.
571          *
572          * managed_pages is present pages managed by the buddy system, which
573          * is calculated as (reserved_pages includes pages allocated by the
574          * bootmem allocator):
575          *      managed_pages = present_pages - reserved_pages;
576          *
577          * cma pages is present pages that are assigned for CMA use
578          * (MIGRATE_CMA).
579          *
580          * So present_pages may be used by memory hotplug or memory power
581          * management logic to figure out unmanaged pages by checking
582          * (present_pages - managed_pages). And managed_pages should be used
583          * by page allocator and vm scanner to calculate all kinds of watermarks
584          * and thresholds.
585          *
586          * Locking rules:
587          *
588          * zone_start_pfn and spanned_pages are protected by span_seqlock.
589          * It is a seqlock because it has to be read outside of zone->lock,
590          * and it is done in the main allocator path.  But, it is written
591          * quite infrequently.
592          *
593          * The span_seq lock is declared along with zone->lock because it is
594          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
595          * give them a chance of being in the same cacheline.
596          *
597          * Write access to present_pages at runtime should be protected by
598          * mem_hotplug_begin/done(). Any reader who can't tolerant drift of
599          * present_pages should use get_online_mems() to get a stable value.
600          */
601         atomic_long_t           managed_pages;
602         unsigned long           spanned_pages;
603         unsigned long           present_pages;
604 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
605         unsigned long           present_early_pages;
606 #endif
607 #ifdef CONFIG_CMA
608         unsigned long           cma_pages;
609 #endif
610
611         const char              *name;
612
613 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
614         /*
615          * Number of isolated pageblock. It is used to solve incorrect
616          * freepage counting problem due to racy retrieving migratetype
617          * of pageblock. Protected by zone->lock.
618          */
619         unsigned long           nr_isolate_pageblock;
620 #endif
621
622 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
623         /* see spanned/present_pages for more description */
624         seqlock_t               span_seqlock;
625 #endif
626
627         int initialized;
628
629         /* Write-intensive fields used from the page allocator */
630         ZONE_PADDING(_pad1_)
631
632         /* free areas of different sizes */
633         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
634
635         /* zone flags, see below */
636         unsigned long           flags;
637
638         /* Primarily protects free_area */
639         spinlock_t              lock;
640
641         /* Write-intensive fields used by compaction and vmstats. */
642         ZONE_PADDING(_pad2_)
643
644         /*
645          * When free pages are below this point, additional steps are taken
646          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
647          * drift allowing watermarks to be breached
648          */
649         unsigned long percpu_drift_mark;
650
651 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
652         /* pfn where compaction free scanner should start */
653         unsigned long           compact_cached_free_pfn;
654         /* pfn where compaction migration scanner should start */
655         unsigned long           compact_cached_migrate_pfn[ASYNC_AND_SYNC];
656         unsigned long           compact_init_migrate_pfn;
657         unsigned long           compact_init_free_pfn;
658 #endif
659
660 #ifdef CONFIG_COMPACTION
661         /*
662          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
663          * are skipped before trying again. The number attempted since
664          * last failure is tracked with compact_considered.
665          * compact_order_failed is the minimum compaction failed order.
666          */
667         unsigned int            compact_considered;
668         unsigned int            compact_defer_shift;
669         int                     compact_order_failed;
670 #endif
671
672 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
673         /* Set to true when the PG_migrate_skip bits should be cleared */
674         bool                    compact_blockskip_flush;
675 #endif
676
677         bool                    contiguous;
678
679         ZONE_PADDING(_pad3_)
680         /* Zone statistics */
681         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
682         atomic_long_t           vm_numa_event[NR_VM_NUMA_EVENT_ITEMS];
683 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
684
685 enum pgdat_flags {
686         PGDAT_DIRTY,                    /* reclaim scanning has recently found
687                                          * many dirty file pages at the tail
688                                          * of the LRU.
689                                          */
690         PGDAT_WRITEBACK,                /* reclaim scanning has recently found
691                                          * many pages under writeback
692                                          */
693         PGDAT_RECLAIM_LOCKED,           /* prevents concurrent reclaim */
694 };
695
696 enum zone_flags {
697         ZONE_BOOSTED_WATERMARK,         /* zone recently boosted watermarks.
698                                          * Cleared when kswapd is woken.
699                                          */
700         ZONE_RECLAIM_ACTIVE,            /* kswapd may be scanning the zone. */
701 };
702
703 static inline unsigned long zone_managed_pages(struct zone *zone)
704 {
705         return (unsigned long)atomic_long_read(&zone->managed_pages);
706 }
707
708 static inline unsigned long zone_cma_pages(struct zone *zone)
709 {
710 #ifdef CONFIG_CMA
711         return zone->cma_pages;
712 #else
713         return 0;
714 #endif
715 }
716
717 static inline unsigned long zone_end_pfn(const struct zone *zone)
718 {
719         return zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
720 }
721
722 static inline bool zone_spans_pfn(const struct zone *zone, unsigned long pfn)
723 {
724         return zone->zone_start_pfn <= pfn && pfn < zone_end_pfn(zone);
725 }
726
727 static inline bool zone_is_initialized(struct zone *zone)
728 {
729         return zone->initialized;
730 }
731
732 static inline bool zone_is_empty(struct zone *zone)
733 {
734         return zone->spanned_pages == 0;
735 }
736
737 #ifndef BUILD_VDSO32_64
738 /*
739  * The zone field is never updated after free_area_init_core()
740  * sets it, so none of the operations on it need to be atomic.
741  */
742
743 /* Page flags: | [SECTION] | [NODE] | ZONE | [LAST_CPUPID] | ... | FLAGS | */
744 #define SECTIONS_PGOFF          ((sizeof(unsigned long)*8) - SECTIONS_WIDTH)
745 #define NODES_PGOFF             (SECTIONS_PGOFF - NODES_WIDTH)
746 #define ZONES_PGOFF             (NODES_PGOFF - ZONES_WIDTH)
747 #define LAST_CPUPID_PGOFF       (ZONES_PGOFF - LAST_CPUPID_WIDTH)
748 #define KASAN_TAG_PGOFF         (LAST_CPUPID_PGOFF - KASAN_TAG_WIDTH)
749
750 /*
751  * Define the bit shifts to access each section.  For non-existent
752  * sections we define the shift as 0; that plus a 0 mask ensures
753  * the compiler will optimise away reference to them.
754  */
755 #define SECTIONS_PGSHIFT        (SECTIONS_PGOFF * (SECTIONS_WIDTH != 0))
756 #define NODES_PGSHIFT           (NODES_PGOFF * (NODES_WIDTH != 0))
757 #define ZONES_PGSHIFT           (ZONES_PGOFF * (ZONES_WIDTH != 0))
758 #define LAST_CPUPID_PGSHIFT     (LAST_CPUPID_PGOFF * (LAST_CPUPID_WIDTH != 0))
759 #define KASAN_TAG_PGSHIFT       (KASAN_TAG_PGOFF * (KASAN_TAG_WIDTH != 0))
760
761 /* NODE:ZONE or SECTION:ZONE is used to ID a zone for the buddy allocator */
762 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
763 #define ZONEID_SHIFT            (SECTIONS_SHIFT + ZONES_SHIFT)
764 #define ZONEID_PGOFF            ((SECTIONS_PGOFF < ZONES_PGOFF) ? \
765                                                 SECTIONS_PGOFF : ZONES_PGOFF)
766 #else
767 #define ZONEID_SHIFT            (NODES_SHIFT + ZONES_SHIFT)
768 #define ZONEID_PGOFF            ((NODES_PGOFF < ZONES_PGOFF) ? \
769                                                 NODES_PGOFF : ZONES_PGOFF)
770 #endif
771
772 #define ZONEID_PGSHIFT          (ZONEID_PGOFF * (ZONEID_SHIFT != 0))
773
774 #define ZONES_MASK              ((1UL << ZONES_WIDTH) - 1)
775 #define NODES_MASK              ((1UL << NODES_WIDTH) - 1)
776 #define SECTIONS_MASK           ((1UL << SECTIONS_WIDTH) - 1)
777 #define LAST_CPUPID_MASK        ((1UL << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1)
778 #define KASAN_TAG_MASK          ((1UL << KASAN_TAG_WIDTH) - 1)
779 #define ZONEID_MASK             ((1UL << ZONEID_SHIFT) - 1)
780
781 static inline enum zone_type page_zonenum(const struct page *page)
782 {
783         ASSERT_EXCLUSIVE_BITS(page->flags, ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT);
784         return (page->flags >> ZONES_PGSHIFT) & ZONES_MASK;
785 }
786
787 static inline enum zone_type folio_zonenum(const struct folio *folio)
788 {
789         return page_zonenum(&folio->page);
790 }
791
792 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
793 static inline bool is_zone_device_page(const struct page *page)
794 {
795         return page_zonenum(page) == ZONE_DEVICE;
796 }
797 extern void memmap_init_zone_device(struct zone *, unsigned long,
798                                     unsigned long, struct dev_pagemap *);
799 #else
800 static inline bool is_zone_device_page(const struct page *page)
801 {
802         return false;
803 }
804 #endif
805
806 static inline bool folio_is_zone_device(const struct folio *folio)
807 {
808         return is_zone_device_page(&folio->page);
809 }
810
811 static inline bool is_zone_movable_page(const struct page *page)
812 {
813         return page_zonenum(page) == ZONE_MOVABLE;
814 }
815 #endif
816
817 /*
818  * Return true if [start_pfn, start_pfn + nr_pages) range has a non-empty
819  * intersection with the given zone
820  */
821 static inline bool zone_intersects(struct zone *zone,
822                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
823 {
824         if (zone_is_empty(zone))
825                 return false;
826         if (start_pfn >= zone_end_pfn(zone) ||
827             start_pfn + nr_pages <= zone->zone_start_pfn)
828                 return false;
829
830         return true;
831 }
832
833 /*
834  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
835  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
836  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
837  */
838 #define DEF_PRIORITY 12
839
840 /* Maximum number of zones on a zonelist */
841 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
842
843 enum {
844         ZONELIST_FALLBACK,      /* zonelist with fallback */
845 #ifdef CONFIG_NUMA
846         /*
847          * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that
848          * restrict the allocations to a single node for __GFP_THISNODE.
849          */
850         ZONELIST_NOFALLBACK,    /* zonelist without fallback (__GFP_THISNODE) */
851 #endif
852         MAX_ZONELISTS
853 };
854
855 /*
856  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
857  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
858  */
859 struct zoneref {
860         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
861         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
862 };
863
864 /*
865  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
866  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
867  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
868  * priority.
869  *
870  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
871  * of the entry being read. Helper functions to access information given
872  * a struct zoneref are
873  *
874  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
875  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
876  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
877  */
878 struct zonelist {
879         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
880 };
881
882 /*
883  * The array of struct pages for flatmem.
884  * It must be declared for SPARSEMEM as well because there are configurations
885  * that rely on that.
886  */
887 extern struct page *mem_map;
888
889 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
890 struct deferred_split {
891         spinlock_t split_queue_lock;
892         struct list_head split_queue;
893         unsigned long split_queue_len;
894 };
895 #endif
896
897 /*
898  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
899  * it's memory layout. On UMA machines there is a single pglist_data which
900  * describes the whole memory.
901  *
902  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
903  * per-zone basis.
904  */
905 typedef struct pglist_data {
906         /*
907          * node_zones contains just the zones for THIS node. Not all of the
908          * zones may be populated, but it is the full list. It is referenced by
909          * this node's node_zonelists as well as other node's node_zonelists.
910          */
911         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
912
913         /*
914          * node_zonelists contains references to all zones in all nodes.
915          * Generally the first zones will be references to this node's
916          * node_zones.
917          */
918         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
919
920         int nr_zones; /* number of populated zones in this node */
921 #ifdef CONFIG_FLATMEM   /* means !SPARSEMEM */
922         struct page *node_mem_map;
923 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
924         struct page_ext *node_page_ext;
925 #endif
926 #endif
927 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG) || defined(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)
928         /*
929          * Must be held any time you expect node_start_pfn,
930          * node_present_pages, node_spanned_pages or nr_zones to stay constant.
931          * Also synchronizes pgdat->first_deferred_pfn during deferred page
932          * init.
933          *
934          * pgdat_resize_lock() and pgdat_resize_unlock() are provided to
935          * manipulate node_size_lock without checking for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
936          * or CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT.
937          *
938          * Nests above zone->lock and zone->span_seqlock
939          */
940         spinlock_t node_size_lock;
941 #endif
942         unsigned long node_start_pfn;
943         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
944         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
945                                              range, including holes */
946         int node_id;
947         wait_queue_head_t kswapd_wait;
948         wait_queue_head_t pfmemalloc_wait;
949
950         /* workqueues for throttling reclaim for different reasons. */
951         wait_queue_head_t reclaim_wait[NR_VMSCAN_THROTTLE];
952
953         atomic_t nr_writeback_throttled;/* nr of writeback-throttled tasks */
954         unsigned long nr_reclaim_start; /* nr pages written while throttled
955                                          * when throttling started. */
956         struct task_struct *kswapd;     /* Protected by
957                                            mem_hotplug_begin/done() */
958         int kswapd_order;
959         enum zone_type kswapd_highest_zoneidx;
960
961         int kswapd_failures;            /* Number of 'reclaimed == 0' runs */
962
963 #ifdef CONFIG_COMPACTION
964         int kcompactd_max_order;
965         enum zone_type kcompactd_highest_zoneidx;
966         wait_queue_head_t kcompactd_wait;
967         struct task_struct *kcompactd;
968         bool proactive_compact_trigger;
969 #endif
970         /*
971          * This is a per-node reserve of pages that are not available
972          * to userspace allocations.
973          */
974         unsigned long           totalreserve_pages;
975
976 #ifdef CONFIG_NUMA
977         /*
978          * node reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
979          */
980         unsigned long           min_unmapped_pages;
981         unsigned long           min_slab_pages;
982 #endif /* CONFIG_NUMA */
983
984         /* Write-intensive fields used by page reclaim */
985         ZONE_PADDING(_pad1_)
986
987 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
988         /*
989          * If memory initialisation on large machines is deferred then this
990          * is the first PFN that needs to be initialised.
991          */
992         unsigned long first_deferred_pfn;
993 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
994
995 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
996         struct deferred_split deferred_split_queue;
997 #endif
998
999         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
1000
1001         /*
1002          * NOTE: THIS IS UNUSED IF MEMCG IS ENABLED.
1003          *
1004          * Use mem_cgroup_lruvec() to look up lruvecs.
1005          */
1006         struct lruvec           __lruvec;
1007
1008         unsigned long           flags;
1009
1010         ZONE_PADDING(_pad2_)
1011
1012         /* Per-node vmstats */
1013         struct per_cpu_nodestat __percpu *per_cpu_nodestats;
1014         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
1015 } pg_data_t;
1016
1017 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
1018 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
1019
1020 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
1021 #define node_end_pfn(nid) pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid))
1022
1023 static inline unsigned long pgdat_end_pfn(pg_data_t *pgdat)
1024 {
1025         return pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
1026 }
1027
1028 static inline bool pgdat_is_empty(pg_data_t *pgdat)
1029 {
1030         return !pgdat->node_start_pfn && !pgdat->node_spanned_pages;
1031 }
1032
1033 #include <linux/memory_hotplug.h>
1034
1035 void build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat);
1036 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int order,
1037                    enum zone_type highest_zoneidx);
1038 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1039                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
1040                          long free_pages);
1041 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1042                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
1043                 unsigned int alloc_flags);
1044 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1045                 unsigned long mark, int highest_zoneidx);
1046 /*
1047  * Memory initialization context, use to differentiate memory added by
1048  * the platform statically or via memory hotplug interface.
1049  */
1050 enum meminit_context {
1051         MEMINIT_EARLY,
1052         MEMINIT_HOTPLUG,
1053 };
1054
1055 extern void init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
1056                                      unsigned long size);
1057
1058 extern void lruvec_init(struct lruvec *lruvec);
1059
1060 static inline struct pglist_data *lruvec_pgdat(struct lruvec *lruvec)
1061 {
1062 #ifdef CONFIG_MEMCG
1063         return lruvec->pgdat;
1064 #else
1065         return container_of(lruvec, struct pglist_data, __lruvec);
1066 #endif
1067 }
1068
1069 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
1070 int local_memory_node(int node_id);
1071 #else
1072 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
1073 #endif
1074
1075 /*
1076  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
1077  */
1078 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
1079
1080 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1081 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
1082 {
1083         return zone_idx(zone) == ZONE_DEVICE;
1084 }
1085 #else
1086 static inline bool zone_is_zone_device(struct zone *zone)
1087 {
1088         return false;
1089 }
1090 #endif
1091
1092 /*
1093  * Returns true if a zone has pages managed by the buddy allocator.
1094  * All the reclaim decisions have to use this function rather than
1095  * populated_zone(). If the whole zone is reserved then we can easily
1096  * end up with populated_zone() && !managed_zone().
1097  */
1098 static inline bool managed_zone(struct zone *zone)
1099 {
1100         return zone_managed_pages(zone);
1101 }
1102
1103 /* Returns true if a zone has memory */
1104 static inline bool populated_zone(struct zone *zone)
1105 {
1106         return zone->present_pages;
1107 }
1108
1109 #ifdef CONFIG_NUMA
1110 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1111 {
1112         return zone->node;
1113 }
1114
1115 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid)
1116 {
1117         zone->node = nid;
1118 }
1119 #else
1120 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
1121 {
1122         return 0;
1123 }
1124
1125 static inline void zone_set_nid(struct zone *zone, int nid) {}
1126 #endif
1127
1128 extern int movable_zone;
1129
1130 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
1131 {
1132 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1133         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
1134                 (idx == ZONE_MOVABLE && movable_zone == ZONE_HIGHMEM));
1135 #else
1136         return 0;
1137 #endif
1138 }
1139
1140 /**
1141  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a
1142  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
1143  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
1144  * @zone: pointer to struct zone variable
1145  * Return: 1 for a highmem zone, 0 otherwise
1146  */
1147 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
1148 {
1149         return is_highmem_idx(zone_idx(zone));
1150 }
1151
1152 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1153 bool has_managed_dma(void);
1154 #else
1155 static inline bool has_managed_dma(void)
1156 {
1157         return false;
1158 }
1159 #endif
1160
1161 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
1162 struct ctl_table;
1163
1164 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
1165                 loff_t *);
1166 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1167                 size_t *, loff_t *);
1168 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES];
1169 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *,
1170                 size_t *, loff_t *);
1171 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1172                 void *, size_t *, loff_t *);
1173 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1174                 void *, size_t *, loff_t *);
1175 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
1176                 void *, size_t *, loff_t *);
1177 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
1178                 void *, size_t *, loff_t *);
1179 extern int percpu_pagelist_high_fraction;
1180 extern char numa_zonelist_order[];
1181 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
1182
1183 #ifndef CONFIG_NUMA
1184
1185 extern struct pglist_data contig_page_data;
1186 static inline struct pglist_data *NODE_DATA(int nid)
1187 {
1188         return &contig_page_data;
1189 }
1190
1191 #else /* CONFIG_NUMA */
1192
1193 #include <asm/mmzone.h>
1194
1195 #endif /* !CONFIG_NUMA */
1196
1197 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
1198 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
1199 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
1200
1201 /**
1202  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
1203  * @pgdat: pointer to a pg_data_t variable
1204  */
1205 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
1206         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
1207              pgdat;                                     \
1208              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
1209 /**
1210  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
1211  * @zone: pointer to struct zone variable
1212  *
1213  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
1214  * fills it in.
1215  */
1216 #define for_each_zone(zone)                             \
1217         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1218              zone;                                      \
1219              zone = next_zone(zone))
1220
1221 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
1222         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
1223              zone;                                      \
1224              zone = next_zone(zone))                    \
1225                 if (!populated_zone(zone))              \
1226                         ; /* do nothing */              \
1227                 else
1228
1229 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
1230 {
1231         return zoneref->zone;
1232 }
1233
1234 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
1235 {
1236         return zoneref->zone_idx;
1237 }
1238
1239 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
1240 {
1241         return zone_to_nid(zoneref->zone);
1242 }
1243
1244 struct zoneref *__next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1245                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1246                                         nodemask_t *nodes);
1247
1248 /**
1249  * 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
1250  * @z: The cursor used as a starting point for the search
1251  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1252  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1253  *
1254  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
1255  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
1256  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
1257  * being examined. It should be advanced by one before calling
1258  * next_zones_zonelist again.
1259  *
1260  * Return: the next zone at or below highest_zoneidx within the allowed
1261  * nodemask using a cursor within a zonelist as a starting point
1262  */
1263 static __always_inline struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
1264                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1265                                         nodemask_t *nodes)
1266 {
1267         if (likely(!nodes && zonelist_zone_idx(z) <= highest_zoneidx))
1268                 return z;
1269         return __next_zones_zonelist(z, highest_zoneidx, nodes);
1270 }
1271
1272 /**
1273  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
1274  * @zonelist: The zonelist to search for a suitable zone
1275  * @highest_zoneidx: The zone index of the highest zone to return
1276  * @nodes: An optional nodemask to filter the zonelist with
1277  *
1278  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
1279  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
1280  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
1281  * one before calling.
1282  *
1283  * When no eligible zone is found, zoneref->zone is NULL (zoneref itself is
1284  * never NULL). This may happen either genuinely, or due to concurrent nodemask
1285  * update due to cpuset modification.
1286  *
1287  * Return: Zoneref pointer for the first suitable zone found
1288  */
1289 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
1290                                         enum zone_type highest_zoneidx,
1291                                         nodemask_t *nodes)
1292 {
1293         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs,
1294                                                         highest_zoneidx, nodes);
1295 }
1296
1297 /**
1298  * 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
1299  * @zone: The current zone in the iterator
1300  * @z: The current pointer within zonelist->_zonerefs being iterated
1301  * @zlist: The zonelist being iterated
1302  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1303  * @nodemask: Nodemask allowed by the allocator
1304  *
1305  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
1306  * within a given nodemask
1307  */
1308 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
1309         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask), zone = zonelist_zone(z);       \
1310                 zone;                                                   \
1311                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1312                         zone = zonelist_zone(z))
1313
1314 #define for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, highidx, nodemask) \
1315         for (zone = z->zone;    \
1316                 zone;                                                   \
1317                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask),        \
1318                         zone = zonelist_zone(z))
1319
1320
1321 /**
1322  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
1323  * @zone: The current zone in the iterator
1324  * @z: The current pointer within zonelist->zones being iterated
1325  * @zlist: The zonelist being iterated
1326  * @highidx: The zone index of the highest zone to return
1327  *
1328  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
1329  */
1330 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
1331         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
1332
1333 /* Whether the 'nodes' are all movable nodes */
1334 static inline bool movable_only_nodes(nodemask_t *nodes)
1335 {
1336         struct zonelist *zonelist;
1337         struct zoneref *z;
1338         int nid;
1339
1340         if (nodes_empty(*nodes))
1341                 return false;
1342
1343         /*
1344          * We can chose arbitrary node from the nodemask to get a
1345          * zonelist as they are interlinked. We just need to find
1346          * at least one zone that can satisfy kernel allocations.
1347          */
1348         nid = first_node(*nodes);
1349         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
1350         z = first_zones_zonelist(zonelist, ZONE_NORMAL, nodes);
1351         return (!z->zone) ? true : false;
1352 }
1353
1354
1355 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1356 #include <asm/sparsemem.h>
1357 #endif
1358
1359 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1360 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1361 #endif
1362
1363 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
1364
1365 /*
1366  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
1367  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
1368  */
1369 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
1370 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
1371
1372 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
1373
1374 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
1375 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
1376
1377 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
1378         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
1379
1380 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
1381 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
1382 #endif
1383
1384 static inline unsigned long pfn_to_section_nr(unsigned long pfn)
1385 {
1386         return pfn >> PFN_SECTION_SHIFT;
1387 }
1388 static inline unsigned long section_nr_to_pfn(unsigned long sec)
1389 {
1390         return sec << PFN_SECTION_SHIFT;
1391 }
1392
1393 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
1394 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
1395
1396 #define SUBSECTION_SHIFT 21
1397 #define SUBSECTION_SIZE (1UL << SUBSECTION_SHIFT)
1398
1399 #define PFN_SUBSECTION_SHIFT (SUBSECTION_SHIFT - PAGE_SHIFT)
1400 #define PAGES_PER_SUBSECTION (1UL << PFN_SUBSECTION_SHIFT)
1401 #define PAGE_SUBSECTION_MASK (~(PAGES_PER_SUBSECTION-1))
1402
1403 #if SUBSECTION_SHIFT > SECTION_SIZE_BITS
1404 #error Subsection size exceeds section size
1405 #else
1406 #define SUBSECTIONS_PER_SECTION (1UL << (SECTION_SIZE_BITS - SUBSECTION_SHIFT))
1407 #endif
1408
1409 #define SUBSECTION_ALIGN_UP(pfn) ALIGN((pfn), PAGES_PER_SUBSECTION)
1410 #define SUBSECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SUBSECTION_MASK)
1411
1412 struct mem_section_usage {
1413 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1414         DECLARE_BITMAP(subsection_map, SUBSECTIONS_PER_SECTION);
1415 #endif
1416         /* See declaration of similar field in struct zone */
1417         unsigned long pageblock_flags[0];
1418 };
1419
1420 void subsection_map_init(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages);
1421
1422 struct page;
1423 struct page_ext;
1424 struct mem_section {
1425         /*
1426          * This is, logically, a pointer to an array of struct
1427          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1428          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1429          *
1430          * Additionally during early boot we encode node id of
1431          * the location of the section here to guide allocation.
1432          * (see sparse.c::memory_present())
1433          *
1434          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1435          * before using it wrong.
1436          */
1437         unsigned long section_mem_map;
1438
1439         struct mem_section_usage *usage;
1440 #ifdef CONFIG_PAGE_EXTENSION
1441         /*
1442          * If SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_ext pointer. We use
1443          * section. (see page_ext.h about this.)
1444          */
1445         struct page_ext *page_ext;
1446         unsigned long pad;
1447 #endif
1448         /*
1449          * WARNING: mem_section must be a power-of-2 in size for the
1450          * calculation and use of SECTION_ROOT_MASK to make sense.
1451          */
1452 };
1453
1454 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1455 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1456 #else
1457 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1458 #endif
1459
1460 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1461 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1462 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1463
1464 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1465 extern struct mem_section **mem_section;
1466 #else
1467 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1468 #endif
1469
1470 static inline unsigned long *section_to_usemap(struct mem_section *ms)
1471 {
1472         return ms->usage->pageblock_flags;
1473 }
1474
1475 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1476 {
1477         unsigned long root = SECTION_NR_TO_ROOT(nr);
1478
1479         if (unlikely(root >= NR_SECTION_ROOTS))
1480                 return NULL;
1481
1482 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1483         if (!mem_section || !mem_section[root])
1484                 return NULL;
1485 #endif
1486         return &mem_section[root][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1487 }
1488 extern size_t mem_section_usage_size(void);
1489
1490 /*
1491  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1492  * a little bit of information.  The pointer is calculated
1493  * as mem_map - section_nr_to_pfn(pnum).  The result is
1494  * aligned to the minimum alignment of the two values:
1495  *   1. All mem_map arrays are page-aligned.
1496  *   2. section_nr_to_pfn() always clears PFN_SECTION_SHIFT
1497  *      lowest bits.  PFN_SECTION_SHIFT is arch-specific
1498  *      (equal SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT), and the
1499  *      worst combination is powerpc with 256k pages,
1500  *      which results in PFN_SECTION_SHIFT equal 6.
1501  * To sum it up, at least 6 bits are available on all architectures.
1502  * However, we can exceed 6 bits on some other architectures except
1503  * powerpc (e.g. 15 bits are available on x86_64, 13 bits are available
1504  * with the worst case of 64K pages on arm64) if we make sure the
1505  * exceeded bit is not applicable to powerpc.
1506  */
1507 enum {
1508         SECTION_MARKED_PRESENT_BIT,
1509         SECTION_HAS_MEM_MAP_BIT,
1510         SECTION_IS_ONLINE_BIT,
1511         SECTION_IS_EARLY_BIT,
1512 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1513         SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE_BIT,
1514 #endif
1515         SECTION_MAP_LAST_BIT,
1516 };
1517
1518 #define SECTION_MARKED_PRESENT          BIT(SECTION_MARKED_PRESENT_BIT)
1519 #define SECTION_HAS_MEM_MAP             BIT(SECTION_HAS_MEM_MAP_BIT)
1520 #define SECTION_IS_ONLINE               BIT(SECTION_IS_ONLINE_BIT)
1521 #define SECTION_IS_EARLY                BIT(SECTION_IS_EARLY_BIT)
1522 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1523 #define SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE       BIT(SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE_BIT)
1524 #endif
1525 #define SECTION_MAP_MASK                (~(BIT(SECTION_MAP_LAST_BIT) - 1))
1526 #define SECTION_NID_SHIFT               SECTION_MAP_LAST_BIT
1527
1528 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1529 {
1530         unsigned long map = section->section_mem_map;
1531         map &= SECTION_MAP_MASK;
1532         return (struct page *)map;
1533 }
1534
1535 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1536 {
1537         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1538 }
1539
1540 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1541 {
1542         return present_section(__nr_to_section(nr));
1543 }
1544
1545 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1546 {
1547         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1548 }
1549
1550 static inline int early_section(struct mem_section *section)
1551 {
1552         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_EARLY));
1553 }
1554
1555 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1556 {
1557         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1558 }
1559
1560 static inline int online_section(struct mem_section *section)
1561 {
1562         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_IS_ONLINE));
1563 }
1564
1565 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1566 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1567 {
1568         unsigned long flags = SECTION_IS_ONLINE | SECTION_TAINT_ZONE_DEVICE;
1569
1570         return section && ((section->section_mem_map & flags) == flags);
1571 }
1572 #else
1573 static inline int online_device_section(struct mem_section *section)
1574 {
1575         return 0;
1576 }
1577 #endif
1578
1579 static inline int online_section_nr(unsigned long nr)
1580 {
1581         return online_section(__nr_to_section(nr));
1582 }
1583
1584 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1585 void online_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1586 void offline_mem_sections(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
1587 #endif
1588
1589 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1590 {
1591         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1592 }
1593
1594 extern unsigned long __highest_present_section_nr;
1595
1596 static inline int subsection_map_index(unsigned long pfn)
1597 {
1598         return (pfn & ~(PAGE_SECTION_MASK)) / PAGES_PER_SUBSECTION;
1599 }
1600
1601 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
1602 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1603 {
1604         int idx = subsection_map_index(pfn);
1605
1606         return test_bit(idx, ms->usage->subsection_map);
1607 }
1608 #else
1609 static inline int pfn_section_valid(struct mem_section *ms, unsigned long pfn)
1610 {
1611         return 1;
1612 }
1613 #endif
1614
1615 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1616 /**
1617  * pfn_valid - check if there is a valid memory map entry for a PFN
1618  * @pfn: the page frame number to check
1619  *
1620  * Check if there is a valid memory map entry aka struct page for the @pfn.
1621  * Note, that availability of the memory map entry does not imply that
1622  * there is actual usable memory at that @pfn. The struct page may
1623  * represent a hole or an unusable page frame.
1624  *
1625  * Return: 1 for PFNs that have memory map entries and 0 otherwise
1626  */
1627 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1628 {
1629         struct mem_section *ms;
1630
1631         /*
1632          * Ensure the upper PAGE_SHIFT bits are clear in the
1633          * pfn. Else it might lead to false positives when
1634          * some of the upper bits are set, but the lower bits
1635          * match a valid pfn.
1636          */
1637         if (PHYS_PFN(PFN_PHYS(pfn)) != pfn)
1638                 return 0;
1639
1640         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1641                 return 0;
1642         ms = __pfn_to_section(pfn);
1643         if (!valid_section(ms))
1644                 return 0;
1645         /*
1646          * Traditionally early sections always returned pfn_valid() for
1647          * the entire section-sized span.
1648          */
1649         return early_section(ms) || pfn_section_valid(ms, pfn);
1650 }
1651 #endif
1652
1653 static inline int pfn_in_present_section(unsigned long pfn)
1654 {
1655         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1656                 return 0;
1657         return present_section(__pfn_to_section(pfn));
1658 }
1659
1660 static inline unsigned long next_present_section_nr(unsigned long section_nr)
1661 {
1662         while (++section_nr <= __highest_present_section_nr) {
1663                 if (present_section_nr(section_nr))
1664                         return section_nr;
1665         }
1666
1667         return -1;
1668 }
1669
1670 /*
1671  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1672  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1673  * this restriction.
1674  */
1675 #ifdef CONFIG_NUMA
1676 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1677 ({                                                                      \
1678         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1679         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1680 })
1681 #else
1682 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1683 #endif
1684
1685 void sparse_init(void);
1686 #else
1687 #define sparse_init()   do {} while (0)
1688 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1689 #define pfn_in_present_section pfn_valid
1690 #define subsection_map_init(_pfn, _nr_pages) do {} while (0)
1691 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1692
1693 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1694 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1695 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */
This page took 0.122399 seconds and 4 git commands to generate.