mem-hotplug: fix potential race while building zonelist for new populated zone
[linux-2.6.git] / include / linux / mmzone.h
1 #ifndef _LINUX_MMZONE_H
2 #define _LINUX_MMZONE_H
3
4 #ifndef __ASSEMBLY__
5 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
6
7 #include <linux/spinlock.h>
8 #include <linux/list.h>
9 #include <linux/wait.h>
10 #include <linux/bitops.h>
11 #include <linux/cache.h>
12 #include <linux/threads.h>
13 #include <linux/numa.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/seqlock.h>
16 #include <linux/nodemask.h>
17 #include <linux/pageblock-flags.h>
18 #include <generated/bounds.h>
19 #include <asm/atomic.h>
20 #include <asm/page.h>
21
22 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
23 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
24 #define MAX_ORDER 11
25 #else
26 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
27 #endif
28 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
29
30 /*
31  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
32  * costly to service.  That is between allocation orders which should
33  * coelesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
34  * will not.
35  */
36 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
37
38 #define MIGRATE_UNMOVABLE     0
39 #define MIGRATE_RECLAIMABLE   1
40 #define MIGRATE_MOVABLE       2
41 #define MIGRATE_PCPTYPES      3 /* the number of types on the pcp lists */
42 #define MIGRATE_RESERVE       3
43 #define MIGRATE_ISOLATE       4 /* can't allocate from here */
44 #define MIGRATE_TYPES         5
45
46 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
47         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
48                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
49
50 extern int page_group_by_mobility_disabled;
51
52 static inline int get_pageblock_migratetype(struct page *page)
53 {
54         return get_pageblock_flags_group(page, PB_migrate, PB_migrate_end);
55 }
56
57 struct free_area {
58         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
59         unsigned long           nr_free;
60 };
61
62 struct pglist_data;
63
64 /*
65  * zone->lock and zone->lru_lock are two of the hottest locks in the kernel.
66  * So add a wild amount of padding here to ensure that they fall into separate
67  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
68  * consumption is not a concern here.
69  */
70 #if defined(CONFIG_SMP)
71 struct zone_padding {
72         char x[0];
73 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
74 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
75 #else
76 #define ZONE_PADDING(name)
77 #endif
78
79 enum zone_stat_item {
80         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
81         NR_FREE_PAGES,
82         NR_LRU_BASE,
83         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
84         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
85         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
86         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
87         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
88         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
89         NR_ANON_PAGES,  /* Mapped anonymous pages */
90         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
91                            only modified from process context */
92         NR_FILE_PAGES,
93         NR_FILE_DIRTY,
94         NR_WRITEBACK,
95         NR_SLAB_RECLAIMABLE,
96         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
97         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
98         NR_KERNEL_STACK,
99         /* Second 128 byte cacheline */
100         NR_UNSTABLE_NFS,        /* NFS unstable pages */
101         NR_BOUNCE,
102         NR_VMSCAN_WRITE,
103         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
104         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
105         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
106         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
107 #ifdef CONFIG_NUMA
108         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
109         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
110         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
111         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
112         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
113         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
114 #endif
115         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
116
117 /*
118  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
119  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
120  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
121  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
122  *
123  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
124  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
125  */
126 #define LRU_BASE 0
127 #define LRU_ACTIVE 1
128 #define LRU_FILE 2
129
130 enum lru_list {
131         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
132         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
133         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
134         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
135         LRU_UNEVICTABLE,
136         NR_LRU_LISTS
137 };
138
139 #define for_each_lru(l) for (l = 0; l < NR_LRU_LISTS; l++)
140
141 #define for_each_evictable_lru(l) for (l = 0; l <= LRU_ACTIVE_FILE; l++)
142
143 static inline int is_file_lru(enum lru_list l)
144 {
145         return (l == LRU_INACTIVE_FILE || l == LRU_ACTIVE_FILE);
146 }
147
148 static inline int is_active_lru(enum lru_list l)
149 {
150         return (l == LRU_ACTIVE_ANON || l == LRU_ACTIVE_FILE);
151 }
152
153 static inline int is_unevictable_lru(enum lru_list l)
154 {
155         return (l == LRU_UNEVICTABLE);
156 }
157
158 enum zone_watermarks {
159         WMARK_MIN,
160         WMARK_LOW,
161         WMARK_HIGH,
162         NR_WMARK
163 };
164
165 #define min_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_MIN])
166 #define low_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_LOW])
167 #define high_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_HIGH])
168
169 struct per_cpu_pages {
170         int count;              /* number of pages in the list */
171         int high;               /* high watermark, emptying needed */
172         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
173
174         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
175         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
176 };
177
178 struct per_cpu_pageset {
179         struct per_cpu_pages pcp;
180 #ifdef CONFIG_NUMA
181         s8 expire;
182 #endif
183 #ifdef CONFIG_SMP
184         s8 stat_threshold;
185         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
186 #endif
187 };
188
189 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
190
191 enum zone_type {
192 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
193         /*
194          * ZONE_DMA is used when there are devices that are not able
195          * to do DMA to all of addressable memory (ZONE_NORMAL). Then we
196          * carve out the portion of memory that is needed for these devices.
197          * The range is arch specific.
198          *
199          * Some examples
200          *
201          * Architecture         Limit
202          * ---------------------------
203          * parisc, ia64, sparc  <4G
204          * s390                 <2G
205          * arm                  Various
206          * alpha                Unlimited or 0-16MB.
207          *
208          * i386, x86_64 and multiple other arches
209          *                      <16M.
210          */
211         ZONE_DMA,
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
214         /*
215          * x86_64 needs two ZONE_DMAs because it supports devices that are
216          * only able to do DMA to the lower 16M but also 32 bit devices that
217          * can only do DMA areas below 4G.
218          */
219         ZONE_DMA32,
220 #endif
221         /*
222          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
223          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
224          * transfers to all addressable memory.
225          */
226         ZONE_NORMAL,
227 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
228         /*
229          * A memory area that is only addressable by the kernel through
230          * mapping portions into its own address space. This is for example
231          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
232          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
233          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
234          * access.
235          */
236         ZONE_HIGHMEM,
237 #endif
238         ZONE_MOVABLE,
239         __MAX_NR_ZONES
240 };
241
242 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
243
244 /*
245  * When a memory allocation must conform to specific limitations (such
246  * as being suitable for DMA) the caller will pass in hints to the
247  * allocator in the gfp_mask, in the zone modifier bits.  These bits
248  * are used to select a priority ordered list of memory zones which
249  * match the requested limits. See gfp_zone() in include/linux/gfp.h
250  */
251
252 #if MAX_NR_ZONES < 2
253 #define ZONES_SHIFT 0
254 #elif MAX_NR_ZONES <= 2
255 #define ZONES_SHIFT 1
256 #elif MAX_NR_ZONES <= 4
257 #define ZONES_SHIFT 2
258 #else
259 #error ZONES_SHIFT -- too many zones configured adjust calculation
260 #endif
261
262 struct zone_reclaim_stat {
263         /*
264          * The pageout code in vmscan.c keeps track of how many of the
265          * mem/swap backed and file backed pages are refeferenced.
266          * The higher the rotated/scanned ratio, the more valuable
267          * that cache is.
268          *
269          * The anon LRU stats live in [0], file LRU stats in [1]
270          */
271         unsigned long           recent_rotated[2];
272         unsigned long           recent_scanned[2];
273
274         /*
275          * accumulated for batching
276          */
277         unsigned long           nr_saved_scan[NR_LRU_LISTS];
278 };
279
280 struct zone {
281         /* Fields commonly accessed by the page allocator */
282
283         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
284         unsigned long watermark[NR_WMARK];
285
286         /*
287          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be freeable
288          * or/and it will be released eventually, so to avoid totally wasting several
289          * GB of ram we must reserve some of the lower zone memory (otherwise we risk
290          * to run OOM on the lower zones despite there's tons of freeable ram
291          * on the higher zones). This array is recalculated at runtime if the
292          * sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl changes.
293          */
294         unsigned long           lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
295
296 #ifdef CONFIG_NUMA
297         int node;
298         /*
299          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
300          */
301         unsigned long           min_unmapped_pages;
302         unsigned long           min_slab_pages;
303 #endif
304         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
305         /*
306          * free areas of different sizes
307          */
308         spinlock_t              lock;
309         int                     all_unreclaimable; /* All pages pinned */
310 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
311         /* see spanned/present_pages for more description */
312         seqlock_t               span_seqlock;
313 #endif
314         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
315
316 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
317         /*
318          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
319          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
320          */
321         unsigned long           *pageblock_flags;
322 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
323
324 #ifdef CONFIG_COMPACTION
325         /*
326          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
327          * are skipped before trying again. The number attempted since
328          * last failure is tracked with compact_considered.
329          */
330         unsigned int            compact_considered;
331         unsigned int            compact_defer_shift;
332 #endif
333
334         ZONE_PADDING(_pad1_)
335
336         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
337         spinlock_t              lru_lock;       
338         struct zone_lru {
339                 struct list_head list;
340         } lru[NR_LRU_LISTS];
341
342         struct zone_reclaim_stat reclaim_stat;
343
344         unsigned long           pages_scanned;     /* since last reclaim */
345         unsigned long           flags;             /* zone flags, see below */
346
347         /* Zone statistics */
348         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
349
350         /*
351          * prev_priority holds the scanning priority for this zone.  It is
352          * defined as the scanning priority at which we achieved our reclaim
353          * target at the previous try_to_free_pages() or balance_pgdat()
354          * invocation.
355          *
356          * We use prev_priority as a measure of how much stress page reclaim is
357          * under - it drives the swappiness decision: whether to unmap mapped
358          * pages.
359          *
360          * Access to both this field is quite racy even on uniprocessor.  But
361          * it is expected to average out OK.
362          */
363         int prev_priority;
364
365         /*
366          * The target ratio of ACTIVE_ANON to INACTIVE_ANON pages on
367          * this zone's LRU.  Maintained by the pageout code.
368          */
369         unsigned int inactive_ratio;
370
371
372         ZONE_PADDING(_pad2_)
373         /* Rarely used or read-mostly fields */
374
375         /*
376          * wait_table           -- the array holding the hash table
377          * wait_table_hash_nr_entries   -- the size of the hash table array
378          * wait_table_bits      -- wait_table_size == (1 << wait_table_bits)
379          *
380          * The purpose of all these is to keep track of the people
381          * waiting for a page to become available and make them
382          * runnable again when possible. The trouble is that this
383          * consumes a lot of space, especially when so few things
384          * wait on pages at a given time. So instead of using
385          * per-page waitqueues, we use a waitqueue hash table.
386          *
387          * The bucket discipline is to sleep on the same queue when
388          * colliding and wake all in that wait queue when removing.
389          * When something wakes, it must check to be sure its page is
390          * truly available, a la thundering herd. The cost of a
391          * collision is great, but given the expected load of the
392          * table, they should be so rare as to be outweighed by the
393          * benefits from the saved space.
394          *
395          * __wait_on_page_locked() and unlock_page() in mm/filemap.c, are the
396          * primary users of these fields, and in mm/page_alloc.c
397          * free_area_init_core() performs the initialization of them.
398          */
399         wait_queue_head_t       * wait_table;
400         unsigned long           wait_table_hash_nr_entries;
401         unsigned long           wait_table_bits;
402
403         /*
404          * Discontig memory support fields.
405          */
406         struct pglist_data      *zone_pgdat;
407         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
408         unsigned long           zone_start_pfn;
409
410         /*
411          * zone_start_pfn, spanned_pages and present_pages are all
412          * protected by span_seqlock.  It is a seqlock because it has
413          * to be read outside of zone->lock, and it is done in the main
414          * allocator path.  But, it is written quite infrequently.
415          *
416          * The lock is declared along with zone->lock because it is
417          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
418          * give them a chance of being in the same cacheline.
419          */
420         unsigned long           spanned_pages;  /* total size, including holes */
421         unsigned long           present_pages;  /* amount of memory (excluding holes) */
422
423         /*
424          * rarely used fields:
425          */
426         const char              *name;
427 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
428
429 typedef enum {
430         ZONE_RECLAIM_LOCKED,            /* prevents concurrent reclaim */
431         ZONE_OOM_LOCKED,                /* zone is in OOM killer zonelist */
432 } zone_flags_t;
433
434 static inline void zone_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
435 {
436         set_bit(flag, &zone->flags);
437 }
438
439 static inline int zone_test_and_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
440 {
441         return test_and_set_bit(flag, &zone->flags);
442 }
443
444 static inline void zone_clear_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
445 {
446         clear_bit(flag, &zone->flags);
447 }
448
449 static inline int zone_is_reclaim_locked(const struct zone *zone)
450 {
451         return test_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
452 }
453
454 static inline int zone_is_oom_locked(const struct zone *zone)
455 {
456         return test_bit(ZONE_OOM_LOCKED, &zone->flags);
457 }
458
459 /*
460  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
461  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
462  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
463  */
464 #define DEF_PRIORITY 12
465
466 /* Maximum number of zones on a zonelist */
467 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
468
469 #ifdef CONFIG_NUMA
470
471 /*
472  * The NUMA zonelists are doubled becausse we need zonelists that restrict the
473  * allocations to a single node for GFP_THISNODE.
474  *
475  * [0]  : Zonelist with fallback
476  * [1]  : No fallback (GFP_THISNODE)
477  */
478 #define MAX_ZONELISTS 2
479
480
481 /*
482  * We cache key information from each zonelist for smaller cache
483  * footprint when scanning for free pages in get_page_from_freelist().
484  *
485  * 1) The BITMAP fullzones tracks which zones in a zonelist have come
486  *    up short of free memory since the last time (last_fullzone_zap)
487  *    we zero'd fullzones.
488  * 2) The array z_to_n[] maps each zone in the zonelist to its node
489  *    id, so that we can efficiently evaluate whether that node is
490  *    set in the current tasks mems_allowed.
491  *
492  * Both fullzones and z_to_n[] are one-to-one with the zonelist,
493  * indexed by a zones offset in the zonelist zones[] array.
494  *
495  * The get_page_from_freelist() routine does two scans.  During the
496  * first scan, we skip zones whose corresponding bit in 'fullzones'
497  * is set or whose corresponding node in current->mems_allowed (which
498  * comes from cpusets) is not set.  During the second scan, we bypass
499  * this zonelist_cache, to ensure we look methodically at each zone.
500  *
501  * Once per second, we zero out (zap) fullzones, forcing us to
502  * reconsider nodes that might have regained more free memory.
503  * The field last_full_zap is the time we last zapped fullzones.
504  *
505  * This mechanism reduces the amount of time we waste repeatedly
506  * reexaming zones for free memory when they just came up low on
507  * memory momentarilly ago.
508  *
509  * The zonelist_cache struct members logically belong in struct
510  * zonelist.  However, the mempolicy zonelists constructed for
511  * MPOL_BIND are intentionally variable length (and usually much
512  * shorter).  A general purpose mechanism for handling structs with
513  * multiple variable length members is more mechanism than we want
514  * here.  We resort to some special case hackery instead.
515  *
516  * The MPOL_BIND zonelists don't need this zonelist_cache (in good
517  * part because they are shorter), so we put the fixed length stuff
518  * at the front of the zonelist struct, ending in a variable length
519  * zones[], as is needed by MPOL_BIND.
520  *
521  * Then we put the optional zonelist cache on the end of the zonelist
522  * struct.  This optional stuff is found by a 'zlcache_ptr' pointer in
523  * the fixed length portion at the front of the struct.  This pointer
524  * both enables us to find the zonelist cache, and in the case of
525  * MPOL_BIND zonelists, (which will just set the zlcache_ptr to NULL)
526  * to know that the zonelist cache is not there.
527  *
528  * The end result is that struct zonelists come in two flavors:
529  *  1) The full, fixed length version, shown below, and
530  *  2) The custom zonelists for MPOL_BIND.
531  * The custom MPOL_BIND zonelists have a NULL zlcache_ptr and no zlcache.
532  *
533  * Even though there may be multiple CPU cores on a node modifying
534  * fullzones or last_full_zap in the same zonelist_cache at the same
535  * time, we don't lock it.  This is just hint data - if it is wrong now
536  * and then, the allocator will still function, perhaps a bit slower.
537  */
538
539
540 struct zonelist_cache {
541         unsigned short z_to_n[MAX_ZONES_PER_ZONELIST];          /* zone->nid */
542         DECLARE_BITMAP(fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);      /* zone full? */
543         unsigned long last_full_zap;            /* when last zap'd (jiffies) */
544 };
545 #else
546 #define MAX_ZONELISTS 1
547 struct zonelist_cache;
548 #endif
549
550 /*
551  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
552  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
553  */
554 struct zoneref {
555         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
556         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
557 };
558
559 /*
560  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
561  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
562  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
563  * priority.
564  *
565  * If zlcache_ptr is not NULL, then it is just the address of zlcache,
566  * as explained above.  If zlcache_ptr is NULL, there is no zlcache.
567  * *
568  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
569  * of the entry being read. Helper functions to access information given
570  * a struct zoneref are
571  *
572  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
573  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
574  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
575  */
576 struct zonelist {
577         struct zonelist_cache *zlcache_ptr;                  // NULL or &zlcache
578         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
579 #ifdef CONFIG_NUMA
580         struct zonelist_cache zlcache;                       // optional ...
581 #endif
582 };
583
584 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
585 struct node_active_region {
586         unsigned long start_pfn;
587         unsigned long end_pfn;
588         int nid;
589 };
590 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
591
592 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
593 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
594 extern struct page *mem_map;
595 #endif
596
597 /*
598  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM
599  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the
600  * zone denotes.
601  *
602  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
603  * it's memory layout.
604  *
605  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
606  * per-zone basis.
607  */
608 struct bootmem_data;
609 typedef struct pglist_data {
610         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
611         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
612         int nr_zones;
613 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
614         struct page *node_mem_map;
615 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
616         struct page_cgroup *node_page_cgroup;
617 #endif
618 #endif
619 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
620         struct bootmem_data *bdata;
621 #endif
622 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
623         /*
624          * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages
625          * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also
626          * guarantee that any pfn_valid() stays that way.
627          *
628          * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock.
629          */
630         spinlock_t node_size_lock;
631 #endif
632         unsigned long node_start_pfn;
633         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
634         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
635                                              range, including holes */
636         int node_id;
637         wait_queue_head_t kswapd_wait;
638         struct task_struct *kswapd;
639         int kswapd_max_order;
640 } pg_data_t;
641
642 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
643 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
644 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
645 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
646 #else
647 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
648 #endif
649 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
650
651 #include <linux/memory_hotplug.h>
652
653 extern struct mutex zonelists_mutex;
654 void get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
655                         unsigned long *free);
656 void build_all_zonelists(void *data);
657 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order);
658 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
659                 int classzone_idx, int alloc_flags);
660 enum memmap_context {
661         MEMMAP_EARLY,
662         MEMMAP_HOTPLUG,
663 };
664 extern int init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
665                                      unsigned long size,
666                                      enum memmap_context context);
667
668 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
669 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
670 #else
671 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
672 #endif
673
674 #ifdef CONFIG_NEED_NODE_MEMMAP_SIZE
675 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
676 #endif
677
678 /*
679  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
680  */
681 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
682
683 static inline int populated_zone(struct zone *zone)
684 {
685         return (!!zone->present_pages);
686 }
687
688 extern int movable_zone;
689
690 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
691 {
692 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
693         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
694 #else
695         return 0;
696 #endif
697 }
698
699 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
700 {
701 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
702         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
703                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
704 #else
705         return 0;
706 #endif
707 }
708
709 static inline int is_normal_idx(enum zone_type idx)
710 {
711         return (idx == ZONE_NORMAL);
712 }
713
714 /**
715  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a 
716  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
717  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
718  * @zone - pointer to struct zone variable
719  */
720 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
721 {
722 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
723         int zone_off = (char *)zone - (char *)zone->zone_pgdat->node_zones;
724         return zone_off == ZONE_HIGHMEM * sizeof(*zone) ||
725                (zone_off == ZONE_MOVABLE * sizeof(*zone) &&
726                 zone_movable_is_highmem());
727 #else
728         return 0;
729 #endif
730 }
731
732 static inline int is_normal(struct zone *zone)
733 {
734         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
735 }
736
737 static inline int is_dma32(struct zone *zone)
738 {
739 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
740         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
741 #else
742         return 0;
743 #endif
744 }
745
746 static inline int is_dma(struct zone *zone)
747 {
748 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
749         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
750 #else
751         return 0;
752 #endif
753 }
754
755 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
756 struct ctl_table;
757 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
758                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
759 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1];
760 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
761                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
762 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
763                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
764 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
765                         void __user *, size_t *, loff_t *);
766 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
767                         void __user *, size_t *, loff_t *);
768
769 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
770                         void __user *, size_t *, loff_t *);
771 extern char numa_zonelist_order[];
772 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16      /* string buffer size */
773
774 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
775
776 extern struct pglist_data contig_page_data;
777 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
778 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
779
780 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
781
782 #include <asm/mmzone.h>
783
784 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
785
786 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
787 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
788 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
789
790 /**
791  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
792  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
793  */
794 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
795         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
796              pgdat;                                     \
797              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
798 /**
799  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
800  * @zone - pointer to struct zone variable
801  *
802  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
803  * fills it in.
804  */
805 #define for_each_zone(zone)                             \
806         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
807              zone;                                      \
808              zone = next_zone(zone))
809
810 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
811         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
812              zone;                                      \
813              zone = next_zone(zone))                    \
814                 if (!populated_zone(zone))              \
815                         ; /* do nothing */              \
816                 else
817
818 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
819 {
820         return zoneref->zone;
821 }
822
823 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
824 {
825         return zoneref->zone_idx;
826 }
827
828 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
829 {
830 #ifdef CONFIG_NUMA
831         /* zone_to_nid not available in this context */
832         return zoneref->zone->node;
833 #else
834         return 0;
835 #endif /* CONFIG_NUMA */
836 }
837
838 /**
839  * 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
840  * @z - The cursor used as a starting point for the search
841  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
842  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
843  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
844  *
845  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
846  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
847  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
848  * being examined. It should be advanced by one before calling
849  * next_zones_zonelist again.
850  */
851 struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
852                                         enum zone_type highest_zoneidx,
853                                         nodemask_t *nodes,
854                                         struct zone **zone);
855
856 /**
857  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
858  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
859  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
860  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
861  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
862  *
863  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
864  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
865  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
866  * one before calling.
867  */
868 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
869                                         enum zone_type highest_zoneidx,
870                                         nodemask_t *nodes,
871                                         struct zone **zone)
872 {
873         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs, highest_zoneidx, nodes,
874                                                                 zone);
875 }
876
877 /**
878  * 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
879  * @zone - The current zone in the iterator
880  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
881  * @zlist - The zonelist being iterated
882  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
883  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
884  *
885  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
886  * within a given nodemask
887  */
888 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
889         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask, &zone); \
890                 zone;                                                   \
891                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask, &zone)) \
892
893 /**
894  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
895  * @zone - The current zone in the iterator
896  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
897  * @zlist - The zonelist being iterated
898  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
899  *
900  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
901  */
902 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
903         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
904
905 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
906 #include <asm/sparsemem.h>
907 #endif
908
909 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
910         !defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
911 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
912 {
913         return 0;
914 }
915 #endif
916
917 #ifdef CONFIG_FLATMEM
918 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
919 #endif
920
921 #define pfn_to_section_nr(pfn) ((pfn) >> PFN_SECTION_SHIFT)
922 #define section_nr_to_pfn(sec) ((sec) << PFN_SECTION_SHIFT)
923
924 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
925
926 /*
927  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
928  *
929  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
930  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
931  */
932 #define SECTIONS_SHIFT          (MAX_PHYSMEM_BITS - SECTION_SIZE_BITS)
933
934 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
935 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
936
937 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
938
939 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
940 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
941
942 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
943         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
944
945 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
946 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
947 #endif
948
949 struct page;
950 struct page_cgroup;
951 struct mem_section {
952         /*
953          * This is, logically, a pointer to an array of struct
954          * pages.  However, it is stored with some other magic.
955          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
956          *
957          * Additionally during early boot we encode node id of
958          * the location of the section here to guide allocation.
959          * (see sparse.c::memory_present())
960          *
961          * Making it a UL at least makes someone do a cast
962          * before using it wrong.
963          */
964         unsigned long section_mem_map;
965
966         /* See declaration of similar field in struct zone */
967         unsigned long *pageblock_flags;
968 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
969         /*
970          * If !SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_cgroup pointer. We use
971          * section. (see memcontrol.h/page_cgroup.h about this.)
972          */
973         struct page_cgroup *page_cgroup;
974         unsigned long pad;
975 #endif
976 };
977
978 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
979 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
980 #else
981 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
982 #endif
983
984 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
985 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
986 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
987
988 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
989 extern struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS];
990 #else
991 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
992 #endif
993
994 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
995 {
996         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
997                 return NULL;
998         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
999 }
1000 extern int __section_nr(struct mem_section* ms);
1001 extern unsigned long usemap_size(void);
1002
1003 /*
1004  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1005  * a little bit of information.  There should be at least
1006  * 3 bits here due to 32-bit alignment.
1007  */
1008 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1009 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1010 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<2)
1011 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1012 #define SECTION_NID_SHIFT       2
1013
1014 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1015 {
1016         unsigned long map = section->section_mem_map;
1017         map &= SECTION_MAP_MASK;
1018         return (struct page *)map;
1019 }
1020
1021 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1022 {
1023         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1024 }
1025
1026 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1027 {
1028         return present_section(__nr_to_section(nr));
1029 }
1030
1031 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1032 {
1033         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1034 }
1035
1036 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1037 {
1038         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1039 }
1040
1041 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1042 {
1043         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1044 }
1045
1046 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1047 {
1048         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1049                 return 0;
1050         return valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1051 }
1052
1053 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1054 {
1055         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1056                 return 0;
1057         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1058 }
1059
1060 /*
1061  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1062  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1063  * this restriction.
1064  */
1065 #ifdef CONFIG_NUMA
1066 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1067 ({                                                                      \
1068         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1069         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1070 })
1071 #else
1072 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1073 #endif
1074
1075 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1076 void sparse_init(void);
1077 #else
1078 #define sparse_init()   do {} while (0)
1079 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1080 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1081
1082 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1083 bool early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int nid);
1084 #else
1085 #define early_pfn_in_nid(pfn, nid)      (1)
1086 #endif
1087
1088 #ifndef early_pfn_valid
1089 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1090 #endif
1091
1092 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1093 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
1094
1095 /*
1096  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1097  * need to check pfn validility within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1098  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1099  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1100  */
1101 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1102 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1103 #else
1104 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1105 #endif
1106
1107 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1108 /*
1109  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1110  * associated with it or not. In FLATMEM, it is expected that holes always
1111  * have valid memmap as long as there is valid PFNs either side of the hole.
1112  * In SPARSEMEM, it is assumed that a valid section has a memmap for the
1113  * entire section.
1114  *
1115  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1116  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1117  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1118  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1119  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1120  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1121  * of the full memmap are extremely rare.
1122  */
1123 int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1124                                         struct page *page, struct zone *zone);
1125 #else
1126 static inline int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1127                                         struct page *page, struct zone *zone)
1128 {
1129         return 1;
1130 }
1131 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1132
1133 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1134 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1135 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */