9c50309b30a1483b7fbca1611814421d231e2e08
[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 <linux/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_RESERVE       3
42 #define MIGRATE_ISOLATE       4 /* can't allocate from here */
43 #define MIGRATE_TYPES         5
44
45 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
46         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
47                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
48
49 extern int page_group_by_mobility_disabled;
50
51 static inline int get_pageblock_migratetype(struct page *page)
52 {
53         return get_pageblock_flags_group(page, PB_migrate, PB_migrate_end);
54 }
55
56 struct free_area {
57         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
58         unsigned long           nr_free;
59 };
60
61 struct pglist_data;
62
63 /*
64  * zone->lock and zone->lru_lock are two of the hottest locks in the kernel.
65  * So add a wild amount of padding here to ensure that they fall into separate
66  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
67  * consumption is not a concern here.
68  */
69 #if defined(CONFIG_SMP)
70 struct zone_padding {
71         char x[0];
72 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
73 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
74 #else
75 #define ZONE_PADDING(name)
76 #endif
77
78 enum zone_stat_item {
79         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
80         NR_FREE_PAGES,
81         NR_LRU_BASE,
82         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
83         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
84         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
85         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
86         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
87         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
88         NR_ANON_PAGES,  /* Mapped anonymous pages */
89         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
90                            only modified from process context */
91         NR_FILE_PAGES,
92         NR_FILE_DIRTY,
93         NR_WRITEBACK,
94         NR_SLAB_RECLAIMABLE,
95         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
96         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
97         NR_KERNEL_STACK,
98         /* Second 128 byte cacheline */
99         NR_UNSTABLE_NFS,        /* NFS unstable pages */
100         NR_BOUNCE,
101         NR_VMSCAN_WRITE,
102         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
103         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
104         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
105         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
106 #ifdef CONFIG_NUMA
107         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
108         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
109         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
110         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
111         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
112         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
113 #endif
114         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
115
116 /*
117  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
118  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
119  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
120  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
121  *
122  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
123  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
124  */
125 #define LRU_BASE 0
126 #define LRU_ACTIVE 1
127 #define LRU_FILE 2
128
129 enum lru_list {
130         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
131         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
132         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
133         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
134         LRU_UNEVICTABLE,
135         NR_LRU_LISTS
136 };
137
138 #define for_each_lru(l) for (l = 0; l < NR_LRU_LISTS; l++)
139
140 #define for_each_evictable_lru(l) for (l = 0; l <= LRU_ACTIVE_FILE; l++)
141
142 static inline int is_file_lru(enum lru_list l)
143 {
144         return (l == LRU_INACTIVE_FILE || l == LRU_ACTIVE_FILE);
145 }
146
147 static inline int is_active_lru(enum lru_list l)
148 {
149         return (l == LRU_ACTIVE_ANON || l == LRU_ACTIVE_FILE);
150 }
151
152 static inline int is_unevictable_lru(enum lru_list l)
153 {
154         return (l == LRU_UNEVICTABLE);
155 }
156
157 enum zone_watermarks {
158         WMARK_MIN,
159         WMARK_LOW,
160         WMARK_HIGH,
161         NR_WMARK
162 };
163
164 #define min_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_MIN])
165 #define low_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_LOW])
166 #define high_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_HIGH])
167
168 struct per_cpu_pages {
169         int count;              /* number of pages in the list */
170         int high;               /* high watermark, emptying needed */
171         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
172         struct list_head list;  /* the list of pages */
173 };
174
175 struct per_cpu_pageset {
176         struct per_cpu_pages pcp;
177 #ifdef CONFIG_NUMA
178         s8 expire;
179 #endif
180 #ifdef CONFIG_SMP
181         s8 stat_threshold;
182         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
183 #endif
184 } ____cacheline_aligned_in_smp;
185
186 #ifdef CONFIG_NUMA
187 #define zone_pcp(__z, __cpu) ((__z)->pageset[(__cpu)])
188 #else
189 #define zone_pcp(__z, __cpu) (&(__z)->pageset[(__cpu)])
190 #endif
191
192 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
193
194 enum zone_type {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196         /*
197          * ZONE_DMA is used when there are devices that are not able
198          * to do DMA to all of addressable memory (ZONE_NORMAL). Then we
199          * carve out the portion of memory that is needed for these devices.
200          * The range is arch specific.
201          *
202          * Some examples
203          *
204          * Architecture         Limit
205          * ---------------------------
206          * parisc, ia64, sparc  <4G
207          * s390                 <2G
208          * arm                  Various
209          * alpha                Unlimited or 0-16MB.
210          *
211          * i386, x86_64 and multiple other arches
212          *                      <16M.
213          */
214         ZONE_DMA,
215 #endif
216 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
217         /*
218          * x86_64 needs two ZONE_DMAs because it supports devices that are
219          * only able to do DMA to the lower 16M but also 32 bit devices that
220          * can only do DMA areas below 4G.
221          */
222         ZONE_DMA32,
223 #endif
224         /*
225          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
226          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
227          * transfers to all addressable memory.
228          */
229         ZONE_NORMAL,
230 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
231         /*
232          * A memory area that is only addressable by the kernel through
233          * mapping portions into its own address space. This is for example
234          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
235          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
236          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
237          * access.
238          */
239         ZONE_HIGHMEM,
240 #endif
241         ZONE_MOVABLE,
242         __MAX_NR_ZONES
243 };
244
245 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
246
247 /*
248  * When a memory allocation must conform to specific limitations (such
249  * as being suitable for DMA) the caller will pass in hints to the
250  * allocator in the gfp_mask, in the zone modifier bits.  These bits
251  * are used to select a priority ordered list of memory zones which
252  * match the requested limits. See gfp_zone() in include/linux/gfp.h
253  */
254
255 #if MAX_NR_ZONES < 2
256 #define ZONES_SHIFT 0
257 #elif MAX_NR_ZONES <= 2
258 #define ZONES_SHIFT 1
259 #elif MAX_NR_ZONES <= 4
260 #define ZONES_SHIFT 2
261 #else
262 #error ZONES_SHIFT -- too many zones configured adjust calculation
263 #endif
264
265 struct zone_reclaim_stat {
266         /*
267          * The pageout code in vmscan.c keeps track of how many of the
268          * mem/swap backed and file backed pages are refeferenced.
269          * The higher the rotated/scanned ratio, the more valuable
270          * that cache is.
271          *
272          * The anon LRU stats live in [0], file LRU stats in [1]
273          */
274         unsigned long           recent_rotated[2];
275         unsigned long           recent_scanned[2];
276 };
277
278 struct zone {
279         /* Fields commonly accessed by the page allocator */
280
281         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
282         unsigned long watermark[NR_WMARK];
283
284         /*
285          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be freeable
286          * or/and it will be released eventually, so to avoid totally wasting several
287          * GB of ram we must reserve some of the lower zone memory (otherwise we risk
288          * to run OOM on the lower zones despite there's tons of freeable ram
289          * on the higher zones). This array is recalculated at runtime if the
290          * sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl changes.
291          */
292         unsigned long           lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
293
294 #ifdef CONFIG_NUMA
295         int node;
296         /*
297          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
298          */
299         unsigned long           min_unmapped_pages;
300         unsigned long           min_slab_pages;
301         struct per_cpu_pageset  *pageset[NR_CPUS];
302 #else
303         struct per_cpu_pageset  pageset[NR_CPUS];
304 #endif
305         /*
306          * free areas of different sizes
307          */
308         spinlock_t              lock;
309 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
310         /* see spanned/present_pages for more description */
311         seqlock_t               span_seqlock;
312 #endif
313         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
314
315 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
316         /*
317          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
318          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
319          */
320         unsigned long           *pageblock_flags;
321 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
322
323
324         ZONE_PADDING(_pad1_)
325
326         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
327         spinlock_t              lru_lock;       
328         struct zone_lru {
329                 struct list_head list;
330                 unsigned long nr_saved_scan;    /* accumulated for batching */
331         } lru[NR_LRU_LISTS];
332
333         struct zone_reclaim_stat reclaim_stat;
334
335         unsigned long           pages_scanned;     /* since last reclaim */
336         unsigned long           flags;             /* zone flags, see below */
337
338         /* Zone statistics */
339         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
340
341         /*
342          * prev_priority holds the scanning priority for this zone.  It is
343          * defined as the scanning priority at which we achieved our reclaim
344          * target at the previous try_to_free_pages() or balance_pgdat()
345          * invokation.
346          *
347          * We use prev_priority as a measure of how much stress page reclaim is
348          * under - it drives the swappiness decision: whether to unmap mapped
349          * pages.
350          *
351          * Access to both this field is quite racy even on uniprocessor.  But
352          * it is expected to average out OK.
353          */
354         int prev_priority;
355
356         /*
357          * The target ratio of ACTIVE_ANON to INACTIVE_ANON pages on
358          * this zone's LRU.  Maintained by the pageout code.
359          */
360         unsigned int inactive_ratio;
361
362
363         ZONE_PADDING(_pad2_)
364         /* Rarely used or read-mostly fields */
365
366         /*
367          * wait_table           -- the array holding the hash table
368          * wait_table_hash_nr_entries   -- the size of the hash table array
369          * wait_table_bits      -- wait_table_size == (1 << wait_table_bits)
370          *
371          * The purpose of all these is to keep track of the people
372          * waiting for a page to become available and make them
373          * runnable again when possible. The trouble is that this
374          * consumes a lot of space, especially when so few things
375          * wait on pages at a given time. So instead of using
376          * per-page waitqueues, we use a waitqueue hash table.
377          *
378          * The bucket discipline is to sleep on the same queue when
379          * colliding and wake all in that wait queue when removing.
380          * When something wakes, it must check to be sure its page is
381          * truly available, a la thundering herd. The cost of a
382          * collision is great, but given the expected load of the
383          * table, they should be so rare as to be outweighed by the
384          * benefits from the saved space.
385          *
386          * __wait_on_page_locked() and unlock_page() in mm/filemap.c, are the
387          * primary users of these fields, and in mm/page_alloc.c
388          * free_area_init_core() performs the initialization of them.
389          */
390         wait_queue_head_t       * wait_table;
391         unsigned long           wait_table_hash_nr_entries;
392         unsigned long           wait_table_bits;
393
394         /*
395          * Discontig memory support fields.
396          */
397         struct pglist_data      *zone_pgdat;
398         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
399         unsigned long           zone_start_pfn;
400
401         /*
402          * zone_start_pfn, spanned_pages and present_pages are all
403          * protected by span_seqlock.  It is a seqlock because it has
404          * to be read outside of zone->lock, and it is done in the main
405          * allocator path.  But, it is written quite infrequently.
406          *
407          * The lock is declared along with zone->lock because it is
408          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
409          * give them a chance of being in the same cacheline.
410          */
411         unsigned long           spanned_pages;  /* total size, including holes */
412         unsigned long           present_pages;  /* amount of memory (excluding holes) */
413
414         /*
415          * rarely used fields:
416          */
417         const char              *name;
418 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
419
420 typedef enum {
421         ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE,         /* all pages pinned */
422         ZONE_RECLAIM_LOCKED,            /* prevents concurrent reclaim */
423         ZONE_OOM_LOCKED,                /* zone is in OOM killer zonelist */
424 } zone_flags_t;
425
426 static inline void zone_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
427 {
428         set_bit(flag, &zone->flags);
429 }
430
431 static inline int zone_test_and_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
432 {
433         return test_and_set_bit(flag, &zone->flags);
434 }
435
436 static inline void zone_clear_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
437 {
438         clear_bit(flag, &zone->flags);
439 }
440
441 static inline int zone_is_all_unreclaimable(const struct zone *zone)
442 {
443         return test_bit(ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE, &zone->flags);
444 }
445
446 static inline int zone_is_reclaim_locked(const struct zone *zone)
447 {
448         return test_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
449 }
450
451 static inline int zone_is_oom_locked(const struct zone *zone)
452 {
453         return test_bit(ZONE_OOM_LOCKED, &zone->flags);
454 }
455
456 /*
457  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
458  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
459  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
460  */
461 #define DEF_PRIORITY 12
462
463 /* Maximum number of zones on a zonelist */
464 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
465
466 #ifdef CONFIG_NUMA
467
468 /*
469  * The NUMA zonelists are doubled becausse we need zonelists that restrict the
470  * allocations to a single node for GFP_THISNODE.
471  *
472  * [0]  : Zonelist with fallback
473  * [1]  : No fallback (GFP_THISNODE)
474  */
475 #define MAX_ZONELISTS 2
476
477
478 /*
479  * We cache key information from each zonelist for smaller cache
480  * footprint when scanning for free pages in get_page_from_freelist().
481  *
482  * 1) The BITMAP fullzones tracks which zones in a zonelist have come
483  *    up short of free memory since the last time (last_fullzone_zap)
484  *    we zero'd fullzones.
485  * 2) The array z_to_n[] maps each zone in the zonelist to its node
486  *    id, so that we can efficiently evaluate whether that node is
487  *    set in the current tasks mems_allowed.
488  *
489  * Both fullzones and z_to_n[] are one-to-one with the zonelist,
490  * indexed by a zones offset in the zonelist zones[] array.
491  *
492  * The get_page_from_freelist() routine does two scans.  During the
493  * first scan, we skip zones whose corresponding bit in 'fullzones'
494  * is set or whose corresponding node in current->mems_allowed (which
495  * comes from cpusets) is not set.  During the second scan, we bypass
496  * this zonelist_cache, to ensure we look methodically at each zone.
497  *
498  * Once per second, we zero out (zap) fullzones, forcing us to
499  * reconsider nodes that might have regained more free memory.
500  * The field last_full_zap is the time we last zapped fullzones.
501  *
502  * This mechanism reduces the amount of time we waste repeatedly
503  * reexaming zones for free memory when they just came up low on
504  * memory momentarilly ago.
505  *
506  * The zonelist_cache struct members logically belong in struct
507  * zonelist.  However, the mempolicy zonelists constructed for
508  * MPOL_BIND are intentionally variable length (and usually much
509  * shorter).  A general purpose mechanism for handling structs with
510  * multiple variable length members is more mechanism than we want
511  * here.  We resort to some special case hackery instead.
512  *
513  * The MPOL_BIND zonelists don't need this zonelist_cache (in good
514  * part because they are shorter), so we put the fixed length stuff
515  * at the front of the zonelist struct, ending in a variable length
516  * zones[], as is needed by MPOL_BIND.
517  *
518  * Then we put the optional zonelist cache on the end of the zonelist
519  * struct.  This optional stuff is found by a 'zlcache_ptr' pointer in
520  * the fixed length portion at the front of the struct.  This pointer
521  * both enables us to find the zonelist cache, and in the case of
522  * MPOL_BIND zonelists, (which will just set the zlcache_ptr to NULL)
523  * to know that the zonelist cache is not there.
524  *
525  * The end result is that struct zonelists come in two flavors:
526  *  1) The full, fixed length version, shown below, and
527  *  2) The custom zonelists for MPOL_BIND.
528  * The custom MPOL_BIND zonelists have a NULL zlcache_ptr and no zlcache.
529  *
530  * Even though there may be multiple CPU cores on a node modifying
531  * fullzones or last_full_zap in the same zonelist_cache at the same
532  * time, we don't lock it.  This is just hint data - if it is wrong now
533  * and then, the allocator will still function, perhaps a bit slower.
534  */
535
536
537 struct zonelist_cache {
538         unsigned short z_to_n[MAX_ZONES_PER_ZONELIST];          /* zone->nid */
539         DECLARE_BITMAP(fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);      /* zone full? */
540         unsigned long last_full_zap;            /* when last zap'd (jiffies) */
541 };
542 #else
543 #define MAX_ZONELISTS 1
544 struct zonelist_cache;
545 #endif
546
547 /*
548  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
549  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
550  */
551 struct zoneref {
552         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
553         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
554 };
555
556 /*
557  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
558  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
559  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
560  * priority.
561  *
562  * If zlcache_ptr is not NULL, then it is just the address of zlcache,
563  * as explained above.  If zlcache_ptr is NULL, there is no zlcache.
564  * *
565  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
566  * of the entry being read. Helper functions to access information given
567  * a struct zoneref are
568  *
569  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
570  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
571  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
572  */
573 struct zonelist {
574         struct zonelist_cache *zlcache_ptr;                  // NULL or &zlcache
575         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
576 #ifdef CONFIG_NUMA
577         struct zonelist_cache zlcache;                       // optional ...
578 #endif
579 };
580
581 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
582 struct node_active_region {
583         unsigned long start_pfn;
584         unsigned long end_pfn;
585         int nid;
586 };
587 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
588
589 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
590 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
591 extern struct page *mem_map;
592 #endif
593
594 /*
595  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM
596  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the
597  * zone denotes.
598  *
599  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
600  * it's memory layout.
601  *
602  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
603  * per-zone basis.
604  */
605 struct bootmem_data;
606 typedef struct pglist_data {
607         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
608         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
609         int nr_zones;
610 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
611         struct page *node_mem_map;
612 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
613         struct page_cgroup *node_page_cgroup;
614 #endif
615 #endif
616         struct bootmem_data *bdata;
617 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
618         /*
619          * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages
620          * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also
621          * guarantee that any pfn_valid() stays that way.
622          *
623          * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock.
624          */
625         spinlock_t node_size_lock;
626 #endif
627         unsigned long node_start_pfn;
628         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
629         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
630                                              range, including holes */
631         int node_id;
632         wait_queue_head_t kswapd_wait;
633         struct task_struct *kswapd;
634         int kswapd_max_order;
635 } pg_data_t;
636
637 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
638 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
639 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
640 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
641 #else
642 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
643 #endif
644 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
645
646 #include <linux/memory_hotplug.h>
647
648 void get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
649                         unsigned long *free);
650 void build_all_zonelists(void);
651 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order);
652 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
653                 int classzone_idx, int alloc_flags);
654 enum memmap_context {
655         MEMMAP_EARLY,
656         MEMMAP_HOTPLUG,
657 };
658 extern int init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
659                                      unsigned long size,
660                                      enum memmap_context context);
661
662 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
663 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
664 #else
665 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
666 #endif
667
668 #ifdef CONFIG_NEED_NODE_MEMMAP_SIZE
669 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
670 #endif
671
672 /*
673  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
674  */
675 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
676
677 static inline int populated_zone(struct zone *zone)
678 {
679         return (!!zone->present_pages);
680 }
681
682 extern int movable_zone;
683
684 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
685 {
686 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
687         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
688 #else
689         return 0;
690 #endif
691 }
692
693 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
694 {
695 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
696         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
697                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
698 #else
699         return 0;
700 #endif
701 }
702
703 static inline int is_normal_idx(enum zone_type idx)
704 {
705         return (idx == ZONE_NORMAL);
706 }
707
708 /**
709  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a 
710  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
711  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
712  * @zone - pointer to struct zone variable
713  */
714 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
715 {
716 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
717         int zone_off = (char *)zone - (char *)zone->zone_pgdat->node_zones;
718         return zone_off == ZONE_HIGHMEM * sizeof(*zone) ||
719                (zone_off == ZONE_MOVABLE * sizeof(*zone) &&
720                 zone_movable_is_highmem());
721 #else
722         return 0;
723 #endif
724 }
725
726 static inline int is_normal(struct zone *zone)
727 {
728         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
729 }
730
731 static inline int is_dma32(struct zone *zone)
732 {
733 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
734         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
735 #else
736         return 0;
737 #endif
738 }
739
740 static inline int is_dma(struct zone *zone)
741 {
742 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
743         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
744 #else
745         return 0;
746 #endif
747 }
748
749 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
750 struct ctl_table;
751 struct file;
752 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *, 
753                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
754 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1];
755 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *,
756                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
757 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *,
758                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
759 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
760                         struct file *, void __user *, size_t *, loff_t *);
761 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
762                         struct file *, void __user *, size_t *, loff_t *);
763
764 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
765                         struct file *, void __user *, size_t *, loff_t *);
766 extern char numa_zonelist_order[];
767 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16      /* string buffer size */
768
769 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
770
771 extern struct pglist_data contig_page_data;
772 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
773 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
774
775 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
776
777 #include <asm/mmzone.h>
778
779 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
780
781 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
782 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
783 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
784
785 /**
786  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
787  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
788  */
789 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
790         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
791              pgdat;                                     \
792              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
793 /**
794  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
795  * @zone - pointer to struct zone variable
796  *
797  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
798  * fills it in.
799  */
800 #define for_each_zone(zone)                             \
801         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
802              zone;                                      \
803              zone = next_zone(zone))
804
805 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
806         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
807              zone;                                      \
808              zone = next_zone(zone))                    \
809                 if (!populated_zone(zone))              \
810                         ; /* do nothing */              \
811                 else
812
813 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
814 {
815         return zoneref->zone;
816 }
817
818 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
819 {
820         return zoneref->zone_idx;
821 }
822
823 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
824 {
825 #ifdef CONFIG_NUMA
826         /* zone_to_nid not available in this context */
827         return zoneref->zone->node;
828 #else
829         return 0;
830 #endif /* CONFIG_NUMA */
831 }
832
833 /**
834  * 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
835  * @z - The cursor used as a starting point for the search
836  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
837  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
838  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
839  *
840  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
841  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
842  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
843  * being examined. It should be advanced by one before calling
844  * next_zones_zonelist again.
845  */
846 struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
847                                         enum zone_type highest_zoneidx,
848                                         nodemask_t *nodes,
849                                         struct zone **zone);
850
851 /**
852  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
853  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
854  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
855  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
856  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
857  *
858  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
859  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
860  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
861  * one before calling.
862  */
863 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
864                                         enum zone_type highest_zoneidx,
865                                         nodemask_t *nodes,
866                                         struct zone **zone)
867 {
868         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs, highest_zoneidx, nodes,
869                                                                 zone);
870 }
871
872 /**
873  * 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
874  * @zone - The current zone in the iterator
875  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
876  * @zlist - The zonelist being iterated
877  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
878  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
879  *
880  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
881  * within a given nodemask
882  */
883 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
884         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask, &zone); \
885                 zone;                                                   \
886                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask, &zone)) \
887
888 /**
889  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
890  * @zone - The current zone in the iterator
891  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
892  * @zlist - The zonelist being iterated
893  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
894  *
895  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
896  */
897 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
898         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
899
900 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
901 #include <asm/sparsemem.h>
902 #endif
903
904 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
905         !defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
906 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
907 {
908         return 0;
909 }
910 #endif
911
912 #ifdef CONFIG_FLATMEM
913 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
914 #endif
915
916 #define pfn_to_section_nr(pfn) ((pfn) >> PFN_SECTION_SHIFT)
917 #define section_nr_to_pfn(sec) ((sec) << PFN_SECTION_SHIFT)
918
919 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
920
921 /*
922  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
923  *
924  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
925  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
926  */
927 #define SECTIONS_SHIFT          (MAX_PHYSMEM_BITS - SECTION_SIZE_BITS)
928
929 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
930 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
931
932 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
933
934 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
935 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
936
937 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
938         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
939
940 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
941 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
942 #endif
943
944 struct page;
945 struct page_cgroup;
946 struct mem_section {
947         /*
948          * This is, logically, a pointer to an array of struct
949          * pages.  However, it is stored with some other magic.
950          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
951          *
952          * Additionally during early boot we encode node id of
953          * the location of the section here to guide allocation.
954          * (see sparse.c::memory_present())
955          *
956          * Making it a UL at least makes someone do a cast
957          * before using it wrong.
958          */
959         unsigned long section_mem_map;
960
961         /* See declaration of similar field in struct zone */
962         unsigned long *pageblock_flags;
963 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
964         /*
965          * If !SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_cgroup pointer. We use
966          * section. (see memcontrol.h/page_cgroup.h about this.)
967          */
968         struct page_cgroup *page_cgroup;
969         unsigned long pad;
970 #endif
971 };
972
973 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
974 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
975 #else
976 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
977 #endif
978
979 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
980 #define NR_SECTION_ROOTS        (NR_MEM_SECTIONS / SECTIONS_PER_ROOT)
981 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
982
983 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
984 extern struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS];
985 #else
986 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
987 #endif
988
989 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
990 {
991         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
992                 return NULL;
993         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
994 }
995 extern int __section_nr(struct mem_section* ms);
996 extern unsigned long usemap_size(void);
997
998 /*
999  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1000  * a little bit of information.  There should be at least
1001  * 3 bits here due to 32-bit alignment.
1002  */
1003 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1004 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1005 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<2)
1006 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1007 #define SECTION_NID_SHIFT       2
1008
1009 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1010 {
1011         unsigned long map = section->section_mem_map;
1012         map &= SECTION_MAP_MASK;
1013         return (struct page *)map;
1014 }
1015
1016 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1017 {
1018         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1019 }
1020
1021 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1022 {
1023         return present_section(__nr_to_section(nr));
1024 }
1025
1026 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1027 {
1028         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1029 }
1030
1031 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1032 {
1033         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1034 }
1035
1036 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1037 {
1038         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1039 }
1040
1041 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1042 {
1043         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1044                 return 0;
1045         return valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1046 }
1047
1048 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1049 {
1050         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1051                 return 0;
1052         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1053 }
1054
1055 /*
1056  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1057  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1058  * this restriction.
1059  */
1060 #ifdef CONFIG_NUMA
1061 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1062 ({                                                                      \
1063         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1064         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1065 })
1066 #else
1067 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1068 #endif
1069
1070 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1071 void sparse_init(void);
1072 #else
1073 #define sparse_init()   do {} while (0)
1074 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1075 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1076
1077 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1078 bool early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int nid);
1079 #else
1080 #define early_pfn_in_nid(pfn, nid)      (1)
1081 #endif
1082
1083 #ifndef early_pfn_valid
1084 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1085 #endif
1086
1087 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1088 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
1089
1090 /*
1091  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1092  * need to check pfn validility within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1093  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1094  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1095  */
1096 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1097 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1098 #else
1099 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1100 #endif
1101
1102 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1103 /*
1104  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1105  * associated with it or not. In FLATMEM, it is expected that holes always
1106  * have valid memmap as long as there is valid PFNs either side of the hole.
1107  * In SPARSEMEM, it is assumed that a valid section has a memmap for the
1108  * entire section.
1109  *
1110  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1111  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1112  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1113  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1114  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1115  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1116  * of the full memmap are extremely rare.
1117  */
1118 int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1119                                         struct page *page, struct zone *zone);
1120 #else
1121 static inline int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1122                                         struct page *page, struct zone *zone)
1123 {
1124         return 1;
1125 }
1126 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1127
1128 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1129 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1130 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */