mm: do batched scans for mem_cgroup
[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          * accumulated for batching
279          */
280         unsigned long           nr_saved_scan[NR_LRU_LISTS];
281 };
282
283 struct zone {
284         /* Fields commonly accessed by the page allocator */
285
286         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
287         unsigned long watermark[NR_WMARK];
288
289         /*
290          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be freeable
291          * or/and it will be released eventually, so to avoid totally wasting several
292          * GB of ram we must reserve some of the lower zone memory (otherwise we risk
293          * to run OOM on the lower zones despite there's tons of freeable ram
294          * on the higher zones). This array is recalculated at runtime if the
295          * sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl changes.
296          */
297         unsigned long           lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
298
299 #ifdef CONFIG_NUMA
300         int node;
301         /*
302          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
303          */
304         unsigned long           min_unmapped_pages;
305         unsigned long           min_slab_pages;
306         struct per_cpu_pageset  *pageset[NR_CPUS];
307 #else
308         struct per_cpu_pageset  pageset[NR_CPUS];
309 #endif
310         /*
311          * free areas of different sizes
312          */
313         spinlock_t              lock;
314 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
315         /* see spanned/present_pages for more description */
316         seqlock_t               span_seqlock;
317 #endif
318         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
319
320 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
321         /*
322          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
323          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
324          */
325         unsigned long           *pageblock_flags;
326 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
327
328
329         ZONE_PADDING(_pad1_)
330
331         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
332         spinlock_t              lru_lock;       
333         struct zone_lru {
334                 struct list_head list;
335         } lru[NR_LRU_LISTS];
336
337         struct zone_reclaim_stat reclaim_stat;
338
339         unsigned long           pages_scanned;     /* since last reclaim */
340         unsigned long           flags;             /* zone flags, see below */
341
342         /* Zone statistics */
343         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
344
345         /*
346          * prev_priority holds the scanning priority for this zone.  It is
347          * defined as the scanning priority at which we achieved our reclaim
348          * target at the previous try_to_free_pages() or balance_pgdat()
349          * invokation.
350          *
351          * We use prev_priority as a measure of how much stress page reclaim is
352          * under - it drives the swappiness decision: whether to unmap mapped
353          * pages.
354          *
355          * Access to both this field is quite racy even on uniprocessor.  But
356          * it is expected to average out OK.
357          */
358         int prev_priority;
359
360         /*
361          * The target ratio of ACTIVE_ANON to INACTIVE_ANON pages on
362          * this zone's LRU.  Maintained by the pageout code.
363          */
364         unsigned int inactive_ratio;
365
366
367         ZONE_PADDING(_pad2_)
368         /* Rarely used or read-mostly fields */
369
370         /*
371          * wait_table           -- the array holding the hash table
372          * wait_table_hash_nr_entries   -- the size of the hash table array
373          * wait_table_bits      -- wait_table_size == (1 << wait_table_bits)
374          *
375          * The purpose of all these is to keep track of the people
376          * waiting for a page to become available and make them
377          * runnable again when possible. The trouble is that this
378          * consumes a lot of space, especially when so few things
379          * wait on pages at a given time. So instead of using
380          * per-page waitqueues, we use a waitqueue hash table.
381          *
382          * The bucket discipline is to sleep on the same queue when
383          * colliding and wake all in that wait queue when removing.
384          * When something wakes, it must check to be sure its page is
385          * truly available, a la thundering herd. The cost of a
386          * collision is great, but given the expected load of the
387          * table, they should be so rare as to be outweighed by the
388          * benefits from the saved space.
389          *
390          * __wait_on_page_locked() and unlock_page() in mm/filemap.c, are the
391          * primary users of these fields, and in mm/page_alloc.c
392          * free_area_init_core() performs the initialization of them.
393          */
394         wait_queue_head_t       * wait_table;
395         unsigned long           wait_table_hash_nr_entries;
396         unsigned long           wait_table_bits;
397
398         /*
399          * Discontig memory support fields.
400          */
401         struct pglist_data      *zone_pgdat;
402         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
403         unsigned long           zone_start_pfn;
404
405         /*
406          * zone_start_pfn, spanned_pages and present_pages are all
407          * protected by span_seqlock.  It is a seqlock because it has
408          * to be read outside of zone->lock, and it is done in the main
409          * allocator path.  But, it is written quite infrequently.
410          *
411          * The lock is declared along with zone->lock because it is
412          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
413          * give them a chance of being in the same cacheline.
414          */
415         unsigned long           spanned_pages;  /* total size, including holes */
416         unsigned long           present_pages;  /* amount of memory (excluding holes) */
417
418         /*
419          * rarely used fields:
420          */
421         const char              *name;
422 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
423
424 typedef enum {
425         ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE,         /* all pages pinned */
426         ZONE_RECLAIM_LOCKED,            /* prevents concurrent reclaim */
427         ZONE_OOM_LOCKED,                /* zone is in OOM killer zonelist */
428 } zone_flags_t;
429
430 static inline void zone_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
431 {
432         set_bit(flag, &zone->flags);
433 }
434
435 static inline int zone_test_and_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
436 {
437         return test_and_set_bit(flag, &zone->flags);
438 }
439
440 static inline void zone_clear_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
441 {
442         clear_bit(flag, &zone->flags);
443 }
444
445 static inline int zone_is_all_unreclaimable(const struct zone *zone)
446 {
447         return test_bit(ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE, &zone->flags);
448 }
449
450 static inline int zone_is_reclaim_locked(const struct zone *zone)
451 {
452         return test_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
453 }
454
455 static inline int zone_is_oom_locked(const struct zone *zone)
456 {
457         return test_bit(ZONE_OOM_LOCKED, &zone->flags);
458 }
459
460 /*
461  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
462  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
463  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
464  */
465 #define DEF_PRIORITY 12
466
467 /* Maximum number of zones on a zonelist */
468 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
469
470 #ifdef CONFIG_NUMA
471
472 /*
473  * The NUMA zonelists are doubled becausse we need zonelists that restrict the
474  * allocations to a single node for GFP_THISNODE.
475  *
476  * [0]  : Zonelist with fallback
477  * [1]  : No fallback (GFP_THISNODE)
478  */
479 #define MAX_ZONELISTS 2
480
481
482 /*
483  * We cache key information from each zonelist for smaller cache
484  * footprint when scanning for free pages in get_page_from_freelist().
485  *
486  * 1) The BITMAP fullzones tracks which zones in a zonelist have come
487  *    up short of free memory since the last time (last_fullzone_zap)
488  *    we zero'd fullzones.
489  * 2) The array z_to_n[] maps each zone in the zonelist to its node
490  *    id, so that we can efficiently evaluate whether that node is
491  *    set in the current tasks mems_allowed.
492  *
493  * Both fullzones and z_to_n[] are one-to-one with the zonelist,
494  * indexed by a zones offset in the zonelist zones[] array.
495  *
496  * The get_page_from_freelist() routine does two scans.  During the
497  * first scan, we skip zones whose corresponding bit in 'fullzones'
498  * is set or whose corresponding node in current->mems_allowed (which
499  * comes from cpusets) is not set.  During the second scan, we bypass
500  * this zonelist_cache, to ensure we look methodically at each zone.
501  *
502  * Once per second, we zero out (zap) fullzones, forcing us to
503  * reconsider nodes that might have regained more free memory.
504  * The field last_full_zap is the time we last zapped fullzones.
505  *
506  * This mechanism reduces the amount of time we waste repeatedly
507  * reexaming zones for free memory when they just came up low on
508  * memory momentarilly ago.
509  *
510  * The zonelist_cache struct members logically belong in struct
511  * zonelist.  However, the mempolicy zonelists constructed for
512  * MPOL_BIND are intentionally variable length (and usually much
513  * shorter).  A general purpose mechanism for handling structs with
514  * multiple variable length members is more mechanism than we want
515  * here.  We resort to some special case hackery instead.
516  *
517  * The MPOL_BIND zonelists don't need this zonelist_cache (in good
518  * part because they are shorter), so we put the fixed length stuff
519  * at the front of the zonelist struct, ending in a variable length
520  * zones[], as is needed by MPOL_BIND.
521  *
522  * Then we put the optional zonelist cache on the end of the zonelist
523  * struct.  This optional stuff is found by a 'zlcache_ptr' pointer in
524  * the fixed length portion at the front of the struct.  This pointer
525  * both enables us to find the zonelist cache, and in the case of
526  * MPOL_BIND zonelists, (which will just set the zlcache_ptr to NULL)
527  * to know that the zonelist cache is not there.
528  *
529  * The end result is that struct zonelists come in two flavors:
530  *  1) The full, fixed length version, shown below, and
531  *  2) The custom zonelists for MPOL_BIND.
532  * The custom MPOL_BIND zonelists have a NULL zlcache_ptr and no zlcache.
533  *
534  * Even though there may be multiple CPU cores on a node modifying
535  * fullzones or last_full_zap in the same zonelist_cache at the same
536  * time, we don't lock it.  This is just hint data - if it is wrong now
537  * and then, the allocator will still function, perhaps a bit slower.
538  */
539
540
541 struct zonelist_cache {
542         unsigned short z_to_n[MAX_ZONES_PER_ZONELIST];          /* zone->nid */
543         DECLARE_BITMAP(fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);      /* zone full? */
544         unsigned long last_full_zap;            /* when last zap'd (jiffies) */
545 };
546 #else
547 #define MAX_ZONELISTS 1
548 struct zonelist_cache;
549 #endif
550
551 /*
552  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
553  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
554  */
555 struct zoneref {
556         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
557         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
558 };
559
560 /*
561  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
562  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
563  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
564  * priority.
565  *
566  * If zlcache_ptr is not NULL, then it is just the address of zlcache,
567  * as explained above.  If zlcache_ptr is NULL, there is no zlcache.
568  * *
569  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
570  * of the entry being read. Helper functions to access information given
571  * a struct zoneref are
572  *
573  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
574  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
575  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
576  */
577 struct zonelist {
578         struct zonelist_cache *zlcache_ptr;                  // NULL or &zlcache
579         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
580 #ifdef CONFIG_NUMA
581         struct zonelist_cache zlcache;                       // optional ...
582 #endif
583 };
584
585 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
586 struct node_active_region {
587         unsigned long start_pfn;
588         unsigned long end_pfn;
589         int nid;
590 };
591 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
592
593 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
594 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
595 extern struct page *mem_map;
596 #endif
597
598 /*
599  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM
600  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the
601  * zone denotes.
602  *
603  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
604  * it's memory layout.
605  *
606  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
607  * per-zone basis.
608  */
609 struct bootmem_data;
610 typedef struct pglist_data {
611         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
612         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
613         int nr_zones;
614 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
615         struct page *node_mem_map;
616 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
617         struct page_cgroup *node_page_cgroup;
618 #endif
619 #endif
620         struct bootmem_data *bdata;
621 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
622         /*
623          * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages
624          * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also
625          * guarantee that any pfn_valid() stays that way.
626          *
627          * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock.
628          */
629         spinlock_t node_size_lock;
630 #endif
631         unsigned long node_start_pfn;
632         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
633         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
634                                              range, including holes */
635         int node_id;
636         wait_queue_head_t kswapd_wait;
637         struct task_struct *kswapd;
638         int kswapd_max_order;
639 } pg_data_t;
640
641 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
642 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
643 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
644 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
645 #else
646 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
647 #endif
648 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
649
650 #include <linux/memory_hotplug.h>
651
652 void get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
653                         unsigned long *free);
654 void build_all_zonelists(void);
655 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order);
656 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
657                 int classzone_idx, int alloc_flags);
658 enum memmap_context {
659         MEMMAP_EARLY,
660         MEMMAP_HOTPLUG,
661 };
662 extern int init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
663                                      unsigned long size,
664                                      enum memmap_context context);
665
666 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
667 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
668 #else
669 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
670 #endif
671
672 #ifdef CONFIG_NEED_NODE_MEMMAP_SIZE
673 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
674 #endif
675
676 /*
677  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
678  */
679 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
680
681 static inline int populated_zone(struct zone *zone)
682 {
683         return (!!zone->present_pages);
684 }
685
686 extern int movable_zone;
687
688 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
689 {
690 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
691         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
692 #else
693         return 0;
694 #endif
695 }
696
697 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
698 {
699 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
700         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
701                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
702 #else
703         return 0;
704 #endif
705 }
706
707 static inline int is_normal_idx(enum zone_type idx)
708 {
709         return (idx == ZONE_NORMAL);
710 }
711
712 /**
713  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a 
714  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
715  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
716  * @zone - pointer to struct zone variable
717  */
718 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
719 {
720 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
721         int zone_off = (char *)zone - (char *)zone->zone_pgdat->node_zones;
722         return zone_off == ZONE_HIGHMEM * sizeof(*zone) ||
723                (zone_off == ZONE_MOVABLE * sizeof(*zone) &&
724                 zone_movable_is_highmem());
725 #else
726         return 0;
727 #endif
728 }
729
730 static inline int is_normal(struct zone *zone)
731 {
732         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
733 }
734
735 static inline int is_dma32(struct zone *zone)
736 {
737 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
738         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
739 #else
740         return 0;
741 #endif
742 }
743
744 static inline int is_dma(struct zone *zone)
745 {
746 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
747         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
748 #else
749         return 0;
750 #endif
751 }
752
753 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
754 struct ctl_table;
755 struct file;
756 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *, 
757                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
758 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1];
759 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *,
760                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
761 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *,
762                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
763 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
764                         struct file *, void __user *, size_t *, loff_t *);
765 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
766                         struct file *, void __user *, size_t *, loff_t *);
767
768 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
769                         struct file *, void __user *, size_t *, loff_t *);
770 extern char numa_zonelist_order[];
771 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16      /* string buffer size */
772
773 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
774
775 extern struct pglist_data contig_page_data;
776 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
777 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
778
779 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
780
781 #include <asm/mmzone.h>
782
783 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
784
785 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
786 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
787 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
788
789 /**
790  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
791  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
792  */
793 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
794         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
795              pgdat;                                     \
796              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
797 /**
798  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
799  * @zone - pointer to struct zone variable
800  *
801  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
802  * fills it in.
803  */
804 #define for_each_zone(zone)                             \
805         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
806              zone;                                      \
807              zone = next_zone(zone))
808
809 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
810         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
811              zone;                                      \
812              zone = next_zone(zone))                    \
813                 if (!populated_zone(zone))              \
814                         ; /* do nothing */              \
815                 else
816
817 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
818 {
819         return zoneref->zone;
820 }
821
822 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
823 {
824         return zoneref->zone_idx;
825 }
826
827 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
828 {
829 #ifdef CONFIG_NUMA
830         /* zone_to_nid not available in this context */
831         return zoneref->zone->node;
832 #else
833         return 0;
834 #endif /* CONFIG_NUMA */
835 }
836
837 /**
838  * 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
839  * @z - The cursor used as a starting point for the search
840  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
841  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
842  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
843  *
844  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
845  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
846  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
847  * being examined. It should be advanced by one before calling
848  * next_zones_zonelist again.
849  */
850 struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
851                                         enum zone_type highest_zoneidx,
852                                         nodemask_t *nodes,
853                                         struct zone **zone);
854
855 /**
856  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
857  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
858  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
859  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
860  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
861  *
862  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
863  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
864  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
865  * one before calling.
866  */
867 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
868                                         enum zone_type highest_zoneidx,
869                                         nodemask_t *nodes,
870                                         struct zone **zone)
871 {
872         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs, highest_zoneidx, nodes,
873                                                                 zone);
874 }
875
876 /**
877  * 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
878  * @zone - The current zone in the iterator
879  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
880  * @zlist - The zonelist being iterated
881  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
882  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
883  *
884  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
885  * within a given nodemask
886  */
887 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
888         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask, &zone); \
889                 zone;                                                   \
890                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask, &zone)) \
891
892 /**
893  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
894  * @zone - The current zone in the iterator
895  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
896  * @zlist - The zonelist being iterated
897  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
898  *
899  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
900  */
901 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
902         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
903
904 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
905 #include <asm/sparsemem.h>
906 #endif
907
908 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
909         !defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
910 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
911 {
912         return 0;
913 }
914 #endif
915
916 #ifdef CONFIG_FLATMEM
917 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
918 #endif
919
920 #define pfn_to_section_nr(pfn) ((pfn) >> PFN_SECTION_SHIFT)
921 #define section_nr_to_pfn(sec) ((sec) << PFN_SECTION_SHIFT)
922
923 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
924
925 /*
926  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
927  *
928  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
929  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
930  */
931 #define SECTIONS_SHIFT          (MAX_PHYSMEM_BITS - SECTION_SIZE_BITS)
932
933 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
934 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
935
936 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
937
938 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
939 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
940
941 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
942         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
943
944 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
945 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
946 #endif
947
948 struct page;
949 struct page_cgroup;
950 struct mem_section {
951         /*
952          * This is, logically, a pointer to an array of struct
953          * pages.  However, it is stored with some other magic.
954          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
955          *
956          * Additionally during early boot we encode node id of
957          * the location of the section here to guide allocation.
958          * (see sparse.c::memory_present())
959          *
960          * Making it a UL at least makes someone do a cast
961          * before using it wrong.
962          */
963         unsigned long section_mem_map;
964
965         /* See declaration of similar field in struct zone */
966         unsigned long *pageblock_flags;
967 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
968         /*
969          * If !SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_cgroup pointer. We use
970          * section. (see memcontrol.h/page_cgroup.h about this.)
971          */
972         struct page_cgroup *page_cgroup;
973         unsigned long pad;
974 #endif
975 };
976
977 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
978 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
979 #else
980 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
981 #endif
982
983 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
984 #define NR_SECTION_ROOTS        (NR_MEM_SECTIONS / SECTIONS_PER_ROOT)
985 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
986
987 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
988 extern struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS];
989 #else
990 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
991 #endif
992
993 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
994 {
995         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
996                 return NULL;
997         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
998 }
999 extern int __section_nr(struct mem_section* ms);
1000 extern unsigned long usemap_size(void);
1001
1002 /*
1003  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1004  * a little bit of information.  There should be at least
1005  * 3 bits here due to 32-bit alignment.
1006  */
1007 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1008 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1009 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<2)
1010 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1011 #define SECTION_NID_SHIFT       2
1012
1013 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1014 {
1015         unsigned long map = section->section_mem_map;
1016         map &= SECTION_MAP_MASK;
1017         return (struct page *)map;
1018 }
1019
1020 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1021 {
1022         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1023 }
1024
1025 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1026 {
1027         return present_section(__nr_to_section(nr));
1028 }
1029
1030 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1031 {
1032         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1033 }
1034
1035 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1036 {
1037         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1038 }
1039
1040 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1041 {
1042         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1043 }
1044
1045 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1046 {
1047         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1048                 return 0;
1049         return valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1050 }
1051
1052 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1053 {
1054         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1055                 return 0;
1056         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1057 }
1058
1059 /*
1060  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1061  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1062  * this restriction.
1063  */
1064 #ifdef CONFIG_NUMA
1065 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1066 ({                                                                      \
1067         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1068         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1069 })
1070 #else
1071 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1072 #endif
1073
1074 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1075 void sparse_init(void);
1076 #else
1077 #define sparse_init()   do {} while (0)
1078 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1079 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1080
1081 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1082 bool early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int nid);
1083 #else
1084 #define early_pfn_in_nid(pfn, nid)      (1)
1085 #endif
1086
1087 #ifndef early_pfn_valid
1088 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1089 #endif
1090
1091 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1092 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
1093
1094 /*
1095  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1096  * need to check pfn validility within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1097  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1098  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1099  */
1100 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1101 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1102 #else
1103 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1104 #endif
1105
1106 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1107 /*
1108  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1109  * associated with it or not. In FLATMEM, it is expected that holes always
1110  * have valid memmap as long as there is valid PFNs either side of the hole.
1111  * In SPARSEMEM, it is assumed that a valid section has a memmap for the
1112  * entire section.
1113  *
1114  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1115  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1116  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1117  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1118  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1119  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1120  * of the full memmap are extremely rare.
1121  */
1122 int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1123                                         struct page *page, struct zone *zone);
1124 #else
1125 static inline int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1126                                         struct page *page, struct zone *zone)
1127 {
1128         return 1;
1129 }
1130 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1131
1132 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1133 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1134 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */