e56f835274c9becd407fe28705fd81f09f5bbc3d
[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         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
108         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
109 #ifdef CONFIG_NUMA
110         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
111         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
112         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
113         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
114         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
115         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
116 #endif
117         NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES,
118         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
119
120 /*
121  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
122  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
123  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
124  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
125  *
126  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
127  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
128  */
129 #define LRU_BASE 0
130 #define LRU_ACTIVE 1
131 #define LRU_FILE 2
132
133 enum lru_list {
134         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
135         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
136         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
137         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
138         LRU_UNEVICTABLE,
139         NR_LRU_LISTS
140 };
141
142 #define for_each_lru(l) for (l = 0; l < NR_LRU_LISTS; l++)
143
144 #define for_each_evictable_lru(l) for (l = 0; l <= LRU_ACTIVE_FILE; l++)
145
146 static inline int is_file_lru(enum lru_list l)
147 {
148         return (l == LRU_INACTIVE_FILE || l == LRU_ACTIVE_FILE);
149 }
150
151 static inline int is_active_lru(enum lru_list l)
152 {
153         return (l == LRU_ACTIVE_ANON || l == LRU_ACTIVE_FILE);
154 }
155
156 static inline int is_unevictable_lru(enum lru_list l)
157 {
158         return (l == LRU_UNEVICTABLE);
159 }
160
161 enum zone_watermarks {
162         WMARK_MIN,
163         WMARK_LOW,
164         WMARK_HIGH,
165         NR_WMARK
166 };
167
168 #define min_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_MIN])
169 #define low_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_LOW])
170 #define high_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_HIGH])
171
172 struct per_cpu_pages {
173         int count;              /* number of pages in the list */
174         int high;               /* high watermark, emptying needed */
175         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
176
177         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
178         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
179 };
180
181 struct per_cpu_pageset {
182         struct per_cpu_pages pcp;
183 #ifdef CONFIG_NUMA
184         s8 expire;
185 #endif
186 #ifdef CONFIG_SMP
187         s8 stat_threshold;
188         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
189 #endif
190 };
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          * When free pages are below this point, additional steps are taken
291          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
292          * drift allowing watermarks to be breached
293          */
294         unsigned long percpu_drift_mark;
295
296         /*
297          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be freeable
298          * or/and it will be released eventually, so to avoid totally wasting several
299          * GB of ram we must reserve some of the lower zone memory (otherwise we risk
300          * to run OOM on the lower zones despite there's tons of freeable ram
301          * on the higher zones). This array is recalculated at runtime if the
302          * sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl changes.
303          */
304         unsigned long           lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
305
306 #ifdef CONFIG_NUMA
307         int node;
308         /*
309          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
310          */
311         unsigned long           min_unmapped_pages;
312         unsigned long           min_slab_pages;
313 #endif
314         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
315         /*
316          * free areas of different sizes
317          */
318         spinlock_t              lock;
319         int                     all_unreclaimable; /* All pages pinned */
320 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
321         /* see spanned/present_pages for more description */
322         seqlock_t               span_seqlock;
323 #endif
324         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
325
326 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
327         /*
328          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
329          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
330          */
331         unsigned long           *pageblock_flags;
332 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
333
334 #ifdef CONFIG_COMPACTION
335         /*
336          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
337          * are skipped before trying again. The number attempted since
338          * last failure is tracked with compact_considered.
339          */
340         unsigned int            compact_considered;
341         unsigned int            compact_defer_shift;
342 #endif
343
344         ZONE_PADDING(_pad1_)
345
346         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
347         spinlock_t              lru_lock;       
348         struct zone_lru {
349                 struct list_head list;
350         } lru[NR_LRU_LISTS];
351
352         struct zone_reclaim_stat reclaim_stat;
353
354         unsigned long           pages_scanned;     /* since last reclaim */
355         unsigned long           flags;             /* zone flags, see below */
356
357         /* Zone statistics */
358         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
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_RECLAIM_LOCKED,            /* prevents concurrent reclaim */
426         ZONE_OOM_LOCKED,                /* zone is in OOM killer zonelist */
427         ZONE_CONGESTED,                 /* zone has many dirty pages backed by
428                                          * a congested BDI
429                                          */
430 } zone_flags_t;
431
432 static inline void zone_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
433 {
434         set_bit(flag, &zone->flags);
435 }
436
437 static inline int zone_test_and_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
438 {
439         return test_and_set_bit(flag, &zone->flags);
440 }
441
442 static inline void zone_clear_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
443 {
444         clear_bit(flag, &zone->flags);
445 }
446
447 static inline int zone_is_reclaim_congested(const struct zone *zone)
448 {
449         return test_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
450 }
451
452 static inline int zone_is_reclaim_locked(const struct zone *zone)
453 {
454         return test_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
455 }
456
457 static inline int zone_is_oom_locked(const struct zone *zone)
458 {
459         return test_bit(ZONE_OOM_LOCKED, &zone->flags);
460 }
461
462 /*
463  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
464  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
465  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
466  */
467 #define DEF_PRIORITY 12
468
469 /* Maximum number of zones on a zonelist */
470 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
471
472 #ifdef CONFIG_NUMA
473
474 /*
475  * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that restrict the
476  * allocations to a single node for GFP_THISNODE.
477  *
478  * [0]  : Zonelist with fallback
479  * [1]  : No fallback (GFP_THISNODE)
480  */
481 #define MAX_ZONELISTS 2
482
483
484 /*
485  * We cache key information from each zonelist for smaller cache
486  * footprint when scanning for free pages in get_page_from_freelist().
487  *
488  * 1) The BITMAP fullzones tracks which zones in a zonelist have come
489  *    up short of free memory since the last time (last_fullzone_zap)
490  *    we zero'd fullzones.
491  * 2) The array z_to_n[] maps each zone in the zonelist to its node
492  *    id, so that we can efficiently evaluate whether that node is
493  *    set in the current tasks mems_allowed.
494  *
495  * Both fullzones and z_to_n[] are one-to-one with the zonelist,
496  * indexed by a zones offset in the zonelist zones[] array.
497  *
498  * The get_page_from_freelist() routine does two scans.  During the
499  * first scan, we skip zones whose corresponding bit in 'fullzones'
500  * is set or whose corresponding node in current->mems_allowed (which
501  * comes from cpusets) is not set.  During the second scan, we bypass
502  * this zonelist_cache, to ensure we look methodically at each zone.
503  *
504  * Once per second, we zero out (zap) fullzones, forcing us to
505  * reconsider nodes that might have regained more free memory.
506  * The field last_full_zap is the time we last zapped fullzones.
507  *
508  * This mechanism reduces the amount of time we waste repeatedly
509  * reexaming zones for free memory when they just came up low on
510  * memory momentarilly ago.
511  *
512  * The zonelist_cache struct members logically belong in struct
513  * zonelist.  However, the mempolicy zonelists constructed for
514  * MPOL_BIND are intentionally variable length (and usually much
515  * shorter).  A general purpose mechanism for handling structs with
516  * multiple variable length members is more mechanism than we want
517  * here.  We resort to some special case hackery instead.
518  *
519  * The MPOL_BIND zonelists don't need this zonelist_cache (in good
520  * part because they are shorter), so we put the fixed length stuff
521  * at the front of the zonelist struct, ending in a variable length
522  * zones[], as is needed by MPOL_BIND.
523  *
524  * Then we put the optional zonelist cache on the end of the zonelist
525  * struct.  This optional stuff is found by a 'zlcache_ptr' pointer in
526  * the fixed length portion at the front of the struct.  This pointer
527  * both enables us to find the zonelist cache, and in the case of
528  * MPOL_BIND zonelists, (which will just set the zlcache_ptr to NULL)
529  * to know that the zonelist cache is not there.
530  *
531  * The end result is that struct zonelists come in two flavors:
532  *  1) The full, fixed length version, shown below, and
533  *  2) The custom zonelists for MPOL_BIND.
534  * The custom MPOL_BIND zonelists have a NULL zlcache_ptr and no zlcache.
535  *
536  * Even though there may be multiple CPU cores on a node modifying
537  * fullzones or last_full_zap in the same zonelist_cache at the same
538  * time, we don't lock it.  This is just hint data - if it is wrong now
539  * and then, the allocator will still function, perhaps a bit slower.
540  */
541
542
543 struct zonelist_cache {
544         unsigned short z_to_n[MAX_ZONES_PER_ZONELIST];          /* zone->nid */
545         DECLARE_BITMAP(fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);      /* zone full? */
546         unsigned long last_full_zap;            /* when last zap'd (jiffies) */
547 };
548 #else
549 #define MAX_ZONELISTS 1
550 struct zonelist_cache;
551 #endif
552
553 /*
554  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
555  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
556  */
557 struct zoneref {
558         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
559         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
560 };
561
562 /*
563  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
564  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
565  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
566  * priority.
567  *
568  * If zlcache_ptr is not NULL, then it is just the address of zlcache,
569  * as explained above.  If zlcache_ptr is NULL, there is no zlcache.
570  * *
571  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
572  * of the entry being read. Helper functions to access information given
573  * a struct zoneref are
574  *
575  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
576  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
577  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
578  */
579 struct zonelist {
580         struct zonelist_cache *zlcache_ptr;                  // NULL or &zlcache
581         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
582 #ifdef CONFIG_NUMA
583         struct zonelist_cache zlcache;                       // optional ...
584 #endif
585 };
586
587 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
588 struct node_active_region {
589         unsigned long start_pfn;
590         unsigned long end_pfn;
591         int nid;
592 };
593 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
594
595 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
596 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
597 extern struct page *mem_map;
598 #endif
599
600 /*
601  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM
602  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the
603  * zone denotes.
604  *
605  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
606  * it's memory layout.
607  *
608  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
609  * per-zone basis.
610  */
611 struct bootmem_data;
612 typedef struct pglist_data {
613         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
614         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
615         int nr_zones;
616 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
617         struct page *node_mem_map;
618 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
619         struct page_cgroup *node_page_cgroup;
620 #endif
621 #endif
622 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
623         struct bootmem_data *bdata;
624 #endif
625 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
626         /*
627          * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages
628          * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also
629          * guarantee that any pfn_valid() stays that way.
630          *
631          * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock.
632          */
633         spinlock_t node_size_lock;
634 #endif
635         unsigned long node_start_pfn;
636         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
637         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
638                                              range, including holes */
639         int node_id;
640         wait_queue_head_t kswapd_wait;
641         struct task_struct *kswapd;
642         int kswapd_max_order;
643         enum zone_type classzone_idx;
644 } pg_data_t;
645
646 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
647 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
648 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
649 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
650 #else
651 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
652 #endif
653 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
654
655 #include <linux/memory_hotplug.h>
656
657 extern struct mutex zonelists_mutex;
658 void build_all_zonelists(void *data);
659 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx);
660 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
661                 int classzone_idx, int alloc_flags);
662 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
663                 int classzone_idx, int alloc_flags);
664 enum memmap_context {
665         MEMMAP_EARLY,
666         MEMMAP_HOTPLUG,
667 };
668 extern int init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
669                                      unsigned long size,
670                                      enum memmap_context context);
671
672 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
673 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
674 #else
675 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
676 #endif
677
678 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
679 int local_memory_node(int node_id);
680 #else
681 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
682 #endif
683
684 #ifdef CONFIG_NEED_NODE_MEMMAP_SIZE
685 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
686 #endif
687
688 /*
689  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
690  */
691 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
692
693 static inline int populated_zone(struct zone *zone)
694 {
695         return (!!zone->present_pages);
696 }
697
698 extern int movable_zone;
699
700 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
701 {
702 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
703         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
704 #else
705         return 0;
706 #endif
707 }
708
709 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
710 {
711 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
712         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
713                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
714 #else
715         return 0;
716 #endif
717 }
718
719 static inline int is_normal_idx(enum zone_type idx)
720 {
721         return (idx == ZONE_NORMAL);
722 }
723
724 /**
725  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a 
726  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
727  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
728  * @zone - pointer to struct zone variable
729  */
730 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
731 {
732 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
733         int zone_off = (char *)zone - (char *)zone->zone_pgdat->node_zones;
734         return zone_off == ZONE_HIGHMEM * sizeof(*zone) ||
735                (zone_off == ZONE_MOVABLE * sizeof(*zone) &&
736                 zone_movable_is_highmem());
737 #else
738         return 0;
739 #endif
740 }
741
742 static inline int is_normal(struct zone *zone)
743 {
744         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
745 }
746
747 static inline int is_dma32(struct zone *zone)
748 {
749 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
750         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
751 #else
752         return 0;
753 #endif
754 }
755
756 static inline int is_dma(struct zone *zone)
757 {
758 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
759         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
760 #else
761         return 0;
762 #endif
763 }
764
765 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
766 struct ctl_table;
767 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
768                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
769 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1];
770 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
771                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
772 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
773                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
774 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
775                         void __user *, size_t *, loff_t *);
776 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
777                         void __user *, size_t *, loff_t *);
778
779 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
780                         void __user *, size_t *, loff_t *);
781 extern char numa_zonelist_order[];
782 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16      /* string buffer size */
783
784 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
785
786 extern struct pglist_data contig_page_data;
787 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
788 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
789
790 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
791
792 #include <asm/mmzone.h>
793
794 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
795
796 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
797 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
798 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
799
800 /**
801  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
802  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
803  */
804 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
805         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
806              pgdat;                                     \
807              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
808 /**
809  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
810  * @zone - pointer to struct zone variable
811  *
812  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
813  * fills it in.
814  */
815 #define for_each_zone(zone)                             \
816         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
817              zone;                                      \
818              zone = next_zone(zone))
819
820 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
821         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
822              zone;                                      \
823              zone = next_zone(zone))                    \
824                 if (!populated_zone(zone))              \
825                         ; /* do nothing */              \
826                 else
827
828 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
829 {
830         return zoneref->zone;
831 }
832
833 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
834 {
835         return zoneref->zone_idx;
836 }
837
838 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
839 {
840 #ifdef CONFIG_NUMA
841         /* zone_to_nid not available in this context */
842         return zoneref->zone->node;
843 #else
844         return 0;
845 #endif /* CONFIG_NUMA */
846 }
847
848 /**
849  * 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
850  * @z - The cursor used as a starting point for the search
851  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
852  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
853  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
854  *
855  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
856  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
857  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
858  * being examined. It should be advanced by one before calling
859  * next_zones_zonelist again.
860  */
861 struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
862                                         enum zone_type highest_zoneidx,
863                                         nodemask_t *nodes,
864                                         struct zone **zone);
865
866 /**
867  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
868  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
869  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
870  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
871  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
872  *
873  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
874  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
875  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
876  * one before calling.
877  */
878 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
879                                         enum zone_type highest_zoneidx,
880                                         nodemask_t *nodes,
881                                         struct zone **zone)
882 {
883         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs, highest_zoneidx, nodes,
884                                                                 zone);
885 }
886
887 /**
888  * 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
889  * @zone - The current zone in the iterator
890  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
891  * @zlist - The zonelist being iterated
892  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
893  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
894  *
895  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
896  * within a given nodemask
897  */
898 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
899         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask, &zone); \
900                 zone;                                                   \
901                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask, &zone)) \
902
903 /**
904  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
905  * @zone - The current zone in the iterator
906  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
907  * @zlist - The zonelist being iterated
908  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
909  *
910  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
911  */
912 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
913         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
914
915 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
916 #include <asm/sparsemem.h>
917 #endif
918
919 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
920         !defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
921 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
922 {
923         return 0;
924 }
925 #endif
926
927 #ifdef CONFIG_FLATMEM
928 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
929 #endif
930
931 #define pfn_to_section_nr(pfn) ((pfn) >> PFN_SECTION_SHIFT)
932 #define section_nr_to_pfn(sec) ((sec) << PFN_SECTION_SHIFT)
933
934 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
935
936 /*
937  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
938  *
939  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
940  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
941  */
942 #define SECTIONS_SHIFT          (MAX_PHYSMEM_BITS - SECTION_SIZE_BITS)
943
944 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
945 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
946
947 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
948
949 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
950 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
951
952 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
953         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
954
955 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
956 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
957 #endif
958
959 struct page;
960 struct page_cgroup;
961 struct mem_section {
962         /*
963          * This is, logically, a pointer to an array of struct
964          * pages.  However, it is stored with some other magic.
965          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
966          *
967          * Additionally during early boot we encode node id of
968          * the location of the section here to guide allocation.
969          * (see sparse.c::memory_present())
970          *
971          * Making it a UL at least makes someone do a cast
972          * before using it wrong.
973          */
974         unsigned long section_mem_map;
975
976         /* See declaration of similar field in struct zone */
977         unsigned long *pageblock_flags;
978 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
979         /*
980          * If !SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_cgroup pointer. We use
981          * section. (see memcontrol.h/page_cgroup.h about this.)
982          */
983         struct page_cgroup *page_cgroup;
984         unsigned long pad;
985 #endif
986 };
987
988 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
989 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
990 #else
991 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
992 #endif
993
994 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
995 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
996 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
997
998 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
999 extern struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS];
1000 #else
1001 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1002 #endif
1003
1004 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1005 {
1006         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1007                 return NULL;
1008         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1009 }
1010 extern int __section_nr(struct mem_section* ms);
1011 extern unsigned long usemap_size(void);
1012
1013 /*
1014  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1015  * a little bit of information.  There should be at least
1016  * 3 bits here due to 32-bit alignment.
1017  */
1018 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1019 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1020 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<2)
1021 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1022 #define SECTION_NID_SHIFT       2
1023
1024 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1025 {
1026         unsigned long map = section->section_mem_map;
1027         map &= SECTION_MAP_MASK;
1028         return (struct page *)map;
1029 }
1030
1031 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1032 {
1033         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1034 }
1035
1036 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1037 {
1038         return present_section(__nr_to_section(nr));
1039 }
1040
1041 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1042 {
1043         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1044 }
1045
1046 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1047 {
1048         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1049 }
1050
1051 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1052 {
1053         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1054 }
1055
1056 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1057 {
1058         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1059                 return 0;
1060         return valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1061 }
1062
1063 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1064 {
1065         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1066                 return 0;
1067         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1068 }
1069
1070 /*
1071  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1072  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1073  * this restriction.
1074  */
1075 #ifdef CONFIG_NUMA
1076 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1077 ({                                                                      \
1078         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1079         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1080 })
1081 #else
1082 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1083 #endif
1084
1085 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1086 void sparse_init(void);
1087 #else
1088 #define sparse_init()   do {} while (0)
1089 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1090 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1091
1092 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1093 bool early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int nid);
1094 #else
1095 #define early_pfn_in_nid(pfn, nid)      (1)
1096 #endif
1097
1098 #ifndef early_pfn_valid
1099 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1100 #endif
1101
1102 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1103 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
1104
1105 /*
1106  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1107  * need to check pfn validility within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1108  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1109  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1110  */
1111 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1112 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1113 #else
1114 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1115 #endif
1116
1117 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1118 /*
1119  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1120  * associated with it or not. In FLATMEM, it is expected that holes always
1121  * have valid memmap as long as there is valid PFNs either side of the hole.
1122  * In SPARSEMEM, it is assumed that a valid section has a memmap for the
1123  * entire section.
1124  *
1125  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1126  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1127  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1128  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1129  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1130  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1131  * of the full memmap are extremely rare.
1132  */
1133 int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1134                                         struct page *page, struct zone *zone);
1135 #else
1136 static inline int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1137                                         struct page *page, struct zone *zone)
1138 {
1139         return 1;
1140 }
1141 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1142
1143 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1144 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1145 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */