Fix node_start/end_pfn() definition for mm/page_cgroup.c
[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 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          * When free pages are below this point, additional steps are taken
286          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
287          * drift allowing watermarks to be breached
288          */
289         unsigned long percpu_drift_mark;
290
291         /*
292          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be freeable
293          * or/and it will be released eventually, so to avoid totally wasting several
294          * GB of ram we must reserve some of the lower zone memory (otherwise we risk
295          * to run OOM on the lower zones despite there's tons of freeable ram
296          * on the higher zones). This array is recalculated at runtime if the
297          * sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl changes.
298          */
299         unsigned long           lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
300
301 #ifdef CONFIG_NUMA
302         int node;
303         /*
304          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
305          */
306         unsigned long           min_unmapped_pages;
307         unsigned long           min_slab_pages;
308 #endif
309         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
310         /*
311          * free areas of different sizes
312          */
313         spinlock_t              lock;
314         int                     all_unreclaimable; /* All pages pinned */
315 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
316         /* see spanned/present_pages for more description */
317         seqlock_t               span_seqlock;
318 #endif
319         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
320
321 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
322         /*
323          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
324          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
325          */
326         unsigned long           *pageblock_flags;
327 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
328
329 #ifdef CONFIG_COMPACTION
330         /*
331          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
332          * are skipped before trying again. The number attempted since
333          * last failure is tracked with compact_considered.
334          */
335         unsigned int            compact_considered;
336         unsigned int            compact_defer_shift;
337 #endif
338
339         ZONE_PADDING(_pad1_)
340
341         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
342         spinlock_t              lru_lock;       
343         struct zone_lru {
344                 struct list_head list;
345         } lru[NR_LRU_LISTS];
346
347         struct zone_reclaim_stat reclaim_stat;
348
349         unsigned long           pages_scanned;     /* since last reclaim */
350         unsigned long           flags;             /* zone flags, see below */
351
352         /* Zone statistics */
353         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
354
355         /*
356          * The target ratio of ACTIVE_ANON to INACTIVE_ANON pages on
357          * this zone's LRU.  Maintained by the pageout code.
358          */
359         unsigned int inactive_ratio;
360
361
362         ZONE_PADDING(_pad2_)
363         /* Rarely used or read-mostly fields */
364
365         /*
366          * wait_table           -- the array holding the hash table
367          * wait_table_hash_nr_entries   -- the size of the hash table array
368          * wait_table_bits      -- wait_table_size == (1 << wait_table_bits)
369          *
370          * The purpose of all these is to keep track of the people
371          * waiting for a page to become available and make them
372          * runnable again when possible. The trouble is that this
373          * consumes a lot of space, especially when so few things
374          * wait on pages at a given time. So instead of using
375          * per-page waitqueues, we use a waitqueue hash table.
376          *
377          * The bucket discipline is to sleep on the same queue when
378          * colliding and wake all in that wait queue when removing.
379          * When something wakes, it must check to be sure its page is
380          * truly available, a la thundering herd. The cost of a
381          * collision is great, but given the expected load of the
382          * table, they should be so rare as to be outweighed by the
383          * benefits from the saved space.
384          *
385          * __wait_on_page_locked() and unlock_page() in mm/filemap.c, are the
386          * primary users of these fields, and in mm/page_alloc.c
387          * free_area_init_core() performs the initialization of them.
388          */
389         wait_queue_head_t       * wait_table;
390         unsigned long           wait_table_hash_nr_entries;
391         unsigned long           wait_table_bits;
392
393         /*
394          * Discontig memory support fields.
395          */
396         struct pglist_data      *zone_pgdat;
397         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
398         unsigned long           zone_start_pfn;
399
400         /*
401          * zone_start_pfn, spanned_pages and present_pages are all
402          * protected by span_seqlock.  It is a seqlock because it has
403          * to be read outside of zone->lock, and it is done in the main
404          * allocator path.  But, it is written quite infrequently.
405          *
406          * The lock is declared along with zone->lock because it is
407          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
408          * give them a chance of being in the same cacheline.
409          */
410         unsigned long           spanned_pages;  /* total size, including holes */
411         unsigned long           present_pages;  /* amount of memory (excluding holes) */
412
413         /*
414          * rarely used fields:
415          */
416         const char              *name;
417 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
418
419 typedef enum {
420         ZONE_RECLAIM_LOCKED,            /* prevents concurrent reclaim */
421         ZONE_OOM_LOCKED,                /* zone is in OOM killer zonelist */
422         ZONE_CONGESTED,                 /* zone has many dirty pages backed by
423                                          * a congested BDI
424                                          */
425 } zone_flags_t;
426
427 static inline void zone_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
428 {
429         set_bit(flag, &zone->flags);
430 }
431
432 static inline int zone_test_and_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
433 {
434         return test_and_set_bit(flag, &zone->flags);
435 }
436
437 static inline void zone_clear_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
438 {
439         clear_bit(flag, &zone->flags);
440 }
441
442 static inline int zone_is_reclaim_congested(const struct zone *zone)
443 {
444         return test_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
445 }
446
447 static inline int zone_is_reclaim_locked(const struct zone *zone)
448 {
449         return test_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
450 }
451
452 static inline int zone_is_oom_locked(const struct zone *zone)
453 {
454         return test_bit(ZONE_OOM_LOCKED, &zone->flags);
455 }
456
457 /*
458  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
459  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
460  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
461  */
462 #define DEF_PRIORITY 12
463
464 /* Maximum number of zones on a zonelist */
465 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
466
467 #ifdef CONFIG_NUMA
468
469 /*
470  * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that restrict the
471  * allocations to a single node for GFP_THISNODE.
472  *
473  * [0]  : Zonelist with fallback
474  * [1]  : No fallback (GFP_THISNODE)
475  */
476 #define MAX_ZONELISTS 2
477
478
479 /*
480  * We cache key information from each zonelist for smaller cache
481  * footprint when scanning for free pages in get_page_from_freelist().
482  *
483  * 1) The BITMAP fullzones tracks which zones in a zonelist have come
484  *    up short of free memory since the last time (last_fullzone_zap)
485  *    we zero'd fullzones.
486  * 2) The array z_to_n[] maps each zone in the zonelist to its node
487  *    id, so that we can efficiently evaluate whether that node is
488  *    set in the current tasks mems_allowed.
489  *
490  * Both fullzones and z_to_n[] are one-to-one with the zonelist,
491  * indexed by a zones offset in the zonelist zones[] array.
492  *
493  * The get_page_from_freelist() routine does two scans.  During the
494  * first scan, we skip zones whose corresponding bit in 'fullzones'
495  * is set or whose corresponding node in current->mems_allowed (which
496  * comes from cpusets) is not set.  During the second scan, we bypass
497  * this zonelist_cache, to ensure we look methodically at each zone.
498  *
499  * Once per second, we zero out (zap) fullzones, forcing us to
500  * reconsider nodes that might have regained more free memory.
501  * The field last_full_zap is the time we last zapped fullzones.
502  *
503  * This mechanism reduces the amount of time we waste repeatedly
504  * reexaming zones for free memory when they just came up low on
505  * memory momentarilly ago.
506  *
507  * The zonelist_cache struct members logically belong in struct
508  * zonelist.  However, the mempolicy zonelists constructed for
509  * MPOL_BIND are intentionally variable length (and usually much
510  * shorter).  A general purpose mechanism for handling structs with
511  * multiple variable length members is more mechanism than we want
512  * here.  We resort to some special case hackery instead.
513  *
514  * The MPOL_BIND zonelists don't need this zonelist_cache (in good
515  * part because they are shorter), so we put the fixed length stuff
516  * at the front of the zonelist struct, ending in a variable length
517  * zones[], as is needed by MPOL_BIND.
518  *
519  * Then we put the optional zonelist cache on the end of the zonelist
520  * struct.  This optional stuff is found by a 'zlcache_ptr' pointer in
521  * the fixed length portion at the front of the struct.  This pointer
522  * both enables us to find the zonelist cache, and in the case of
523  * MPOL_BIND zonelists, (which will just set the zlcache_ptr to NULL)
524  * to know that the zonelist cache is not there.
525  *
526  * The end result is that struct zonelists come in two flavors:
527  *  1) The full, fixed length version, shown below, and
528  *  2) The custom zonelists for MPOL_BIND.
529  * The custom MPOL_BIND zonelists have a NULL zlcache_ptr and no zlcache.
530  *
531  * Even though there may be multiple CPU cores on a node modifying
532  * fullzones or last_full_zap in the same zonelist_cache at the same
533  * time, we don't lock it.  This is just hint data - if it is wrong now
534  * and then, the allocator will still function, perhaps a bit slower.
535  */
536
537
538 struct zonelist_cache {
539         unsigned short z_to_n[MAX_ZONES_PER_ZONELIST];          /* zone->nid */
540         DECLARE_BITMAP(fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);      /* zone full? */
541         unsigned long last_full_zap;            /* when last zap'd (jiffies) */
542 };
543 #else
544 #define MAX_ZONELISTS 1
545 struct zonelist_cache;
546 #endif
547
548 /*
549  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
550  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
551  */
552 struct zoneref {
553         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
554         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
555 };
556
557 /*
558  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
559  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
560  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
561  * priority.
562  *
563  * If zlcache_ptr is not NULL, then it is just the address of zlcache,
564  * as explained above.  If zlcache_ptr is NULL, there is no zlcache.
565  * *
566  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
567  * of the entry being read. Helper functions to access information given
568  * a struct zoneref are
569  *
570  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
571  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
572  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
573  */
574 struct zonelist {
575         struct zonelist_cache *zlcache_ptr;                  // NULL or &zlcache
576         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
577 #ifdef CONFIG_NUMA
578         struct zonelist_cache zlcache;                       // optional ...
579 #endif
580 };
581
582 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
583 struct node_active_region {
584         unsigned long start_pfn;
585         unsigned long end_pfn;
586         int nid;
587 };
588 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
589
590 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
591 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
592 extern struct page *mem_map;
593 #endif
594
595 /*
596  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM
597  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the
598  * zone denotes.
599  *
600  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
601  * it's memory layout.
602  *
603  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
604  * per-zone basis.
605  */
606 struct bootmem_data;
607 typedef struct pglist_data {
608         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
609         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
610         int nr_zones;
611 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
612         struct page *node_mem_map;
613 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
614         struct page_cgroup *node_page_cgroup;
615 #endif
616 #endif
617 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
618         struct bootmem_data *bdata;
619 #endif
620 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
621         /*
622          * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages
623          * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also
624          * guarantee that any pfn_valid() stays that way.
625          *
626          * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock.
627          */
628         spinlock_t node_size_lock;
629 #endif
630         unsigned long node_start_pfn;
631         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
632         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
633                                              range, including holes */
634         int node_id;
635         wait_queue_head_t kswapd_wait;
636         struct task_struct *kswapd;
637         int kswapd_max_order;
638         enum zone_type classzone_idx;
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 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
651
652 #define node_end_pfn(nid) ({\
653         pg_data_t *__pgdat = NODE_DATA(nid);\
654         __pgdat->node_start_pfn + __pgdat->node_spanned_pages;\
655 })
656
657 #include <linux/memory_hotplug.h>
658
659 extern struct mutex zonelists_mutex;
660 void build_all_zonelists(void *data);
661 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx);
662 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
663                 int classzone_idx, int alloc_flags);
664 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
665                 int classzone_idx, int alloc_flags);
666 enum memmap_context {
667         MEMMAP_EARLY,
668         MEMMAP_HOTPLUG,
669 };
670 extern int init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
671                                      unsigned long size,
672                                      enum memmap_context context);
673
674 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
675 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
676 #else
677 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
678 #endif
679
680 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
681 int local_memory_node(int node_id);
682 #else
683 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
684 #endif
685
686 #ifdef CONFIG_NEED_NODE_MEMMAP_SIZE
687 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
688 #endif
689
690 /*
691  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
692  */
693 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
694
695 static inline int populated_zone(struct zone *zone)
696 {
697         return (!!zone->present_pages);
698 }
699
700 extern int movable_zone;
701
702 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
703 {
704 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
705         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
706 #else
707         return 0;
708 #endif
709 }
710
711 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
712 {
713 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
714         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
715                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
716 #else
717         return 0;
718 #endif
719 }
720
721 static inline int is_normal_idx(enum zone_type idx)
722 {
723         return (idx == ZONE_NORMAL);
724 }
725
726 /**
727  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a 
728  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
729  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
730  * @zone - pointer to struct zone variable
731  */
732 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
733 {
734 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
735         int zone_off = (char *)zone - (char *)zone->zone_pgdat->node_zones;
736         return zone_off == ZONE_HIGHMEM * sizeof(*zone) ||
737                (zone_off == ZONE_MOVABLE * sizeof(*zone) &&
738                 zone_movable_is_highmem());
739 #else
740         return 0;
741 #endif
742 }
743
744 static inline int is_normal(struct zone *zone)
745 {
746         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
747 }
748
749 static inline int is_dma32(struct zone *zone)
750 {
751 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
752         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
753 #else
754         return 0;
755 #endif
756 }
757
758 static inline int is_dma(struct zone *zone)
759 {
760 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
761         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
762 #else
763         return 0;
764 #endif
765 }
766
767 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
768 struct ctl_table;
769 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
770                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
771 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1];
772 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
773                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
774 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
775                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
776 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
777                         void __user *, size_t *, loff_t *);
778 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
779                         void __user *, size_t *, loff_t *);
780
781 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
782                         void __user *, size_t *, loff_t *);
783 extern char numa_zonelist_order[];
784 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16      /* string buffer size */
785
786 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
787
788 extern struct pglist_data contig_page_data;
789 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
790 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
791
792 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
793
794 #include <asm/mmzone.h>
795
796 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
797
798 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
799 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
800 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
801
802 /**
803  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
804  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
805  */
806 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
807         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
808              pgdat;                                     \
809              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
810 /**
811  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
812  * @zone - pointer to struct zone variable
813  *
814  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
815  * fills it in.
816  */
817 #define for_each_zone(zone)                             \
818         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
819              zone;                                      \
820              zone = next_zone(zone))
821
822 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
823         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
824              zone;                                      \
825              zone = next_zone(zone))                    \
826                 if (!populated_zone(zone))              \
827                         ; /* do nothing */              \
828                 else
829
830 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
831 {
832         return zoneref->zone;
833 }
834
835 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
836 {
837         return zoneref->zone_idx;
838 }
839
840 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
841 {
842 #ifdef CONFIG_NUMA
843         /* zone_to_nid not available in this context */
844         return zoneref->zone->node;
845 #else
846         return 0;
847 #endif /* CONFIG_NUMA */
848 }
849
850 /**
851  * 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
852  * @z - The cursor used as a starting point for the search
853  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
854  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
855  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
856  *
857  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
858  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
859  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
860  * being examined. It should be advanced by one before calling
861  * next_zones_zonelist again.
862  */
863 struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
864                                         enum zone_type highest_zoneidx,
865                                         nodemask_t *nodes,
866                                         struct zone **zone);
867
868 /**
869  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
870  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
871  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
872  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
873  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
874  *
875  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
876  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
877  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
878  * one before calling.
879  */
880 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
881                                         enum zone_type highest_zoneidx,
882                                         nodemask_t *nodes,
883                                         struct zone **zone)
884 {
885         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs, highest_zoneidx, nodes,
886                                                                 zone);
887 }
888
889 /**
890  * 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
891  * @zone - The current zone in the iterator
892  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
893  * @zlist - The zonelist being iterated
894  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
895  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
896  *
897  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
898  * within a given nodemask
899  */
900 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
901         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask, &zone); \
902                 zone;                                                   \
903                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask, &zone)) \
904
905 /**
906  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
907  * @zone - The current zone in the iterator
908  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
909  * @zlist - The zonelist being iterated
910  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
911  *
912  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
913  */
914 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
915         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
916
917 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
918 #include <asm/sparsemem.h>
919 #endif
920
921 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
922         !defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
923 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
924 {
925         return 0;
926 }
927 #endif
928
929 #ifdef CONFIG_FLATMEM
930 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
931 #endif
932
933 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
934
935 /*
936  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
937  *
938  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
939  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
940  */
941 #define SECTIONS_SHIFT          (MAX_PHYSMEM_BITS - SECTION_SIZE_BITS)
942
943 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
944 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
945
946 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
947
948 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
949 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
950
951 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
952         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
953
954 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
955 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
956 #endif
957
958 #define pfn_to_section_nr(pfn) ((pfn) >> PFN_SECTION_SHIFT)
959 #define section_nr_to_pfn(sec) ((sec) << PFN_SECTION_SHIFT)
960
961 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
962 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
963
964 struct page;
965 struct page_cgroup;
966 struct mem_section {
967         /*
968          * This is, logically, a pointer to an array of struct
969          * pages.  However, it is stored with some other magic.
970          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
971          *
972          * Additionally during early boot we encode node id of
973          * the location of the section here to guide allocation.
974          * (see sparse.c::memory_present())
975          *
976          * Making it a UL at least makes someone do a cast
977          * before using it wrong.
978          */
979         unsigned long section_mem_map;
980
981         /* See declaration of similar field in struct zone */
982         unsigned long *pageblock_flags;
983 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
984         /*
985          * If !SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_cgroup pointer. We use
986          * section. (see memcontrol.h/page_cgroup.h about this.)
987          */
988         struct page_cgroup *page_cgroup;
989         unsigned long pad;
990 #endif
991 };
992
993 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
994 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
995 #else
996 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
997 #endif
998
999 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1000 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1001 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1002
1003 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1004 extern struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS];
1005 #else
1006 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1007 #endif
1008
1009 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1010 {
1011         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1012                 return NULL;
1013         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1014 }
1015 extern int __section_nr(struct mem_section* ms);
1016 extern unsigned long usemap_size(void);
1017
1018 /*
1019  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1020  * a little bit of information.  There should be at least
1021  * 3 bits here due to 32-bit alignment.
1022  */
1023 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1024 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1025 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<2)
1026 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1027 #define SECTION_NID_SHIFT       2
1028
1029 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1030 {
1031         unsigned long map = section->section_mem_map;
1032         map &= SECTION_MAP_MASK;
1033         return (struct page *)map;
1034 }
1035
1036 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1037 {
1038         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1039 }
1040
1041 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1042 {
1043         return present_section(__nr_to_section(nr));
1044 }
1045
1046 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1047 {
1048         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1049 }
1050
1051 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1052 {
1053         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1054 }
1055
1056 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1057 {
1058         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1059 }
1060
1061 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1062 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1063 {
1064         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1065                 return 0;
1066         return valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1067 }
1068 #endif
1069
1070 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1071 {
1072         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1073                 return 0;
1074         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1075 }
1076
1077 /*
1078  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1079  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1080  * this restriction.
1081  */
1082 #ifdef CONFIG_NUMA
1083 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1084 ({                                                                      \
1085         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1086         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1087 })
1088 #else
1089 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1090 #endif
1091
1092 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1093 void sparse_init(void);
1094 #else
1095 #define sparse_init()   do {} while (0)
1096 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1097 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1098
1099 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1100 bool early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int nid);
1101 #else
1102 #define early_pfn_in_nid(pfn, nid)      (1)
1103 #endif
1104
1105 #ifndef early_pfn_valid
1106 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1107 #endif
1108
1109 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1110 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
1111
1112 /*
1113  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1114  * need to check pfn validility within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1115  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1116  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1117  */
1118 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1119 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1120 #else
1121 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1122 #endif
1123
1124 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1125 /*
1126  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1127  * associated with it or not. In FLATMEM, it is expected that holes always
1128  * have valid memmap as long as there is valid PFNs either side of the hole.
1129  * In SPARSEMEM, it is assumed that a valid section has a memmap for the
1130  * entire section.
1131  *
1132  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1133  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1134  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1135  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1136  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1137  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1138  * of the full memmap are extremely rare.
1139  */
1140 int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1141                                         struct page *page, struct zone *zone);
1142 #else
1143 static inline int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1144                                         struct page *page, struct zone *zone)
1145 {
1146         return 1;
1147 }
1148 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1149
1150 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1151 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1152 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */