page allocator: use allocation flags as an index to the zone watermark
[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 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
87         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
88         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
89 #else
90         NR_UNEVICTABLE = NR_ACTIVE_FILE, /* avoid compiler errors in dead code */
91         NR_MLOCK = NR_ACTIVE_FILE,
92 #endif
93         NR_ANON_PAGES,  /* Mapped anonymous pages */
94         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
95                            only modified from process context */
96         NR_FILE_PAGES,
97         NR_FILE_DIRTY,
98         NR_WRITEBACK,
99         NR_SLAB_RECLAIMABLE,
100         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
101         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
102         NR_UNSTABLE_NFS,        /* NFS unstable pages */
103         NR_BOUNCE,
104         NR_VMSCAN_WRITE,
105         /* Second 128 byte cacheline */
106         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
107 #ifdef CONFIG_NUMA
108         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
109         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
110         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
111         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
112         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
113         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
114 #endif
115         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
116
117 /*
118  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
119  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
120  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
121  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
122  *
123  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
124  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
125  */
126 #define LRU_BASE 0
127 #define LRU_ACTIVE 1
128 #define LRU_FILE 2
129
130 enum lru_list {
131         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
132         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
133         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
134         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
135 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
136         LRU_UNEVICTABLE,
137 #else
138         LRU_UNEVICTABLE = LRU_ACTIVE_FILE, /* avoid compiler errors in dead code */
139 #endif
140         NR_LRU_LISTS
141 };
142
143 #define for_each_lru(l) for (l = 0; l < NR_LRU_LISTS; l++)
144
145 #define for_each_evictable_lru(l) for (l = 0; l <= LRU_ACTIVE_FILE; l++)
146
147 static inline int is_file_lru(enum lru_list l)
148 {
149         return (l == LRU_INACTIVE_FILE || l == LRU_ACTIVE_FILE);
150 }
151
152 static inline int is_active_lru(enum lru_list l)
153 {
154         return (l == LRU_ACTIVE_ANON || l == LRU_ACTIVE_FILE);
155 }
156
157 static inline int is_unevictable_lru(enum lru_list l)
158 {
159 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
160         return (l == LRU_UNEVICTABLE);
161 #else
162         return 0;
163 #endif
164 }
165
166 enum zone_watermarks {
167         WMARK_MIN,
168         WMARK_LOW,
169         WMARK_HIGH,
170         NR_WMARK
171 };
172
173 #define min_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_MIN])
174 #define low_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_LOW])
175 #define high_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_HIGH])
176
177 struct per_cpu_pages {
178         int count;              /* number of pages in the list */
179         int high;               /* high watermark, emptying needed */
180         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
181         struct list_head list;  /* the list of pages */
182 };
183
184 struct per_cpu_pageset {
185         struct per_cpu_pages pcp;
186 #ifdef CONFIG_NUMA
187         s8 expire;
188 #endif
189 #ifdef CONFIG_SMP
190         s8 stat_threshold;
191         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
192 #endif
193 } ____cacheline_aligned_in_smp;
194
195 #ifdef CONFIG_NUMA
196 #define zone_pcp(__z, __cpu) ((__z)->pageset[(__cpu)])
197 #else
198 #define zone_pcp(__z, __cpu) (&(__z)->pageset[(__cpu)])
199 #endif
200
201 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
202
203 enum zone_type {
204 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
205         /*
206          * ZONE_DMA is used when there are devices that are not able
207          * to do DMA to all of addressable memory (ZONE_NORMAL). Then we
208          * carve out the portion of memory that is needed for these devices.
209          * The range is arch specific.
210          *
211          * Some examples
212          *
213          * Architecture         Limit
214          * ---------------------------
215          * parisc, ia64, sparc  <4G
216          * s390                 <2G
217          * arm                  Various
218          * alpha                Unlimited or 0-16MB.
219          *
220          * i386, x86_64 and multiple other arches
221          *                      <16M.
222          */
223         ZONE_DMA,
224 #endif
225 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
226         /*
227          * x86_64 needs two ZONE_DMAs because it supports devices that are
228          * only able to do DMA to the lower 16M but also 32 bit devices that
229          * can only do DMA areas below 4G.
230          */
231         ZONE_DMA32,
232 #endif
233         /*
234          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
235          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
236          * transfers to all addressable memory.
237          */
238         ZONE_NORMAL,
239 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
240         /*
241          * A memory area that is only addressable by the kernel through
242          * mapping portions into its own address space. This is for example
243          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
244          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
245          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
246          * access.
247          */
248         ZONE_HIGHMEM,
249 #endif
250         ZONE_MOVABLE,
251         __MAX_NR_ZONES
252 };
253
254 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
255
256 /*
257  * When a memory allocation must conform to specific limitations (such
258  * as being suitable for DMA) the caller will pass in hints to the
259  * allocator in the gfp_mask, in the zone modifier bits.  These bits
260  * are used to select a priority ordered list of memory zones which
261  * match the requested limits. See gfp_zone() in include/linux/gfp.h
262  */
263
264 #if MAX_NR_ZONES < 2
265 #define ZONES_SHIFT 0
266 #elif MAX_NR_ZONES <= 2
267 #define ZONES_SHIFT 1
268 #elif MAX_NR_ZONES <= 4
269 #define ZONES_SHIFT 2
270 #else
271 #error ZONES_SHIFT -- too many zones configured adjust calculation
272 #endif
273
274 struct zone_reclaim_stat {
275         /*
276          * The pageout code in vmscan.c keeps track of how many of the
277          * mem/swap backed and file backed pages are refeferenced.
278          * The higher the rotated/scanned ratio, the more valuable
279          * that cache is.
280          *
281          * The anon LRU stats live in [0], file LRU stats in [1]
282          */
283         unsigned long           recent_rotated[2];
284         unsigned long           recent_scanned[2];
285 };
286
287 struct zone {
288         /* Fields commonly accessed by the page allocator */
289
290         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
291         unsigned long watermark[NR_WMARK];
292
293         /*
294          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be freeable
295          * or/and it will be released eventually, so to avoid totally wasting several
296          * GB of ram we must reserve some of the lower zone memory (otherwise we risk
297          * to run OOM on the lower zones despite there's tons of freeable ram
298          * on the higher zones). This array is recalculated at runtime if the
299          * sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl changes.
300          */
301         unsigned long           lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
302
303 #ifdef CONFIG_NUMA
304         int node;
305         /*
306          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
307          */
308         unsigned long           min_unmapped_pages;
309         unsigned long           min_slab_pages;
310         struct per_cpu_pageset  *pageset[NR_CPUS];
311 #else
312         struct per_cpu_pageset  pageset[NR_CPUS];
313 #endif
314         /*
315          * free areas of different sizes
316          */
317         spinlock_t              lock;
318 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
319         /* see spanned/present_pages for more description */
320         seqlock_t               span_seqlock;
321 #endif
322         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
323
324 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
325         /*
326          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
327          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
328          */
329         unsigned long           *pageblock_flags;
330 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
331
332
333         ZONE_PADDING(_pad1_)
334
335         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
336         spinlock_t              lru_lock;       
337         struct {
338                 struct list_head list;
339                 unsigned long nr_scan;
340         } lru[NR_LRU_LISTS];
341
342         struct zone_reclaim_stat reclaim_stat;
343
344         unsigned long           pages_scanned;     /* since last reclaim */
345         unsigned long           flags;             /* zone flags, see below */
346
347         /* Zone statistics */
348         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
349
350         /*
351          * prev_priority holds the scanning priority for this zone.  It is
352          * defined as the scanning priority at which we achieved our reclaim
353          * target at the previous try_to_free_pages() or balance_pgdat()
354          * invokation.
355          *
356          * We use prev_priority as a measure of how much stress page reclaim is
357          * under - it drives the swappiness decision: whether to unmap mapped
358          * pages.
359          *
360          * Access to both this field is quite racy even on uniprocessor.  But
361          * it is expected to average out OK.
362          */
363         int prev_priority;
364
365         /*
366          * The target ratio of ACTIVE_ANON to INACTIVE_ANON pages on
367          * this zone's LRU.  Maintained by the pageout code.
368          */
369         unsigned int inactive_ratio;
370
371
372         ZONE_PADDING(_pad2_)
373         /* Rarely used or read-mostly fields */
374
375         /*
376          * wait_table           -- the array holding the hash table
377          * wait_table_hash_nr_entries   -- the size of the hash table array
378          * wait_table_bits      -- wait_table_size == (1 << wait_table_bits)
379          *
380          * The purpose of all these is to keep track of the people
381          * waiting for a page to become available and make them
382          * runnable again when possible. The trouble is that this
383          * consumes a lot of space, especially when so few things
384          * wait on pages at a given time. So instead of using
385          * per-page waitqueues, we use a waitqueue hash table.
386          *
387          * The bucket discipline is to sleep on the same queue when
388          * colliding and wake all in that wait queue when removing.
389          * When something wakes, it must check to be sure its page is
390          * truly available, a la thundering herd. The cost of a
391          * collision is great, but given the expected load of the
392          * table, they should be so rare as to be outweighed by the
393          * benefits from the saved space.
394          *
395          * __wait_on_page_locked() and unlock_page() in mm/filemap.c, are the
396          * primary users of these fields, and in mm/page_alloc.c
397          * free_area_init_core() performs the initialization of them.
398          */
399         wait_queue_head_t       * wait_table;
400         unsigned long           wait_table_hash_nr_entries;
401         unsigned long           wait_table_bits;
402
403         /*
404          * Discontig memory support fields.
405          */
406         struct pglist_data      *zone_pgdat;
407         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
408         unsigned long           zone_start_pfn;
409
410         /*
411          * zone_start_pfn, spanned_pages and present_pages are all
412          * protected by span_seqlock.  It is a seqlock because it has
413          * to be read outside of zone->lock, and it is done in the main
414          * allocator path.  But, it is written quite infrequently.
415          *
416          * The lock is declared along with zone->lock because it is
417          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
418          * give them a chance of being in the same cacheline.
419          */
420         unsigned long           spanned_pages;  /* total size, including holes */
421         unsigned long           present_pages;  /* amount of memory (excluding holes) */
422
423         /*
424          * rarely used fields:
425          */
426         const char              *name;
427 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
428
429 typedef enum {
430         ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE,         /* all pages pinned */
431         ZONE_RECLAIM_LOCKED,            /* prevents concurrent reclaim */
432         ZONE_OOM_LOCKED,                /* zone is in OOM killer zonelist */
433 } zone_flags_t;
434
435 static inline void zone_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
436 {
437         set_bit(flag, &zone->flags);
438 }
439
440 static inline int zone_test_and_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
441 {
442         return test_and_set_bit(flag, &zone->flags);
443 }
444
445 static inline void zone_clear_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
446 {
447         clear_bit(flag, &zone->flags);
448 }
449
450 static inline int zone_is_all_unreclaimable(const struct zone *zone)
451 {
452         return test_bit(ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE, &zone->flags);
453 }
454
455 static inline int zone_is_reclaim_locked(const struct zone *zone)
456 {
457         return test_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
458 }
459
460 static inline int zone_is_oom_locked(const struct zone *zone)
461 {
462         return test_bit(ZONE_OOM_LOCKED, &zone->flags);
463 }
464
465 /*
466  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
467  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
468  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
469  */
470 #define DEF_PRIORITY 12
471
472 /* Maximum number of zones on a zonelist */
473 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
474
475 #ifdef CONFIG_NUMA
476
477 /*
478  * The NUMA zonelists are doubled becausse we need zonelists that restrict the
479  * allocations to a single node for GFP_THISNODE.
480  *
481  * [0]  : Zonelist with fallback
482  * [1]  : No fallback (GFP_THISNODE)
483  */
484 #define MAX_ZONELISTS 2
485
486
487 /*
488  * We cache key information from each zonelist for smaller cache
489  * footprint when scanning for free pages in get_page_from_freelist().
490  *
491  * 1) The BITMAP fullzones tracks which zones in a zonelist have come
492  *    up short of free memory since the last time (last_fullzone_zap)
493  *    we zero'd fullzones.
494  * 2) The array z_to_n[] maps each zone in the zonelist to its node
495  *    id, so that we can efficiently evaluate whether that node is
496  *    set in the current tasks mems_allowed.
497  *
498  * Both fullzones and z_to_n[] are one-to-one with the zonelist,
499  * indexed by a zones offset in the zonelist zones[] array.
500  *
501  * The get_page_from_freelist() routine does two scans.  During the
502  * first scan, we skip zones whose corresponding bit in 'fullzones'
503  * is set or whose corresponding node in current->mems_allowed (which
504  * comes from cpusets) is not set.  During the second scan, we bypass
505  * this zonelist_cache, to ensure we look methodically at each zone.
506  *
507  * Once per second, we zero out (zap) fullzones, forcing us to
508  * reconsider nodes that might have regained more free memory.
509  * The field last_full_zap is the time we last zapped fullzones.
510  *
511  * This mechanism reduces the amount of time we waste repeatedly
512  * reexaming zones for free memory when they just came up low on
513  * memory momentarilly ago.
514  *
515  * The zonelist_cache struct members logically belong in struct
516  * zonelist.  However, the mempolicy zonelists constructed for
517  * MPOL_BIND are intentionally variable length (and usually much
518  * shorter).  A general purpose mechanism for handling structs with
519  * multiple variable length members is more mechanism than we want
520  * here.  We resort to some special case hackery instead.
521  *
522  * The MPOL_BIND zonelists don't need this zonelist_cache (in good
523  * part because they are shorter), so we put the fixed length stuff
524  * at the front of the zonelist struct, ending in a variable length
525  * zones[], as is needed by MPOL_BIND.
526  *
527  * Then we put the optional zonelist cache on the end of the zonelist
528  * struct.  This optional stuff is found by a 'zlcache_ptr' pointer in
529  * the fixed length portion at the front of the struct.  This pointer
530  * both enables us to find the zonelist cache, and in the case of
531  * MPOL_BIND zonelists, (which will just set the zlcache_ptr to NULL)
532  * to know that the zonelist cache is not there.
533  *
534  * The end result is that struct zonelists come in two flavors:
535  *  1) The full, fixed length version, shown below, and
536  *  2) The custom zonelists for MPOL_BIND.
537  * The custom MPOL_BIND zonelists have a NULL zlcache_ptr and no zlcache.
538  *
539  * Even though there may be multiple CPU cores on a node modifying
540  * fullzones or last_full_zap in the same zonelist_cache at the same
541  * time, we don't lock it.  This is just hint data - if it is wrong now
542  * and then, the allocator will still function, perhaps a bit slower.
543  */
544
545
546 struct zonelist_cache {
547         unsigned short z_to_n[MAX_ZONES_PER_ZONELIST];          /* zone->nid */
548         DECLARE_BITMAP(fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);      /* zone full? */
549         unsigned long last_full_zap;            /* when last zap'd (jiffies) */
550 };
551 #else
552 #define MAX_ZONELISTS 1
553 struct zonelist_cache;
554 #endif
555
556 /*
557  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
558  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
559  */
560 struct zoneref {
561         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
562         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
563 };
564
565 /*
566  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
567  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
568  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
569  * priority.
570  *
571  * If zlcache_ptr is not NULL, then it is just the address of zlcache,
572  * as explained above.  If zlcache_ptr is NULL, there is no zlcache.
573  * *
574  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
575  * of the entry being read. Helper functions to access information given
576  * a struct zoneref are
577  *
578  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
579  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
580  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
581  */
582 struct zonelist {
583         struct zonelist_cache *zlcache_ptr;                  // NULL or &zlcache
584         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
585 #ifdef CONFIG_NUMA
586         struct zonelist_cache zlcache;                       // optional ...
587 #endif
588 };
589
590 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
591 struct node_active_region {
592         unsigned long start_pfn;
593         unsigned long end_pfn;
594         int nid;
595 };
596 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
597
598 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
599 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
600 extern struct page *mem_map;
601 #endif
602
603 /*
604  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM
605  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the
606  * zone denotes.
607  *
608  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
609  * it's memory layout.
610  *
611  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
612  * per-zone basis.
613  */
614 struct bootmem_data;
615 typedef struct pglist_data {
616         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
617         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
618         int nr_zones;
619 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
620         struct page *node_mem_map;
621 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
622         struct page_cgroup *node_page_cgroup;
623 #endif
624 #endif
625         struct bootmem_data *bdata;
626 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
627         /*
628          * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages
629          * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also
630          * guarantee that any pfn_valid() stays that way.
631          *
632          * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock.
633          */
634         spinlock_t node_size_lock;
635 #endif
636         unsigned long node_start_pfn;
637         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
638         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
639                                              range, including holes */
640         int node_id;
641         wait_queue_head_t kswapd_wait;
642         struct task_struct *kswapd;
643         int kswapd_max_order;
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 void get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
658                         unsigned long *free);
659 void build_all_zonelists(void);
660 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order);
661 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
662                 int classzone_idx, int alloc_flags);
663 enum memmap_context {
664         MEMMAP_EARLY,
665         MEMMAP_HOTPLUG,
666 };
667 extern int init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
668                                      unsigned long size,
669                                      enum memmap_context context);
670
671 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
672 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
673 #else
674 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
675 #endif
676
677 #ifdef CONFIG_NEED_NODE_MEMMAP_SIZE
678 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
679 #endif
680
681 /*
682  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
683  */
684 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
685
686 static inline int populated_zone(struct zone *zone)
687 {
688         return (!!zone->present_pages);
689 }
690
691 extern int movable_zone;
692
693 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
694 {
695 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
696         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
697 #else
698         return 0;
699 #endif
700 }
701
702 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
703 {
704 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
705         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
706                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
707 #else
708         return 0;
709 #endif
710 }
711
712 static inline int is_normal_idx(enum zone_type idx)
713 {
714         return (idx == ZONE_NORMAL);
715 }
716
717 /**
718  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a 
719  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
720  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
721  * @zone - pointer to struct zone variable
722  */
723 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
724 {
725 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
726         int zone_off = (char *)zone - (char *)zone->zone_pgdat->node_zones;
727         return zone_off == ZONE_HIGHMEM * sizeof(*zone) ||
728                (zone_off == ZONE_MOVABLE * sizeof(*zone) &&
729                 zone_movable_is_highmem());
730 #else
731         return 0;
732 #endif
733 }
734
735 static inline int is_normal(struct zone *zone)
736 {
737         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
738 }
739
740 static inline int is_dma32(struct zone *zone)
741 {
742 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
743         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
744 #else
745         return 0;
746 #endif
747 }
748
749 static inline int is_dma(struct zone *zone)
750 {
751 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
752         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
753 #else
754         return 0;
755 #endif
756 }
757
758 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
759 struct ctl_table;
760 struct file;
761 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *, 
762                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
763 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1];
764 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *,
765                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
766 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *,
767                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
768 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
769                         struct file *, void __user *, size_t *, loff_t *);
770 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
771                         struct file *, void __user *, size_t *, loff_t *);
772
773 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
774                         struct file *, void __user *, size_t *, loff_t *);
775 extern char numa_zonelist_order[];
776 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16      /* string buffer size */
777
778 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
779
780 extern struct pglist_data contig_page_data;
781 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
782 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
783
784 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
785
786 #include <asm/mmzone.h>
787
788 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
789
790 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
791 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
792 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
793
794 /**
795  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
796  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
797  */
798 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
799         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
800              pgdat;                                     \
801              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
802 /**
803  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
804  * @zone - pointer to struct zone variable
805  *
806  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
807  * fills it in.
808  */
809 #define for_each_zone(zone)                             \
810         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
811              zone;                                      \
812              zone = next_zone(zone))
813
814 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
815         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
816              zone;                                      \
817              zone = next_zone(zone))                    \
818                 if (!populated_zone(zone))              \
819                         ; /* do nothing */              \
820                 else
821
822 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
823 {
824         return zoneref->zone;
825 }
826
827 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
828 {
829         return zoneref->zone_idx;
830 }
831
832 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
833 {
834 #ifdef CONFIG_NUMA
835         /* zone_to_nid not available in this context */
836         return zoneref->zone->node;
837 #else
838         return 0;
839 #endif /* CONFIG_NUMA */
840 }
841
842 /**
843  * 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
844  * @z - The cursor used as a starting point for the search
845  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
846  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
847  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
848  *
849  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
850  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
851  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
852  * being examined. It should be advanced by one before calling
853  * next_zones_zonelist again.
854  */
855 struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
856                                         enum zone_type highest_zoneidx,
857                                         nodemask_t *nodes,
858                                         struct zone **zone);
859
860 /**
861  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
862  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
863  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
864  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
865  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
866  *
867  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
868  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
869  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
870  * one before calling.
871  */
872 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
873                                         enum zone_type highest_zoneidx,
874                                         nodemask_t *nodes,
875                                         struct zone **zone)
876 {
877         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs, highest_zoneidx, nodes,
878                                                                 zone);
879 }
880
881 /**
882  * 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
883  * @zone - The current zone in the iterator
884  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
885  * @zlist - The zonelist being iterated
886  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
887  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
888  *
889  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
890  * within a given nodemask
891  */
892 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
893         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask, &zone); \
894                 zone;                                                   \
895                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask, &zone)) \
896
897 /**
898  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
899  * @zone - The current zone in the iterator
900  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
901  * @zlist - The zonelist being iterated
902  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
903  *
904  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
905  */
906 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
907         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
908
909 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
910 #include <asm/sparsemem.h>
911 #endif
912
913 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
914         !defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
915 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
916 {
917         return 0;
918 }
919 #endif
920
921 #ifdef CONFIG_FLATMEM
922 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
923 #endif
924
925 #define pfn_to_section_nr(pfn) ((pfn) >> PFN_SECTION_SHIFT)
926 #define section_nr_to_pfn(sec) ((sec) << PFN_SECTION_SHIFT)
927
928 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
929
930 /*
931  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
932  *
933  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
934  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
935  */
936 #define SECTIONS_SHIFT          (MAX_PHYSMEM_BITS - SECTION_SIZE_BITS)
937
938 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
939 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
940
941 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
942
943 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
944 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
945
946 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
947         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
948
949 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
950 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
951 #endif
952
953 struct page;
954 struct page_cgroup;
955 struct mem_section {
956         /*
957          * This is, logically, a pointer to an array of struct
958          * pages.  However, it is stored with some other magic.
959          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
960          *
961          * Additionally during early boot we encode node id of
962          * the location of the section here to guide allocation.
963          * (see sparse.c::memory_present())
964          *
965          * Making it a UL at least makes someone do a cast
966          * before using it wrong.
967          */
968         unsigned long section_mem_map;
969
970         /* See declaration of similar field in struct zone */
971         unsigned long *pageblock_flags;
972 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
973         /*
974          * If !SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_cgroup pointer. We use
975          * section. (see memcontrol.h/page_cgroup.h about this.)
976          */
977         struct page_cgroup *page_cgroup;
978         unsigned long pad;
979 #endif
980 };
981
982 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
983 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
984 #else
985 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
986 #endif
987
988 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
989 #define NR_SECTION_ROOTS        (NR_MEM_SECTIONS / SECTIONS_PER_ROOT)
990 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
991
992 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
993 extern struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS];
994 #else
995 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
996 #endif
997
998 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
999 {
1000         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1001                 return NULL;
1002         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1003 }
1004 extern int __section_nr(struct mem_section* ms);
1005 extern unsigned long usemap_size(void);
1006
1007 /*
1008  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1009  * a little bit of information.  There should be at least
1010  * 3 bits here due to 32-bit alignment.
1011  */
1012 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1013 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1014 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<2)
1015 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1016 #define SECTION_NID_SHIFT       2
1017
1018 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1019 {
1020         unsigned long map = section->section_mem_map;
1021         map &= SECTION_MAP_MASK;
1022         return (struct page *)map;
1023 }
1024
1025 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1026 {
1027         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1028 }
1029
1030 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1031 {
1032         return present_section(__nr_to_section(nr));
1033 }
1034
1035 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1036 {
1037         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1038 }
1039
1040 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1041 {
1042         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1043 }
1044
1045 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1046 {
1047         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1048 }
1049
1050 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1051 {
1052         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1053                 return 0;
1054         return valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1055 }
1056
1057 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1058 {
1059         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1060                 return 0;
1061         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1062 }
1063
1064 /*
1065  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1066  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1067  * this restriction.
1068  */
1069 #ifdef CONFIG_NUMA
1070 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1071 ({                                                                      \
1072         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1073         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1074 })
1075 #else
1076 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1077 #endif
1078
1079 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1080 void sparse_init(void);
1081 #else
1082 #define sparse_init()   do {} while (0)
1083 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1084 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1085
1086 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1087 bool early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int nid);
1088 #else
1089 #define early_pfn_in_nid(pfn, nid)      (1)
1090 #endif
1091
1092 #ifndef early_pfn_valid
1093 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1094 #endif
1095
1096 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1097 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
1098
1099 /*
1100  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1101  * need to check pfn validility within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1102  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1103  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1104  */
1105 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1106 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1107 #else
1108 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1109 #endif
1110
1111 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1112 /*
1113  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1114  * associated with it or not. In FLATMEM, it is expected that holes always
1115  * have valid memmap as long as there is valid PFNs either side of the hole.
1116  * In SPARSEMEM, it is assumed that a valid section has a memmap for the
1117  * entire section.
1118  *
1119  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1120  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1121  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1122  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1123  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1124  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1125  * of the full memmap are extremely rare.
1126  */
1127 int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1128                                         struct page *page, struct zone *zone);
1129 #else
1130 static inline int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1131                                         struct page *page, struct zone *zone)
1132 {
1133         return 1;
1134 }
1135 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1136
1137 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1138 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1139 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */