dff711509661c8e5eb74fce083eef26e526a783e
[linux-2.6-block.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 <linux/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_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
104         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
105         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
106         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
107         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
108         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
109         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
110 #ifdef CONFIG_NUMA
111         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
112         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
113         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
114         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
115         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
116         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
117 #endif
118         NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES,
119         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
120
121 /*
122  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
123  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
124  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
125  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
126  *
127  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
128  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
129  */
130 #define LRU_BASE 0
131 #define LRU_ACTIVE 1
132 #define LRU_FILE 2
133
134 enum lru_list {
135         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
136         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
137         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
138         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
139         LRU_UNEVICTABLE,
140         NR_LRU_LISTS
141 };
142
143 #define for_each_lru(lru) for (lru = 0; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
144
145 #define for_each_evictable_lru(lru) for (lru = 0; lru <= LRU_ACTIVE_FILE; lru++)
146
147 static inline int is_file_lru(enum lru_list lru)
148 {
149         return (lru == LRU_INACTIVE_FILE || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
150 }
151
152 static inline int is_active_lru(enum lru_list lru)
153 {
154         return (lru == LRU_ACTIVE_ANON || lru == LRU_ACTIVE_FILE);
155 }
156
157 static inline int is_unevictable_lru(enum lru_list lru)
158 {
159         return (lru == LRU_UNEVICTABLE);
160 }
161
162 struct lruvec {
163         struct list_head lists[NR_LRU_LISTS];
164 };
165
166 /* Mask used at gathering information at once (see memcontrol.c) */
167 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
168 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
169 #define LRU_ALL_EVICTABLE (LRU_ALL_FILE | LRU_ALL_ANON)
170 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
171
172 /* Isolate inactive pages */
173 #define ISOLATE_INACTIVE        ((__force isolate_mode_t)0x1)
174 /* Isolate active pages */
175 #define ISOLATE_ACTIVE          ((__force isolate_mode_t)0x2)
176 /* Isolate clean file */
177 #define ISOLATE_CLEAN           ((__force isolate_mode_t)0x4)
178 /* Isolate unmapped file */
179 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x8)
180 /* Isolate for asynchronous migration */
181 #define ISOLATE_ASYNC_MIGRATE   ((__force isolate_mode_t)0x10)
182
183 /* LRU Isolation modes. */
184 typedef unsigned __bitwise__ isolate_mode_t;
185
186 enum zone_watermarks {
187         WMARK_MIN,
188         WMARK_LOW,
189         WMARK_HIGH,
190         NR_WMARK
191 };
192
193 #define min_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_MIN])
194 #define low_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_LOW])
195 #define high_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_HIGH])
196
197 struct per_cpu_pages {
198         int count;              /* number of pages in the list */
199         int high;               /* high watermark, emptying needed */
200         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
201
202         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
203         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
204 };
205
206 struct per_cpu_pageset {
207         struct per_cpu_pages pcp;
208 #ifdef CONFIG_NUMA
209         s8 expire;
210 #endif
211 #ifdef CONFIG_SMP
212         s8 stat_threshold;
213         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
214 #endif
215 };
216
217 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
218
219 enum zone_type {
220 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
221         /*
222          * ZONE_DMA is used when there are devices that are not able
223          * to do DMA to all of addressable memory (ZONE_NORMAL). Then we
224          * carve out the portion of memory that is needed for these devices.
225          * The range is arch specific.
226          *
227          * Some examples
228          *
229          * Architecture         Limit
230          * ---------------------------
231          * parisc, ia64, sparc  <4G
232          * s390                 <2G
233          * arm                  Various
234          * alpha                Unlimited or 0-16MB.
235          *
236          * i386, x86_64 and multiple other arches
237          *                      <16M.
238          */
239         ZONE_DMA,
240 #endif
241 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
242         /*
243          * x86_64 needs two ZONE_DMAs because it supports devices that are
244          * only able to do DMA to the lower 16M but also 32 bit devices that
245          * can only do DMA areas below 4G.
246          */
247         ZONE_DMA32,
248 #endif
249         /*
250          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
251          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
252          * transfers to all addressable memory.
253          */
254         ZONE_NORMAL,
255 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
256         /*
257          * A memory area that is only addressable by the kernel through
258          * mapping portions into its own address space. This is for example
259          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
260          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
261          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
262          * access.
263          */
264         ZONE_HIGHMEM,
265 #endif
266         ZONE_MOVABLE,
267         __MAX_NR_ZONES
268 };
269
270 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
271
272 /*
273  * When a memory allocation must conform to specific limitations (such
274  * as being suitable for DMA) the caller will pass in hints to the
275  * allocator in the gfp_mask, in the zone modifier bits.  These bits
276  * are used to select a priority ordered list of memory zones which
277  * match the requested limits. See gfp_zone() in include/linux/gfp.h
278  */
279
280 #if MAX_NR_ZONES < 2
281 #define ZONES_SHIFT 0
282 #elif MAX_NR_ZONES <= 2
283 #define ZONES_SHIFT 1
284 #elif MAX_NR_ZONES <= 4
285 #define ZONES_SHIFT 2
286 #else
287 #error ZONES_SHIFT -- too many zones configured adjust calculation
288 #endif
289
290 struct zone_reclaim_stat {
291         /*
292          * The pageout code in vmscan.c keeps track of how many of the
293          * mem/swap backed and file backed pages are refeferenced.
294          * The higher the rotated/scanned ratio, the more valuable
295          * that cache is.
296          *
297          * The anon LRU stats live in [0], file LRU stats in [1]
298          */
299         unsigned long           recent_rotated[2];
300         unsigned long           recent_scanned[2];
301 };
302
303 struct zone {
304         /* Fields commonly accessed by the page allocator */
305
306         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
307         unsigned long watermark[NR_WMARK];
308
309         /*
310          * When free pages are below this point, additional steps are taken
311          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
312          * drift allowing watermarks to be breached
313          */
314         unsigned long percpu_drift_mark;
315
316         /*
317          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be freeable
318          * or/and it will be released eventually, so to avoid totally wasting several
319          * GB of ram we must reserve some of the lower zone memory (otherwise we risk
320          * to run OOM on the lower zones despite there's tons of freeable ram
321          * on the higher zones). This array is recalculated at runtime if the
322          * sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl changes.
323          */
324         unsigned long           lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
325
326         /*
327          * This is a per-zone reserve of pages that should not be
328          * considered dirtyable memory.
329          */
330         unsigned long           dirty_balance_reserve;
331
332 #ifdef CONFIG_NUMA
333         int node;
334         /*
335          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
336          */
337         unsigned long           min_unmapped_pages;
338         unsigned long           min_slab_pages;
339 #endif
340         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
341         /*
342          * free areas of different sizes
343          */
344         spinlock_t              lock;
345         int                     all_unreclaimable; /* All pages pinned */
346 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
347         /* see spanned/present_pages for more description */
348         seqlock_t               span_seqlock;
349 #endif
350         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
351
352 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
353         /*
354          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
355          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
356          */
357         unsigned long           *pageblock_flags;
358 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
359
360 #ifdef CONFIG_COMPACTION
361         /*
362          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
363          * are skipped before trying again. The number attempted since
364          * last failure is tracked with compact_considered.
365          */
366         unsigned int            compact_considered;
367         unsigned int            compact_defer_shift;
368         int                     compact_order_failed;
369 #endif
370
371         ZONE_PADDING(_pad1_)
372
373         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
374         spinlock_t              lru_lock;
375         struct lruvec           lruvec;
376
377         struct zone_reclaim_stat reclaim_stat;
378
379         unsigned long           pages_scanned;     /* since last reclaim */
380         unsigned long           flags;             /* zone flags, see below */
381
382         /* Zone statistics */
383         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
384
385         /*
386          * The target ratio of ACTIVE_ANON to INACTIVE_ANON pages on
387          * this zone's LRU.  Maintained by the pageout code.
388          */
389         unsigned int inactive_ratio;
390
391
392         ZONE_PADDING(_pad2_)
393         /* Rarely used or read-mostly fields */
394
395         /*
396          * wait_table           -- the array holding the hash table
397          * wait_table_hash_nr_entries   -- the size of the hash table array
398          * wait_table_bits      -- wait_table_size == (1 << wait_table_bits)
399          *
400          * The purpose of all these is to keep track of the people
401          * waiting for a page to become available and make them
402          * runnable again when possible. The trouble is that this
403          * consumes a lot of space, especially when so few things
404          * wait on pages at a given time. So instead of using
405          * per-page waitqueues, we use a waitqueue hash table.
406          *
407          * The bucket discipline is to sleep on the same queue when
408          * colliding and wake all in that wait queue when removing.
409          * When something wakes, it must check to be sure its page is
410          * truly available, a la thundering herd. The cost of a
411          * collision is great, but given the expected load of the
412          * table, they should be so rare as to be outweighed by the
413          * benefits from the saved space.
414          *
415          * __wait_on_page_locked() and unlock_page() in mm/filemap.c, are the
416          * primary users of these fields, and in mm/page_alloc.c
417          * free_area_init_core() performs the initialization of them.
418          */
419         wait_queue_head_t       * wait_table;
420         unsigned long           wait_table_hash_nr_entries;
421         unsigned long           wait_table_bits;
422
423         /*
424          * Discontig memory support fields.
425          */
426         struct pglist_data      *zone_pgdat;
427         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
428         unsigned long           zone_start_pfn;
429
430         /*
431          * zone_start_pfn, spanned_pages and present_pages are all
432          * protected by span_seqlock.  It is a seqlock because it has
433          * to be read outside of zone->lock, and it is done in the main
434          * allocator path.  But, it is written quite infrequently.
435          *
436          * The lock is declared along with zone->lock because it is
437          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
438          * give them a chance of being in the same cacheline.
439          */
440         unsigned long           spanned_pages;  /* total size, including holes */
441         unsigned long           present_pages;  /* amount of memory (excluding holes) */
442
443         /*
444          * rarely used fields:
445          */
446         const char              *name;
447 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
448
449 typedef enum {
450         ZONE_RECLAIM_LOCKED,            /* prevents concurrent reclaim */
451         ZONE_OOM_LOCKED,                /* zone is in OOM killer zonelist */
452         ZONE_CONGESTED,                 /* zone has many dirty pages backed by
453                                          * a congested BDI
454                                          */
455 } zone_flags_t;
456
457 static inline void zone_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
458 {
459         set_bit(flag, &zone->flags);
460 }
461
462 static inline int zone_test_and_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
463 {
464         return test_and_set_bit(flag, &zone->flags);
465 }
466
467 static inline void zone_clear_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
468 {
469         clear_bit(flag, &zone->flags);
470 }
471
472 static inline int zone_is_reclaim_congested(const struct zone *zone)
473 {
474         return test_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
475 }
476
477 static inline int zone_is_reclaim_locked(const struct zone *zone)
478 {
479         return test_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
480 }
481
482 static inline int zone_is_oom_locked(const struct zone *zone)
483 {
484         return test_bit(ZONE_OOM_LOCKED, &zone->flags);
485 }
486
487 /*
488  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
489  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
490  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
491  */
492 #define DEF_PRIORITY 12
493
494 /* Maximum number of zones on a zonelist */
495 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
496
497 #ifdef CONFIG_NUMA
498
499 /*
500  * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that restrict the
501  * allocations to a single node for GFP_THISNODE.
502  *
503  * [0]  : Zonelist with fallback
504  * [1]  : No fallback (GFP_THISNODE)
505  */
506 #define MAX_ZONELISTS 2
507
508
509 /*
510  * We cache key information from each zonelist for smaller cache
511  * footprint when scanning for free pages in get_page_from_freelist().
512  *
513  * 1) The BITMAP fullzones tracks which zones in a zonelist have come
514  *    up short of free memory since the last time (last_fullzone_zap)
515  *    we zero'd fullzones.
516  * 2) The array z_to_n[] maps each zone in the zonelist to its node
517  *    id, so that we can efficiently evaluate whether that node is
518  *    set in the current tasks mems_allowed.
519  *
520  * Both fullzones and z_to_n[] are one-to-one with the zonelist,
521  * indexed by a zones offset in the zonelist zones[] array.
522  *
523  * The get_page_from_freelist() routine does two scans.  During the
524  * first scan, we skip zones whose corresponding bit in 'fullzones'
525  * is set or whose corresponding node in current->mems_allowed (which
526  * comes from cpusets) is not set.  During the second scan, we bypass
527  * this zonelist_cache, to ensure we look methodically at each zone.
528  *
529  * Once per second, we zero out (zap) fullzones, forcing us to
530  * reconsider nodes that might have regained more free memory.
531  * The field last_full_zap is the time we last zapped fullzones.
532  *
533  * This mechanism reduces the amount of time we waste repeatedly
534  * reexaming zones for free memory when they just came up low on
535  * memory momentarilly ago.
536  *
537  * The zonelist_cache struct members logically belong in struct
538  * zonelist.  However, the mempolicy zonelists constructed for
539  * MPOL_BIND are intentionally variable length (and usually much
540  * shorter).  A general purpose mechanism for handling structs with
541  * multiple variable length members is more mechanism than we want
542  * here.  We resort to some special case hackery instead.
543  *
544  * The MPOL_BIND zonelists don't need this zonelist_cache (in good
545  * part because they are shorter), so we put the fixed length stuff
546  * at the front of the zonelist struct, ending in a variable length
547  * zones[], as is needed by MPOL_BIND.
548  *
549  * Then we put the optional zonelist cache on the end of the zonelist
550  * struct.  This optional stuff is found by a 'zlcache_ptr' pointer in
551  * the fixed length portion at the front of the struct.  This pointer
552  * both enables us to find the zonelist cache, and in the case of
553  * MPOL_BIND zonelists, (which will just set the zlcache_ptr to NULL)
554  * to know that the zonelist cache is not there.
555  *
556  * The end result is that struct zonelists come in two flavors:
557  *  1) The full, fixed length version, shown below, and
558  *  2) The custom zonelists for MPOL_BIND.
559  * The custom MPOL_BIND zonelists have a NULL zlcache_ptr and no zlcache.
560  *
561  * Even though there may be multiple CPU cores on a node modifying
562  * fullzones or last_full_zap in the same zonelist_cache at the same
563  * time, we don't lock it.  This is just hint data - if it is wrong now
564  * and then, the allocator will still function, perhaps a bit slower.
565  */
566
567
568 struct zonelist_cache {
569         unsigned short z_to_n[MAX_ZONES_PER_ZONELIST];          /* zone->nid */
570         DECLARE_BITMAP(fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);      /* zone full? */
571         unsigned long last_full_zap;            /* when last zap'd (jiffies) */
572 };
573 #else
574 #define MAX_ZONELISTS 1
575 struct zonelist_cache;
576 #endif
577
578 /*
579  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
580  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
581  */
582 struct zoneref {
583         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
584         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
585 };
586
587 /*
588  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
589  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
590  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
591  * priority.
592  *
593  * If zlcache_ptr is not NULL, then it is just the address of zlcache,
594  * as explained above.  If zlcache_ptr is NULL, there is no zlcache.
595  * *
596  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
597  * of the entry being read. Helper functions to access information given
598  * a struct zoneref are
599  *
600  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
601  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
602  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
603  */
604 struct zonelist {
605         struct zonelist_cache *zlcache_ptr;                  // NULL or &zlcache
606         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
607 #ifdef CONFIG_NUMA
608         struct zonelist_cache zlcache;                       // optional ...
609 #endif
610 };
611
612 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
613 struct node_active_region {
614         unsigned long start_pfn;
615         unsigned long end_pfn;
616         int nid;
617 };
618 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
619
620 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
621 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
622 extern struct page *mem_map;
623 #endif
624
625 /*
626  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM
627  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the
628  * zone denotes.
629  *
630  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
631  * it's memory layout.
632  *
633  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
634  * per-zone basis.
635  */
636 struct bootmem_data;
637 typedef struct pglist_data {
638         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
639         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
640         int nr_zones;
641 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
642         struct page *node_mem_map;
643 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
644         struct page_cgroup *node_page_cgroup;
645 #endif
646 #endif
647 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
648         struct bootmem_data *bdata;
649 #endif
650 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
651         /*
652          * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages
653          * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also
654          * guarantee that any pfn_valid() stays that way.
655          *
656          * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock.
657          */
658         spinlock_t node_size_lock;
659 #endif
660         unsigned long node_start_pfn;
661         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
662         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
663                                              range, including holes */
664         int node_id;
665         wait_queue_head_t kswapd_wait;
666         struct task_struct *kswapd;
667         int kswapd_max_order;
668         enum zone_type classzone_idx;
669 } pg_data_t;
670
671 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
672 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
673 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
674 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
675 #else
676 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
677 #endif
678 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
679
680 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
681
682 #define node_end_pfn(nid) ({\
683         pg_data_t *__pgdat = NODE_DATA(nid);\
684         __pgdat->node_start_pfn + __pgdat->node_spanned_pages;\
685 })
686
687 #include <linux/memory_hotplug.h>
688
689 extern struct mutex zonelists_mutex;
690 void build_all_zonelists(void *data);
691 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx);
692 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
693                 int classzone_idx, int alloc_flags);
694 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
695                 int classzone_idx, int alloc_flags);
696 enum memmap_context {
697         MEMMAP_EARLY,
698         MEMMAP_HOTPLUG,
699 };
700 extern int init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
701                                      unsigned long size,
702                                      enum memmap_context context);
703
704 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
705 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
706 #else
707 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
708 #endif
709
710 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
711 int local_memory_node(int node_id);
712 #else
713 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
714 #endif
715
716 #ifdef CONFIG_NEED_NODE_MEMMAP_SIZE
717 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
718 #endif
719
720 /*
721  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
722  */
723 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
724
725 static inline int populated_zone(struct zone *zone)
726 {
727         return (!!zone->present_pages);
728 }
729
730 extern int movable_zone;
731
732 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
733 {
734 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE)
735         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
736 #else
737         return 0;
738 #endif
739 }
740
741 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
742 {
743 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
744         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
745                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
746 #else
747         return 0;
748 #endif
749 }
750
751 static inline int is_normal_idx(enum zone_type idx)
752 {
753         return (idx == ZONE_NORMAL);
754 }
755
756 /**
757  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a 
758  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
759  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
760  * @zone - pointer to struct zone variable
761  */
762 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
763 {
764 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
765         int zone_off = (char *)zone - (char *)zone->zone_pgdat->node_zones;
766         return zone_off == ZONE_HIGHMEM * sizeof(*zone) ||
767                (zone_off == ZONE_MOVABLE * sizeof(*zone) &&
768                 zone_movable_is_highmem());
769 #else
770         return 0;
771 #endif
772 }
773
774 static inline int is_normal(struct zone *zone)
775 {
776         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
777 }
778
779 static inline int is_dma32(struct zone *zone)
780 {
781 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
782         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
783 #else
784         return 0;
785 #endif
786 }
787
788 static inline int is_dma(struct zone *zone)
789 {
790 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
791         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
792 #else
793         return 0;
794 #endif
795 }
796
797 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
798 struct ctl_table;
799 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
800                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
801 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1];
802 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
803                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
804 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
805                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
806 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
807                         void __user *, size_t *, loff_t *);
808 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
809                         void __user *, size_t *, loff_t *);
810
811 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
812                         void __user *, size_t *, loff_t *);
813 extern char numa_zonelist_order[];
814 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16      /* string buffer size */
815
816 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
817
818 extern struct pglist_data contig_page_data;
819 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
820 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
821
822 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
823
824 #include <asm/mmzone.h>
825
826 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
827
828 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
829 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
830 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
831
832 /**
833  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
834  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
835  */
836 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
837         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
838              pgdat;                                     \
839              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
840 /**
841  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
842  * @zone - pointer to struct zone variable
843  *
844  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
845  * fills it in.
846  */
847 #define for_each_zone(zone)                             \
848         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
849              zone;                                      \
850              zone = next_zone(zone))
851
852 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
853         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
854              zone;                                      \
855              zone = next_zone(zone))                    \
856                 if (!populated_zone(zone))              \
857                         ; /* do nothing */              \
858                 else
859
860 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
861 {
862         return zoneref->zone;
863 }
864
865 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
866 {
867         return zoneref->zone_idx;
868 }
869
870 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
871 {
872 #ifdef CONFIG_NUMA
873         /* zone_to_nid not available in this context */
874         return zoneref->zone->node;
875 #else
876         return 0;
877 #endif /* CONFIG_NUMA */
878 }
879
880 /**
881  * 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
882  * @z - The cursor used as a starting point for the search
883  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
884  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
885  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
886  *
887  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
888  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
889  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
890  * being examined. It should be advanced by one before calling
891  * next_zones_zonelist again.
892  */
893 struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
894                                         enum zone_type highest_zoneidx,
895                                         nodemask_t *nodes,
896                                         struct zone **zone);
897
898 /**
899  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
900  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
901  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
902  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
903  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
904  *
905  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
906  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
907  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
908  * one before calling.
909  */
910 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
911                                         enum zone_type highest_zoneidx,
912                                         nodemask_t *nodes,
913                                         struct zone **zone)
914 {
915         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs, highest_zoneidx, nodes,
916                                                                 zone);
917 }
918
919 /**
920  * 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
921  * @zone - The current zone in the iterator
922  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
923  * @zlist - The zonelist being iterated
924  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
925  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
926  *
927  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
928  * within a given nodemask
929  */
930 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
931         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask, &zone); \
932                 zone;                                                   \
933                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask, &zone)) \
934
935 /**
936  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
937  * @zone - The current zone in the iterator
938  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
939  * @zlist - The zonelist being iterated
940  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
941  *
942  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
943  */
944 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
945         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
946
947 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
948 #include <asm/sparsemem.h>
949 #endif
950
951 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
952         !defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
953 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
954 {
955         return 0;
956 }
957 #endif
958
959 #ifdef CONFIG_FLATMEM
960 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
961 #endif
962
963 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
964
965 /*
966  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
967  *
968  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
969  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
970  */
971 #define SECTIONS_SHIFT          (MAX_PHYSMEM_BITS - SECTION_SIZE_BITS)
972
973 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
974 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
975
976 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
977
978 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
979 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
980
981 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
982         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
983
984 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
985 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
986 #endif
987
988 #define pfn_to_section_nr(pfn) ((pfn) >> PFN_SECTION_SHIFT)
989 #define section_nr_to_pfn(sec) ((sec) << PFN_SECTION_SHIFT)
990
991 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
992 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
993
994 struct page;
995 struct page_cgroup;
996 struct mem_section {
997         /*
998          * This is, logically, a pointer to an array of struct
999          * pages.  However, it is stored with some other magic.
1000          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
1001          *
1002          * Additionally during early boot we encode node id of
1003          * the location of the section here to guide allocation.
1004          * (see sparse.c::memory_present())
1005          *
1006          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1007          * before using it wrong.
1008          */
1009         unsigned long section_mem_map;
1010
1011         /* See declaration of similar field in struct zone */
1012         unsigned long *pageblock_flags;
1013 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
1014         /*
1015          * If !SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_cgroup pointer. We use
1016          * section. (see memcontrol.h/page_cgroup.h about this.)
1017          */
1018         struct page_cgroup *page_cgroup;
1019         unsigned long pad;
1020 #endif
1021 };
1022
1023 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1024 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1025 #else
1026 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1027 #endif
1028
1029 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1030 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1031 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1032
1033 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1034 extern struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS];
1035 #else
1036 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1037 #endif
1038
1039 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1040 {
1041         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1042                 return NULL;
1043         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1044 }
1045 extern int __section_nr(struct mem_section* ms);
1046 extern unsigned long usemap_size(void);
1047
1048 /*
1049  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1050  * a little bit of information.  There should be at least
1051  * 3 bits here due to 32-bit alignment.
1052  */
1053 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1054 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1055 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<2)
1056 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1057 #define SECTION_NID_SHIFT       2
1058
1059 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1060 {
1061         unsigned long map = section->section_mem_map;
1062         map &= SECTION_MAP_MASK;
1063         return (struct page *)map;
1064 }
1065
1066 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1067 {
1068         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1069 }
1070
1071 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1072 {
1073         return present_section(__nr_to_section(nr));
1074 }
1075
1076 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1077 {
1078         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1079 }
1080
1081 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1082 {
1083         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1084 }
1085
1086 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1087 {
1088         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1089 }
1090
1091 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1092 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1093 {
1094         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1095                 return 0;
1096         return valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1097 }
1098 #endif
1099
1100 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1101 {
1102         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1103                 return 0;
1104         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1105 }
1106
1107 /*
1108  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1109  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1110  * this restriction.
1111  */
1112 #ifdef CONFIG_NUMA
1113 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1114 ({                                                                      \
1115         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1116         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1117 })
1118 #else
1119 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1120 #endif
1121
1122 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1123 void sparse_init(void);
1124 #else
1125 #define sparse_init()   do {} while (0)
1126 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1127 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1128
1129 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1130 bool early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int nid);
1131 #else
1132 #define early_pfn_in_nid(pfn, nid)      (1)
1133 #endif
1134
1135 #ifndef early_pfn_valid
1136 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1137 #endif
1138
1139 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1140 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
1141
1142 /*
1143  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1144  * need to check pfn validility within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1145  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1146  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1147  */
1148 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1149 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1150 #else
1151 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1152 #endif
1153
1154 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1155 /*
1156  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1157  * associated with it or not. In FLATMEM, it is expected that holes always
1158  * have valid memmap as long as there is valid PFNs either side of the hole.
1159  * In SPARSEMEM, it is assumed that a valid section has a memmap for the
1160  * entire section.
1161  *
1162  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1163  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1164  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1165  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1166  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1167  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1168  * of the full memmap are extremely rare.
1169  */
1170 int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1171                                         struct page *page, struct zone *zone);
1172 #else
1173 static inline int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1174                                         struct page *page, struct zone *zone)
1175 {
1176         return 1;
1177 }
1178 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1179
1180 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1181 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1182 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */