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