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