436ce6e7a446b938355b5750f7a91261ce4eaf35
[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_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
104         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
105         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
106         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
107         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
108         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
109 #ifdef CONFIG_NUMA
110         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
111         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
112         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
113         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
114         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
115         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
116 #endif
117         NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES,
118         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
119
120 /*
121  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
122  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
123  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
124  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
125  *
126  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
127  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
128  */
129 #define LRU_BASE 0
130 #define LRU_ACTIVE 1
131 #define LRU_FILE 2
132
133 enum lru_list {
134         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
135         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
136         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
137         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
138         LRU_UNEVICTABLE,
139         NR_LRU_LISTS
140 };
141
142 #define for_each_lru(l) for (l = 0; l < NR_LRU_LISTS; l++)
143
144 #define for_each_evictable_lru(l) for (l = 0; l <= LRU_ACTIVE_FILE; l++)
145
146 static inline int is_file_lru(enum lru_list l)
147 {
148         return (l == LRU_INACTIVE_FILE || l == LRU_ACTIVE_FILE);
149 }
150
151 static inline int is_active_lru(enum lru_list l)
152 {
153         return (l == LRU_ACTIVE_ANON || l == LRU_ACTIVE_FILE);
154 }
155
156 static inline int is_unevictable_lru(enum lru_list l)
157 {
158         return (l == LRU_UNEVICTABLE);
159 }
160
161 /* Mask used at gathering information at once (see memcontrol.c) */
162 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
163 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
164 #define LRU_ALL_EVICTABLE (LRU_ALL_FILE | LRU_ALL_ANON)
165 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
166
167 /* Isolate inactive pages */
168 #define ISOLATE_INACTIVE        ((__force isolate_mode_t)0x1)
169 /* Isolate active pages */
170 #define ISOLATE_ACTIVE          ((__force isolate_mode_t)0x2)
171
172 /* LRU Isolation modes. */
173 typedef unsigned __bitwise__ isolate_mode_t;
174
175 enum zone_watermarks {
176         WMARK_MIN,
177         WMARK_LOW,
178         WMARK_HIGH,
179         NR_WMARK
180 };
181
182 #define min_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_MIN])
183 #define low_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_LOW])
184 #define high_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_HIGH])
185
186 struct per_cpu_pages {
187         int count;              /* number of pages in the list */
188         int high;               /* high watermark, emptying needed */
189         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
190
191         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
192         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
193 };
194
195 struct per_cpu_pageset {
196         struct per_cpu_pages pcp;
197 #ifdef CONFIG_NUMA
198         s8 expire;
199 #endif
200 #ifdef CONFIG_SMP
201         s8 stat_threshold;
202         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
203 #endif
204 };
205
206 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
207
208 enum zone_type {
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
210         /*
211          * ZONE_DMA is used when there are devices that are not able
212          * to do DMA to all of addressable memory (ZONE_NORMAL). Then we
213          * carve out the portion of memory that is needed for these devices.
214          * The range is arch specific.
215          *
216          * Some examples
217          *
218          * Architecture         Limit
219          * ---------------------------
220          * parisc, ia64, sparc  <4G
221          * s390                 <2G
222          * arm                  Various
223          * alpha                Unlimited or 0-16MB.
224          *
225          * i386, x86_64 and multiple other arches
226          *                      <16M.
227          */
228         ZONE_DMA,
229 #endif
230 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
231         /*
232          * x86_64 needs two ZONE_DMAs because it supports devices that are
233          * only able to do DMA to the lower 16M but also 32 bit devices that
234          * can only do DMA areas below 4G.
235          */
236         ZONE_DMA32,
237 #endif
238         /*
239          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
240          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
241          * transfers to all addressable memory.
242          */
243         ZONE_NORMAL,
244 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
245         /*
246          * A memory area that is only addressable by the kernel through
247          * mapping portions into its own address space. This is for example
248          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
249          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
250          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
251          * access.
252          */
253         ZONE_HIGHMEM,
254 #endif
255         ZONE_MOVABLE,
256         __MAX_NR_ZONES
257 };
258
259 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
260
261 /*
262  * When a memory allocation must conform to specific limitations (such
263  * as being suitable for DMA) the caller will pass in hints to the
264  * allocator in the gfp_mask, in the zone modifier bits.  These bits
265  * are used to select a priority ordered list of memory zones which
266  * match the requested limits. See gfp_zone() in include/linux/gfp.h
267  */
268
269 #if MAX_NR_ZONES < 2
270 #define ZONES_SHIFT 0
271 #elif MAX_NR_ZONES <= 2
272 #define ZONES_SHIFT 1
273 #elif MAX_NR_ZONES <= 4
274 #define ZONES_SHIFT 2
275 #else
276 #error ZONES_SHIFT -- too many zones configured adjust calculation
277 #endif
278
279 struct zone_reclaim_stat {
280         /*
281          * The pageout code in vmscan.c keeps track of how many of the
282          * mem/swap backed and file backed pages are refeferenced.
283          * The higher the rotated/scanned ratio, the more valuable
284          * that cache is.
285          *
286          * The anon LRU stats live in [0], file LRU stats in [1]
287          */
288         unsigned long           recent_rotated[2];
289         unsigned long           recent_scanned[2];
290 };
291
292 struct zone {
293         /* Fields commonly accessed by the page allocator */
294
295         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
296         unsigned long watermark[NR_WMARK];
297
298         /*
299          * When free pages are below this point, additional steps are taken
300          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
301          * drift allowing watermarks to be breached
302          */
303         unsigned long percpu_drift_mark;
304
305         /*
306          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be freeable
307          * or/and it will be released eventually, so to avoid totally wasting several
308          * GB of ram we must reserve some of the lower zone memory (otherwise we risk
309          * to run OOM on the lower zones despite there's tons of freeable ram
310          * on the higher zones). This array is recalculated at runtime if the
311          * sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl changes.
312          */
313         unsigned long           lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
314
315 #ifdef CONFIG_NUMA
316         int node;
317         /*
318          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
319          */
320         unsigned long           min_unmapped_pages;
321         unsigned long           min_slab_pages;
322 #endif
323         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
324         /*
325          * free areas of different sizes
326          */
327         spinlock_t              lock;
328         int                     all_unreclaimable; /* All pages pinned */
329 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
330         /* see spanned/present_pages for more description */
331         seqlock_t               span_seqlock;
332 #endif
333         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
334
335 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
336         /*
337          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
338          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
339          */
340         unsigned long           *pageblock_flags;
341 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
342
343 #ifdef CONFIG_COMPACTION
344         /*
345          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
346          * are skipped before trying again. The number attempted since
347          * last failure is tracked with compact_considered.
348          */
349         unsigned int            compact_considered;
350         unsigned int            compact_defer_shift;
351 #endif
352
353         ZONE_PADDING(_pad1_)
354
355         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
356         spinlock_t              lru_lock;       
357         struct zone_lru {
358                 struct list_head list;
359         } lru[NR_LRU_LISTS];
360
361         struct zone_reclaim_stat reclaim_stat;
362
363         unsigned long           pages_scanned;     /* since last reclaim */
364         unsigned long           flags;             /* zone flags, see below */
365
366         /* Zone statistics */
367         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
368
369         /*
370          * The target ratio of ACTIVE_ANON to INACTIVE_ANON pages on
371          * this zone's LRU.  Maintained by the pageout code.
372          */
373         unsigned int inactive_ratio;
374
375
376         ZONE_PADDING(_pad2_)
377         /* Rarely used or read-mostly fields */
378
379         /*
380          * wait_table           -- the array holding the hash table
381          * wait_table_hash_nr_entries   -- the size of the hash table array
382          * wait_table_bits      -- wait_table_size == (1 << wait_table_bits)
383          *
384          * The purpose of all these is to keep track of the people
385          * waiting for a page to become available and make them
386          * runnable again when possible. The trouble is that this
387          * consumes a lot of space, especially when so few things
388          * wait on pages at a given time. So instead of using
389          * per-page waitqueues, we use a waitqueue hash table.
390          *
391          * The bucket discipline is to sleep on the same queue when
392          * colliding and wake all in that wait queue when removing.
393          * When something wakes, it must check to be sure its page is
394          * truly available, a la thundering herd. The cost of a
395          * collision is great, but given the expected load of the
396          * table, they should be so rare as to be outweighed by the
397          * benefits from the saved space.
398          *
399          * __wait_on_page_locked() and unlock_page() in mm/filemap.c, are the
400          * primary users of these fields, and in mm/page_alloc.c
401          * free_area_init_core() performs the initialization of them.
402          */
403         wait_queue_head_t       * wait_table;
404         unsigned long           wait_table_hash_nr_entries;
405         unsigned long           wait_table_bits;
406
407         /*
408          * Discontig memory support fields.
409          */
410         struct pglist_data      *zone_pgdat;
411         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
412         unsigned long           zone_start_pfn;
413
414         /*
415          * zone_start_pfn, spanned_pages and present_pages are all
416          * protected by span_seqlock.  It is a seqlock because it has
417          * to be read outside of zone->lock, and it is done in the main
418          * allocator path.  But, it is written quite infrequently.
419          *
420          * The lock is declared along with zone->lock because it is
421          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
422          * give them a chance of being in the same cacheline.
423          */
424         unsigned long           spanned_pages;  /* total size, including holes */
425         unsigned long           present_pages;  /* amount of memory (excluding holes) */
426
427         /*
428          * rarely used fields:
429          */
430         const char              *name;
431 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
432
433 typedef enum {
434         ZONE_RECLAIM_LOCKED,            /* prevents concurrent reclaim */
435         ZONE_OOM_LOCKED,                /* zone is in OOM killer zonelist */
436         ZONE_CONGESTED,                 /* zone has many dirty pages backed by
437                                          * a congested BDI
438                                          */
439 } zone_flags_t;
440
441 static inline void zone_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
442 {
443         set_bit(flag, &zone->flags);
444 }
445
446 static inline int zone_test_and_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
447 {
448         return test_and_set_bit(flag, &zone->flags);
449 }
450
451 static inline void zone_clear_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
452 {
453         clear_bit(flag, &zone->flags);
454 }
455
456 static inline int zone_is_reclaim_congested(const struct zone *zone)
457 {
458         return test_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
459 }
460
461 static inline int zone_is_reclaim_locked(const struct zone *zone)
462 {
463         return test_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
464 }
465
466 static inline int zone_is_oom_locked(const struct zone *zone)
467 {
468         return test_bit(ZONE_OOM_LOCKED, &zone->flags);
469 }
470
471 /*
472  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
473  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
474  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
475  */
476 #define DEF_PRIORITY 12
477
478 /* Maximum number of zones on a zonelist */
479 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
480
481 #ifdef CONFIG_NUMA
482
483 /*
484  * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that restrict the
485  * allocations to a single node for GFP_THISNODE.
486  *
487  * [0]  : Zonelist with fallback
488  * [1]  : No fallback (GFP_THISNODE)
489  */
490 #define MAX_ZONELISTS 2
491
492
493 /*
494  * We cache key information from each zonelist for smaller cache
495  * footprint when scanning for free pages in get_page_from_freelist().
496  *
497  * 1) The BITMAP fullzones tracks which zones in a zonelist have come
498  *    up short of free memory since the last time (last_fullzone_zap)
499  *    we zero'd fullzones.
500  * 2) The array z_to_n[] maps each zone in the zonelist to its node
501  *    id, so that we can efficiently evaluate whether that node is
502  *    set in the current tasks mems_allowed.
503  *
504  * Both fullzones and z_to_n[] are one-to-one with the zonelist,
505  * indexed by a zones offset in the zonelist zones[] array.
506  *
507  * The get_page_from_freelist() routine does two scans.  During the
508  * first scan, we skip zones whose corresponding bit in 'fullzones'
509  * is set or whose corresponding node in current->mems_allowed (which
510  * comes from cpusets) is not set.  During the second scan, we bypass
511  * this zonelist_cache, to ensure we look methodically at each zone.
512  *
513  * Once per second, we zero out (zap) fullzones, forcing us to
514  * reconsider nodes that might have regained more free memory.
515  * The field last_full_zap is the time we last zapped fullzones.
516  *
517  * This mechanism reduces the amount of time we waste repeatedly
518  * reexaming zones for free memory when they just came up low on
519  * memory momentarilly ago.
520  *
521  * The zonelist_cache struct members logically belong in struct
522  * zonelist.  However, the mempolicy zonelists constructed for
523  * MPOL_BIND are intentionally variable length (and usually much
524  * shorter).  A general purpose mechanism for handling structs with
525  * multiple variable length members is more mechanism than we want
526  * here.  We resort to some special case hackery instead.
527  *
528  * The MPOL_BIND zonelists don't need this zonelist_cache (in good
529  * part because they are shorter), so we put the fixed length stuff
530  * at the front of the zonelist struct, ending in a variable length
531  * zones[], as is needed by MPOL_BIND.
532  *
533  * Then we put the optional zonelist cache on the end of the zonelist
534  * struct.  This optional stuff is found by a 'zlcache_ptr' pointer in
535  * the fixed length portion at the front of the struct.  This pointer
536  * both enables us to find the zonelist cache, and in the case of
537  * MPOL_BIND zonelists, (which will just set the zlcache_ptr to NULL)
538  * to know that the zonelist cache is not there.
539  *
540  * The end result is that struct zonelists come in two flavors:
541  *  1) The full, fixed length version, shown below, and
542  *  2) The custom zonelists for MPOL_BIND.
543  * The custom MPOL_BIND zonelists have a NULL zlcache_ptr and no zlcache.
544  *
545  * Even though there may be multiple CPU cores on a node modifying
546  * fullzones or last_full_zap in the same zonelist_cache at the same
547  * time, we don't lock it.  This is just hint data - if it is wrong now
548  * and then, the allocator will still function, perhaps a bit slower.
549  */
550
551
552 struct zonelist_cache {
553         unsigned short z_to_n[MAX_ZONES_PER_ZONELIST];          /* zone->nid */
554         DECLARE_BITMAP(fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);      /* zone full? */
555         unsigned long last_full_zap;            /* when last zap'd (jiffies) */
556 };
557 #else
558 #define MAX_ZONELISTS 1
559 struct zonelist_cache;
560 #endif
561
562 /*
563  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
564  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
565  */
566 struct zoneref {
567         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
568         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
569 };
570
571 /*
572  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
573  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
574  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
575  * priority.
576  *
577  * If zlcache_ptr is not NULL, then it is just the address of zlcache,
578  * as explained above.  If zlcache_ptr is NULL, there is no zlcache.
579  * *
580  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
581  * of the entry being read. Helper functions to access information given
582  * a struct zoneref are
583  *
584  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
585  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
586  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
587  */
588 struct zonelist {
589         struct zonelist_cache *zlcache_ptr;                  // NULL or &zlcache
590         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
591 #ifdef CONFIG_NUMA
592         struct zonelist_cache zlcache;                       // optional ...
593 #endif
594 };
595
596 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
597 struct node_active_region {
598         unsigned long start_pfn;
599         unsigned long end_pfn;
600         int nid;
601 };
602 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
603
604 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
605 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
606 extern struct page *mem_map;
607 #endif
608
609 /*
610  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM
611  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the
612  * zone denotes.
613  *
614  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
615  * it's memory layout.
616  *
617  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
618  * per-zone basis.
619  */
620 struct bootmem_data;
621 typedef struct pglist_data {
622         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
623         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
624         int nr_zones;
625 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
626         struct page *node_mem_map;
627 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
628         struct page_cgroup *node_page_cgroup;
629 #endif
630 #endif
631 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
632         struct bootmem_data *bdata;
633 #endif
634 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
635         /*
636          * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages
637          * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also
638          * guarantee that any pfn_valid() stays that way.
639          *
640          * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock.
641          */
642         spinlock_t node_size_lock;
643 #endif
644         unsigned long node_start_pfn;
645         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
646         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
647                                              range, including holes */
648         int node_id;
649         wait_queue_head_t kswapd_wait;
650         struct task_struct *kswapd;
651         int kswapd_max_order;
652         enum zone_type classzone_idx;
653 } pg_data_t;
654
655 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
656 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
657 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
658 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
659 #else
660 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
661 #endif
662 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
663
664 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
665
666 #define node_end_pfn(nid) ({\
667         pg_data_t *__pgdat = NODE_DATA(nid);\
668         __pgdat->node_start_pfn + __pgdat->node_spanned_pages;\
669 })
670
671 #include <linux/memory_hotplug.h>
672
673 extern struct mutex zonelists_mutex;
674 void build_all_zonelists(void *data);
675 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx);
676 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
677                 int classzone_idx, int alloc_flags);
678 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
679                 int classzone_idx, int alloc_flags);
680 enum memmap_context {
681         MEMMAP_EARLY,
682         MEMMAP_HOTPLUG,
683 };
684 extern int init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
685                                      unsigned long size,
686                                      enum memmap_context context);
687
688 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
689 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
690 #else
691 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
692 #endif
693
694 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
695 int local_memory_node(int node_id);
696 #else
697 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
698 #endif
699
700 #ifdef CONFIG_NEED_NODE_MEMMAP_SIZE
701 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
702 #endif
703
704 /*
705  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
706  */
707 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
708
709 static inline int populated_zone(struct zone *zone)
710 {
711         return (!!zone->present_pages);
712 }
713
714 extern int movable_zone;
715
716 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
717 {
718 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
719         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
720 #else
721         return 0;
722 #endif
723 }
724
725 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
726 {
727 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
728         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
729                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
730 #else
731         return 0;
732 #endif
733 }
734
735 static inline int is_normal_idx(enum zone_type idx)
736 {
737         return (idx == ZONE_NORMAL);
738 }
739
740 /**
741  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a 
742  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
743  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
744  * @zone - pointer to struct zone variable
745  */
746 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
747 {
748 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
749         int zone_off = (char *)zone - (char *)zone->zone_pgdat->node_zones;
750         return zone_off == ZONE_HIGHMEM * sizeof(*zone) ||
751                (zone_off == ZONE_MOVABLE * sizeof(*zone) &&
752                 zone_movable_is_highmem());
753 #else
754         return 0;
755 #endif
756 }
757
758 static inline int is_normal(struct zone *zone)
759 {
760         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
761 }
762
763 static inline int is_dma32(struct zone *zone)
764 {
765 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
766         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
767 #else
768         return 0;
769 #endif
770 }
771
772 static inline int is_dma(struct zone *zone)
773 {
774 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
775         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
776 #else
777         return 0;
778 #endif
779 }
780
781 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
782 struct ctl_table;
783 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
784                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
785 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1];
786 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
787                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
788 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
789                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
790 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
791                         void __user *, size_t *, loff_t *);
792 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
793                         void __user *, size_t *, loff_t *);
794
795 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
796                         void __user *, size_t *, loff_t *);
797 extern char numa_zonelist_order[];
798 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16      /* string buffer size */
799
800 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
801
802 extern struct pglist_data contig_page_data;
803 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
804 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
805
806 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
807
808 #include <asm/mmzone.h>
809
810 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
811
812 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
813 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
814 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
815
816 /**
817  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
818  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
819  */
820 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
821         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
822              pgdat;                                     \
823              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
824 /**
825  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
826  * @zone - pointer to struct zone variable
827  *
828  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
829  * fills it in.
830  */
831 #define for_each_zone(zone)                             \
832         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
833              zone;                                      \
834              zone = next_zone(zone))
835
836 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
837         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
838              zone;                                      \
839              zone = next_zone(zone))                    \
840                 if (!populated_zone(zone))              \
841                         ; /* do nothing */              \
842                 else
843
844 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
845 {
846         return zoneref->zone;
847 }
848
849 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
850 {
851         return zoneref->zone_idx;
852 }
853
854 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
855 {
856 #ifdef CONFIG_NUMA
857         /* zone_to_nid not available in this context */
858         return zoneref->zone->node;
859 #else
860         return 0;
861 #endif /* CONFIG_NUMA */
862 }
863
864 /**
865  * 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
866  * @z - The cursor used as a starting point for the search
867  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
868  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
869  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
870  *
871  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
872  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
873  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
874  * being examined. It should be advanced by one before calling
875  * next_zones_zonelist again.
876  */
877 struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
878                                         enum zone_type highest_zoneidx,
879                                         nodemask_t *nodes,
880                                         struct zone **zone);
881
882 /**
883  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
884  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
885  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
886  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
887  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
888  *
889  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
890  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
891  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
892  * one before calling.
893  */
894 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
895                                         enum zone_type highest_zoneidx,
896                                         nodemask_t *nodes,
897                                         struct zone **zone)
898 {
899         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs, highest_zoneidx, nodes,
900                                                                 zone);
901 }
902
903 /**
904  * 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
905  * @zone - The current zone in the iterator
906  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
907  * @zlist - The zonelist being iterated
908  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
909  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
910  *
911  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
912  * within a given nodemask
913  */
914 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
915         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask, &zone); \
916                 zone;                                                   \
917                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask, &zone)) \
918
919 /**
920  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
921  * @zone - The current zone in the iterator
922  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
923  * @zlist - The zonelist being iterated
924  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
925  *
926  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
927  */
928 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
929         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
930
931 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
932 #include <asm/sparsemem.h>
933 #endif
934
935 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
936         !defined(CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP)
937 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
938 {
939         return 0;
940 }
941 #endif
942
943 #ifdef CONFIG_FLATMEM
944 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
945 #endif
946
947 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
948
949 /*
950  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
951  *
952  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
953  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
954  */
955 #define SECTIONS_SHIFT          (MAX_PHYSMEM_BITS - SECTION_SIZE_BITS)
956
957 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
958 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
959
960 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
961
962 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
963 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
964
965 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
966         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
967
968 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
969 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
970 #endif
971
972 #define pfn_to_section_nr(pfn) ((pfn) >> PFN_SECTION_SHIFT)
973 #define section_nr_to_pfn(sec) ((sec) << PFN_SECTION_SHIFT)
974
975 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
976 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
977
978 struct page;
979 struct page_cgroup;
980 struct mem_section {
981         /*
982          * This is, logically, a pointer to an array of struct
983          * pages.  However, it is stored with some other magic.
984          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
985          *
986          * Additionally during early boot we encode node id of
987          * the location of the section here to guide allocation.
988          * (see sparse.c::memory_present())
989          *
990          * Making it a UL at least makes someone do a cast
991          * before using it wrong.
992          */
993         unsigned long section_mem_map;
994
995         /* See declaration of similar field in struct zone */
996         unsigned long *pageblock_flags;
997 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
998         /*
999          * If !SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_cgroup pointer. We use
1000          * section. (see memcontrol.h/page_cgroup.h about this.)
1001          */
1002         struct page_cgroup *page_cgroup;
1003         unsigned long pad;
1004 #endif
1005 };
1006
1007 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1008 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1009 #else
1010 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1011 #endif
1012
1013 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1014 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1015 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1016
1017 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1018 extern struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS];
1019 #else
1020 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1021 #endif
1022
1023 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1024 {
1025         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1026                 return NULL;
1027         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1028 }
1029 extern int __section_nr(struct mem_section* ms);
1030 extern unsigned long usemap_size(void);
1031
1032 /*
1033  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1034  * a little bit of information.  There should be at least
1035  * 3 bits here due to 32-bit alignment.
1036  */
1037 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1038 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1039 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<2)
1040 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1041 #define SECTION_NID_SHIFT       2
1042
1043 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1044 {
1045         unsigned long map = section->section_mem_map;
1046         map &= SECTION_MAP_MASK;
1047         return (struct page *)map;
1048 }
1049
1050 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1051 {
1052         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1053 }
1054
1055 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1056 {
1057         return present_section(__nr_to_section(nr));
1058 }
1059
1060 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1061 {
1062         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1063 }
1064
1065 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1066 {
1067         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1068 }
1069
1070 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1071 {
1072         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1073 }
1074
1075 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1076 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1077 {
1078         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1079                 return 0;
1080         return valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1081 }
1082 #endif
1083
1084 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1085 {
1086         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1087                 return 0;
1088         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1089 }
1090
1091 /*
1092  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1093  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1094  * this restriction.
1095  */
1096 #ifdef CONFIG_NUMA
1097 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1098 ({                                                                      \
1099         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1100         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1101 })
1102 #else
1103 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1104 #endif
1105
1106 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1107 void sparse_init(void);
1108 #else
1109 #define sparse_init()   do {} while (0)
1110 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1111 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1112
1113 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1114 bool early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int nid);
1115 #else
1116 #define early_pfn_in_nid(pfn, nid)      (1)
1117 #endif
1118
1119 #ifndef early_pfn_valid
1120 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1121 #endif
1122
1123 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1124 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
1125
1126 /*
1127  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1128  * need to check pfn validility within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1129  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1130  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1131  */
1132 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1133 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1134 #else
1135 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1136 #endif
1137
1138 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1139 /*
1140  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1141  * associated with it or not. In FLATMEM, it is expected that holes always
1142  * have valid memmap as long as there is valid PFNs either side of the hole.
1143  * In SPARSEMEM, it is assumed that a valid section has a memmap for the
1144  * entire section.
1145  *
1146  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1147  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1148  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1149  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1150  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1151  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1152  * of the full memmap are extremely rare.
1153  */
1154 int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1155                                         struct page *page, struct zone *zone);
1156 #else
1157 static inline int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1158                                         struct page *page, struct zone *zone)
1159 {
1160         return 1;
1161 }
1162 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1163
1164 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1165 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1166 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */