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