Merge master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/davej/cpufreq
[pandora-kernel.git] / include / linux / mmzone.h
1 #ifndef _LINUX_MMZONE_H
2 #define _LINUX_MMZONE_H
3
4 #ifdef __KERNEL__
5 #ifndef __ASSEMBLY__
6
7 #include <linux/config.h>
8 #include <linux/spinlock.h>
9 #include <linux/list.h>
10 #include <linux/wait.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 <asm/atomic.h>
18 #include <asm/page.h>
19
20 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
21 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
22 #define MAX_ORDER 11
23 #else
24 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
25 #endif
26 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
27
28 struct free_area {
29         struct list_head        free_list;
30         unsigned long           nr_free;
31 };
32
33 struct pglist_data;
34
35 /*
36  * zone->lock and zone->lru_lock are two of the hottest locks in the kernel.
37  * So add a wild amount of padding here to ensure that they fall into separate
38  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
39  * consumption is not a concern here.
40  */
41 #if defined(CONFIG_SMP)
42 struct zone_padding {
43         char x[0];
44 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
45 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
46 #else
47 #define ZONE_PADDING(name)
48 #endif
49
50 struct per_cpu_pages {
51         int count;              /* number of pages in the list */
52         int high;               /* high watermark, emptying needed */
53         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
54         struct list_head list;  /* the list of pages */
55 };
56
57 struct per_cpu_pageset {
58         struct per_cpu_pages pcp[2];    /* 0: hot.  1: cold */
59 #ifdef CONFIG_NUMA
60         unsigned long numa_hit;         /* allocated in intended node */
61         unsigned long numa_miss;        /* allocated in non intended node */
62         unsigned long numa_foreign;     /* was intended here, hit elsewhere */
63         unsigned long interleave_hit;   /* interleaver prefered this zone */
64         unsigned long local_node;       /* allocation from local node */
65         unsigned long other_node;       /* allocation from other node */
66 #endif
67 } ____cacheline_aligned_in_smp;
68
69 #ifdef CONFIG_NUMA
70 #define zone_pcp(__z, __cpu) ((__z)->pageset[(__cpu)])
71 #else
72 #define zone_pcp(__z, __cpu) (&(__z)->pageset[(__cpu)])
73 #endif
74
75 #define ZONE_DMA                0
76 #define ZONE_DMA32              1
77 #define ZONE_NORMAL             2
78 #define ZONE_HIGHMEM            3
79
80 #define MAX_NR_ZONES            4       /* Sync this with ZONES_SHIFT */
81 #define ZONES_SHIFT             2       /* ceil(log2(MAX_NR_ZONES)) */
82
83
84 /*
85  * When a memory allocation must conform to specific limitations (such
86  * as being suitable for DMA) the caller will pass in hints to the
87  * allocator in the gfp_mask, in the zone modifier bits.  These bits
88  * are used to select a priority ordered list of memory zones which
89  * match the requested limits.  GFP_ZONEMASK defines which bits within
90  * the gfp_mask should be considered as zone modifiers.  Each valid
91  * combination of the zone modifier bits has a corresponding list
92  * of zones (in node_zonelists).  Thus for two zone modifiers there
93  * will be a maximum of 4 (2 ** 2) zonelists, for 3 modifiers there will
94  * be 8 (2 ** 3) zonelists.  GFP_ZONETYPES defines the number of possible
95  * combinations of zone modifiers in "zone modifier space".
96  *
97  * As an optimisation any zone modifier bits which are only valid when
98  * no other zone modifier bits are set (loners) should be placed in
99  * the highest order bits of this field.  This allows us to reduce the
100  * extent of the zonelists thus saving space.  For example in the case
101  * of three zone modifier bits, we could require up to eight zonelists.
102  * If the left most zone modifier is a "loner" then the highest valid
103  * zonelist would be four allowing us to allocate only five zonelists.
104  * Use the first form for GFP_ZONETYPES when the left most bit is not
105  * a "loner", otherwise use the second.
106  *
107  * NOTE! Make sure this matches the zones in <linux/gfp.h>
108  */
109 #define GFP_ZONEMASK    0x07
110 /* #define GFP_ZONETYPES       (GFP_ZONEMASK + 1) */           /* Non-loner */
111 #define GFP_ZONETYPES  ((GFP_ZONEMASK + 1) / 2 + 1)            /* Loner */
112
113 /*
114  * On machines where it is needed (eg PCs) we divide physical memory
115  * into multiple physical zones. On a 32bit PC we have 4 zones:
116  *
117  * ZONE_DMA       < 16 MB       ISA DMA capable memory
118  * ZONE_DMA32        0 MB       Empty
119  * ZONE_NORMAL  16-896 MB       direct mapped by the kernel
120  * ZONE_HIGHMEM  > 896 MB       only page cache and user processes
121  */
122
123 struct zone {
124         /* Fields commonly accessed by the page allocator */
125         unsigned long           free_pages;
126         unsigned long           pages_min, pages_low, pages_high;
127         /*
128          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be freeable
129          * or/and it will be released eventually, so to avoid totally wasting several
130          * GB of ram we must reserve some of the lower zone memory (otherwise we risk
131          * to run OOM on the lower zones despite there's tons of freeable ram
132          * on the higher zones). This array is recalculated at runtime if the
133          * sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl changes.
134          */
135         unsigned long           lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
136
137 #ifdef CONFIG_NUMA
138         struct per_cpu_pageset  *pageset[NR_CPUS];
139 #else
140         struct per_cpu_pageset  pageset[NR_CPUS];
141 #endif
142         /*
143          * free areas of different sizes
144          */
145         spinlock_t              lock;
146 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
147         /* see spanned/present_pages for more description */
148         seqlock_t               span_seqlock;
149 #endif
150         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
151
152
153         ZONE_PADDING(_pad1_)
154
155         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
156         spinlock_t              lru_lock;       
157         struct list_head        active_list;
158         struct list_head        inactive_list;
159         unsigned long           nr_scan_active;
160         unsigned long           nr_scan_inactive;
161         unsigned long           nr_active;
162         unsigned long           nr_inactive;
163         unsigned long           pages_scanned;     /* since last reclaim */
164         int                     all_unreclaimable; /* All pages pinned */
165
166         /* A count of how many reclaimers are scanning this zone */
167         atomic_t                reclaim_in_progress;
168
169         /*
170          * timestamp (in jiffies) of the last zone reclaim that did not
171          * result in freeing of pages. This is used to avoid repeated scans
172          * if all memory in the zone is in use.
173          */
174         unsigned long           last_unsuccessful_zone_reclaim;
175
176         /*
177          * prev_priority holds the scanning priority for this zone.  It is
178          * defined as the scanning priority at which we achieved our reclaim
179          * target at the previous try_to_free_pages() or balance_pgdat()
180          * invokation.
181          *
182          * We use prev_priority as a measure of how much stress page reclaim is
183          * under - it drives the swappiness decision: whether to unmap mapped
184          * pages.
185          *
186          * temp_priority is used to remember the scanning priority at which
187          * this zone was successfully refilled to free_pages == pages_high.
188          *
189          * Access to both these fields is quite racy even on uniprocessor.  But
190          * it is expected to average out OK.
191          */
192         int temp_priority;
193         int prev_priority;
194
195
196         ZONE_PADDING(_pad2_)
197         /* Rarely used or read-mostly fields */
198
199         /*
200          * wait_table           -- the array holding the hash table
201          * wait_table_size      -- the size of the hash table array
202          * wait_table_bits      -- wait_table_size == (1 << wait_table_bits)
203          *
204          * The purpose of all these is to keep track of the people
205          * waiting for a page to become available and make them
206          * runnable again when possible. The trouble is that this
207          * consumes a lot of space, especially when so few things
208          * wait on pages at a given time. So instead of using
209          * per-page waitqueues, we use a waitqueue hash table.
210          *
211          * The bucket discipline is to sleep on the same queue when
212          * colliding and wake all in that wait queue when removing.
213          * When something wakes, it must check to be sure its page is
214          * truly available, a la thundering herd. The cost of a
215          * collision is great, but given the expected load of the
216          * table, they should be so rare as to be outweighed by the
217          * benefits from the saved space.
218          *
219          * __wait_on_page_locked() and unlock_page() in mm/filemap.c, are the
220          * primary users of these fields, and in mm/page_alloc.c
221          * free_area_init_core() performs the initialization of them.
222          */
223         wait_queue_head_t       * wait_table;
224         unsigned long           wait_table_size;
225         unsigned long           wait_table_bits;
226
227         /*
228          * Discontig memory support fields.
229          */
230         struct pglist_data      *zone_pgdat;
231         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
232         unsigned long           zone_start_pfn;
233
234         /*
235          * zone_start_pfn, spanned_pages and present_pages are all
236          * protected by span_seqlock.  It is a seqlock because it has
237          * to be read outside of zone->lock, and it is done in the main
238          * allocator path.  But, it is written quite infrequently.
239          *
240          * The lock is declared along with zone->lock because it is
241          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
242          * give them a chance of being in the same cacheline.
243          */
244         unsigned long           spanned_pages;  /* total size, including holes */
245         unsigned long           present_pages;  /* amount of memory (excluding holes) */
246
247         /*
248          * rarely used fields:
249          */
250         char                    *name;
251 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
252
253
254 /*
255  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
256  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
257  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
258  */
259 #define DEF_PRIORITY 12
260
261 /*
262  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
263  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
264  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
265  * priority.
266  *
267  * Right now a zonelist takes up less than a cacheline. We never
268  * modify it apart from boot-up, and only a few indices are used,
269  * so despite the zonelist table being relatively big, the cache
270  * footprint of this construct is very small.
271  */
272 struct zonelist {
273         struct zone *zones[MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES + 1]; // NULL delimited
274 };
275
276
277 /*
278  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM
279  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the
280  * zone denotes.
281  *
282  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
283  * it's memory layout.
284  *
285  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
286  * per-zone basis.
287  */
288 struct bootmem_data;
289 typedef struct pglist_data {
290         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
291         struct zonelist node_zonelists[GFP_ZONETYPES];
292         int nr_zones;
293 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
294         struct page *node_mem_map;
295 #endif
296         struct bootmem_data *bdata;
297 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
298         /*
299          * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages
300          * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also
301          * guarantee that any pfn_valid() stays that way.
302          *
303          * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock.
304          */
305         spinlock_t node_size_lock;
306 #endif
307         unsigned long node_start_pfn;
308         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
309         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
310                                              range, including holes */
311         int node_id;
312         wait_queue_head_t kswapd_wait;
313         struct task_struct *kswapd;
314         int kswapd_max_order;
315 } pg_data_t;
316
317 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
318 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
319 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
320 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
321 #else
322 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
323 #endif
324 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
325
326 #include <linux/memory_hotplug.h>
327
328 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
329                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat);
330 void get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
331                         unsigned long *free);
332 void build_all_zonelists(void);
333 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order);
334 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
335                 int classzone_idx, int alloc_flags);
336
337 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
338 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
339 #else
340 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
341 #endif
342
343 #ifdef CONFIG_NEED_NODE_MEMMAP_SIZE
344 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
345 #endif
346
347 /*
348  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
349  */
350 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
351
352 static inline int populated_zone(struct zone *zone)
353 {
354         return (!!zone->present_pages);
355 }
356
357 static inline int is_highmem_idx(int idx)
358 {
359         return (idx == ZONE_HIGHMEM);
360 }
361
362 static inline int is_normal_idx(int idx)
363 {
364         return (idx == ZONE_NORMAL);
365 }
366
367 /**
368  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a 
369  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
370  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
371  * @zone - pointer to struct zone variable
372  */
373 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
374 {
375         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_HIGHMEM;
376 }
377
378 static inline int is_normal(struct zone *zone)
379 {
380         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
381 }
382
383 static inline int is_dma32(struct zone *zone)
384 {
385         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
386 }
387
388 static inline int is_dma(struct zone *zone)
389 {
390         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
391 }
392
393 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
394 struct ctl_table;
395 struct file;
396 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *, 
397                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
398 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1];
399 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *,
400                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
401 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *,
402                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
403
404 #include <linux/topology.h>
405 /* Returns the number of the current Node. */
406 #ifndef numa_node_id
407 #define numa_node_id()          (cpu_to_node(raw_smp_processor_id()))
408 #endif
409
410 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
411
412 extern struct pglist_data contig_page_data;
413 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
414 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
415 #define MAX_NODES_SHIFT         1
416
417 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
418
419 #include <asm/mmzone.h>
420
421 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
422
423 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
424 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
425 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
426
427 /**
428  * for_each_pgdat - helper macro to iterate over all nodes
429  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
430  */
431 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
432         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
433              pgdat;                                     \
434              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
435 /**
436  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
437  * @zone - pointer to struct zone variable
438  *
439  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
440  * fills it in.
441  */
442 #define for_each_zone(zone)                             \
443         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
444              zone;                                      \
445              zone = next_zone(zone))
446
447 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
448 #include <asm/sparsemem.h>
449 #endif
450
451 #if BITS_PER_LONG == 32
452 /*
453  * with 32 bit page->flags field, we reserve 9 bits for node/zone info.
454  * there are 4 zones (3 bits) and this leaves 9-3=6 bits for nodes.
455  */
456 #define FLAGS_RESERVED          9
457
458 #elif BITS_PER_LONG == 64
459 /*
460  * with 64 bit flags field, there's plenty of room.
461  */
462 #define FLAGS_RESERVED          32
463
464 #else
465
466 #error BITS_PER_LONG not defined
467
468 #endif
469
470 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
471 #define early_pfn_to_nid(nid)  (0UL)
472 #endif
473
474 #ifdef CONFIG_FLATMEM
475 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
476 #endif
477
478 #define pfn_to_section_nr(pfn) ((pfn) >> PFN_SECTION_SHIFT)
479 #define section_nr_to_pfn(sec) ((sec) << PFN_SECTION_SHIFT)
480
481 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
482
483 /*
484  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
485  *
486  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
487  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
488  */
489 #define SECTIONS_SHIFT          (MAX_PHYSMEM_BITS - SECTION_SIZE_BITS)
490
491 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
492 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
493
494 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
495
496 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
497 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
498
499 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
500 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
501 #endif
502
503 struct page;
504 struct mem_section {
505         /*
506          * This is, logically, a pointer to an array of struct
507          * pages.  However, it is stored with some other magic.
508          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
509          *
510          * Making it a UL at least makes someone do a cast
511          * before using it wrong.
512          */
513         unsigned long section_mem_map;
514 };
515
516 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
517 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
518 #else
519 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
520 #endif
521
522 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
523 #define NR_SECTION_ROOTS        (NR_MEM_SECTIONS / SECTIONS_PER_ROOT)
524 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
525
526 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
527 extern struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS];
528 #else
529 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
530 #endif
531
532 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
533 {
534         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
535                 return NULL;
536         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
537 }
538 extern int __section_nr(struct mem_section* ms);
539
540 /*
541  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
542  * a little bit of information.  There should be at least
543  * 3 bits here due to 32-bit alignment.
544  */
545 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
546 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
547 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<2)
548 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
549
550 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
551 {
552         unsigned long map = section->section_mem_map;
553         map &= SECTION_MAP_MASK;
554         return (struct page *)map;
555 }
556
557 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
558 {
559         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
560 }
561
562 static inline int section_has_mem_map(struct mem_section *section)
563 {
564         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
565 }
566
567 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
568 {
569         return valid_section(__nr_to_section(nr));
570 }
571
572 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
573 {
574         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
575 }
576
577 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
578 {
579         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
580                 return 0;
581         return valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
582 }
583
584 /*
585  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
586  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
587  * this restriction.
588  */
589 #ifdef CONFIG_NUMA
590 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
591 ({                                                                      \
592         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
593         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
594 })
595 #else
596 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
597 #endif
598
599 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
600 void sparse_init(void);
601 #else
602 #define sparse_init()   do {} while (0)
603 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
604 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
605
606 #ifndef early_pfn_valid
607 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
608 #endif
609
610 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
611 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
612
613 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
614 #endif /* __KERNEL__ */
615 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */