]> git.openfabrics.org - ~shefty/rdma-dev.git/blob - include/linux/mmzone.h
42e544cd4c9f65bb731a5bd349695e24d7636cdd
[~shefty/rdma-dev.git] / include / linux / mmzone.h
1 #ifndef _LINUX_MMZONE_H
2 #define _LINUX_MMZONE_H
3
4 #ifndef __ASSEMBLY__
5 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
6
7 #include <linux/spinlock.h>
8 #include <linux/list.h>
9 #include <linux/wait.h>
10 #include <linux/bitops.h>
11 #include <linux/cache.h>
12 #include <linux/threads.h>
13 #include <linux/numa.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/seqlock.h>
16 #include <linux/nodemask.h>
17 #include <linux/pageblock-flags.h>
18 #include <generated/bounds.h>
19 #include <linux/atomic.h>
20 #include <asm/page.h>
21
22 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
23 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
24 #define MAX_ORDER 11
25 #else
26 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
27 #endif
28 #define MAX_ORDER_NR_PAGES (1 << (MAX_ORDER - 1))
29
30 /*
31  * PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
32  * costly to service.  That is between allocation orders which should
33  * coelesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
34  * will not.
35  */
36 #define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
37
38 #define MIGRATE_UNMOVABLE     0
39 #define MIGRATE_RECLAIMABLE   1
40 #define MIGRATE_MOVABLE       2
41 #define MIGRATE_PCPTYPES      3 /* the number of types on the pcp lists */
42 #define MIGRATE_RESERVE       3
43 #define MIGRATE_ISOLATE       4 /* can't allocate from here */
44 #define MIGRATE_TYPES         5
45
46 #define for_each_migratetype_order(order, type) \
47         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) \
48                 for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++)
49
50 extern int page_group_by_mobility_disabled;
51
52 static inline int get_pageblock_migratetype(struct page *page)
53 {
54         return get_pageblock_flags_group(page, PB_migrate, PB_migrate_end);
55 }
56
57 struct free_area {
58         struct list_head        free_list[MIGRATE_TYPES];
59         unsigned long           nr_free;
60 };
61
62 struct pglist_data;
63
64 /*
65  * zone->lock and zone->lru_lock are two of the hottest locks in the kernel.
66  * So add a wild amount of padding here to ensure that they fall into separate
67  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
68  * consumption is not a concern here.
69  */
70 #if defined(CONFIG_SMP)
71 struct zone_padding {
72         char x[0];
73 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
74 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
75 #else
76 #define ZONE_PADDING(name)
77 #endif
78
79 enum zone_stat_item {
80         /* First 128 byte cacheline (assuming 64 bit words) */
81         NR_FREE_PAGES,
82         NR_LRU_BASE,
83         NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE, /* must match order of LRU_[IN]ACTIVE */
84         NR_ACTIVE_ANON,         /*  "     "     "   "       "         */
85         NR_INACTIVE_FILE,       /*  "     "     "   "       "         */
86         NR_ACTIVE_FILE,         /*  "     "     "   "       "         */
87         NR_UNEVICTABLE,         /*  "     "     "   "       "         */
88         NR_MLOCK,               /* mlock()ed pages found and moved off LRU */
89         NR_ANON_PAGES,  /* Mapped anonymous pages */
90         NR_FILE_MAPPED, /* pagecache pages mapped into pagetables.
91                            only modified from process context */
92         NR_FILE_PAGES,
93         NR_FILE_DIRTY,
94         NR_WRITEBACK,
95         NR_SLAB_RECLAIMABLE,
96         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
97         NR_PAGETABLE,           /* used for pagetables */
98         NR_KERNEL_STACK,
99         /* Second 128 byte cacheline */
100         NR_UNSTABLE_NFS,        /* NFS unstable pages */
101         NR_BOUNCE,
102         NR_VMSCAN_WRITE,
103         NR_VMSCAN_IMMEDIATE,    /* Prioritise for reclaim when writeback ends */
104         NR_WRITEBACK_TEMP,      /* Writeback using temporary buffers */
105         NR_ISOLATED_ANON,       /* Temporary isolated pages from anon lru */
106         NR_ISOLATED_FILE,       /* Temporary isolated pages from file lru */
107         NR_SHMEM,               /* shmem pages (included tmpfs/GEM pages) */
108         NR_DIRTIED,             /* page dirtyings since bootup */
109         NR_WRITTEN,             /* page writings since bootup */
110 #ifdef CONFIG_NUMA
111         NUMA_HIT,               /* allocated in intended node */
112         NUMA_MISS,              /* allocated in non intended node */
113         NUMA_FOREIGN,           /* was intended here, hit elsewhere */
114         NUMA_INTERLEAVE_HIT,    /* interleaver preferred this zone */
115         NUMA_LOCAL,             /* allocation from local node */
116         NUMA_OTHER,             /* allocation from other node */
117 #endif
118         NR_ANON_TRANSPARENT_HUGEPAGES,
119         NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
120
121 /*
122  * We do arithmetic on the LRU lists in various places in the code,
123  * so it is important to keep the active lists LRU_ACTIVE higher in
124  * the array than the corresponding inactive lists, and to keep
125  * the *_FILE lists LRU_FILE higher than the corresponding _ANON lists.
126  *
127  * This has to be kept in sync with the statistics in zone_stat_item
128  * above and the descriptions in vmstat_text in mm/vmstat.c
129  */
130 #define LRU_BASE 0
131 #define LRU_ACTIVE 1
132 #define LRU_FILE 2
133
134 enum lru_list {
135         LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
136         LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
137         LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
138         LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
139         LRU_UNEVICTABLE,
140         NR_LRU_LISTS
141 };
142
143 #define for_each_lru(l) for (l = 0; l < NR_LRU_LISTS; l++)
144
145 #define for_each_evictable_lru(l) for (l = 0; l <= LRU_ACTIVE_FILE; l++)
146
147 static inline int is_file_lru(enum lru_list l)
148 {
149         return (l == LRU_INACTIVE_FILE || l == LRU_ACTIVE_FILE);
150 }
151
152 static inline int is_active_lru(enum lru_list l)
153 {
154         return (l == LRU_ACTIVE_ANON || l == LRU_ACTIVE_FILE);
155 }
156
157 static inline int is_unevictable_lru(enum lru_list l)
158 {
159         return (l == LRU_UNEVICTABLE);
160 }
161
162 struct lruvec {
163         struct list_head lists[NR_LRU_LISTS];
164 };
165
166 /* Mask used at gathering information at once (see memcontrol.c) */
167 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
168 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
169 #define LRU_ALL_EVICTABLE (LRU_ALL_FILE | LRU_ALL_ANON)
170 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
171
172 /* Isolate inactive pages */
173 #define ISOLATE_INACTIVE        ((__force isolate_mode_t)0x1)
174 /* Isolate active pages */
175 #define ISOLATE_ACTIVE          ((__force isolate_mode_t)0x2)
176 /* Isolate clean file */
177 #define ISOLATE_CLEAN           ((__force isolate_mode_t)0x4)
178 /* Isolate unmapped file */
179 #define ISOLATE_UNMAPPED        ((__force isolate_mode_t)0x8)
180
181 /* LRU Isolation modes. */
182 typedef unsigned __bitwise__ isolate_mode_t;
183
184 enum zone_watermarks {
185         WMARK_MIN,
186         WMARK_LOW,
187         WMARK_HIGH,
188         NR_WMARK
189 };
190
191 #define min_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_MIN])
192 #define low_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_LOW])
193 #define high_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_HIGH])
194
195 struct per_cpu_pages {
196         int count;              /* number of pages in the list */
197         int high;               /* high watermark, emptying needed */
198         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
199
200         /* Lists of pages, one per migrate type stored on the pcp-lists */
201         struct list_head lists[MIGRATE_PCPTYPES];
202 };
203
204 struct per_cpu_pageset {
205         struct per_cpu_pages pcp;
206 #ifdef CONFIG_NUMA
207         s8 expire;
208 #endif
209 #ifdef CONFIG_SMP
210         s8 stat_threshold;
211         s8 vm_stat_diff[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
212 #endif
213 };
214
215 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
216
217 enum zone_type {
218 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
219         /*
220          * ZONE_DMA is used when there are devices that are not able
221          * to do DMA to all of addressable memory (ZONE_NORMAL). Then we
222          * carve out the portion of memory that is needed for these devices.
223          * The range is arch specific.
224          *
225          * Some examples
226          *
227          * Architecture         Limit
228          * ---------------------------
229          * parisc, ia64, sparc  <4G
230          * s390                 <2G
231          * arm                  Various
232          * alpha                Unlimited or 0-16MB.
233          *
234          * i386, x86_64 and multiple other arches
235          *                      <16M.
236          */
237         ZONE_DMA,
238 #endif
239 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
240         /*
241          * x86_64 needs two ZONE_DMAs because it supports devices that are
242          * only able to do DMA to the lower 16M but also 32 bit devices that
243          * can only do DMA areas below 4G.
244          */
245         ZONE_DMA32,
246 #endif
247         /*
248          * Normal addressable memory is in ZONE_NORMAL. DMA operations can be
249          * performed on pages in ZONE_NORMAL if the DMA devices support
250          * transfers to all addressable memory.
251          */
252         ZONE_NORMAL,
253 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
254         /*
255          * A memory area that is only addressable by the kernel through
256          * mapping portions into its own address space. This is for example
257          * used by i386 to allow the kernel to address the memory beyond
258          * 900MB. The kernel will set up special mappings (page
259          * table entries on i386) for each page that the kernel needs to
260          * access.
261          */
262         ZONE_HIGHMEM,
263 #endif
264         ZONE_MOVABLE,
265         __MAX_NR_ZONES
266 };
267
268 #ifndef __GENERATING_BOUNDS_H
269
270 /*
271  * When a memory allocation must conform to specific limitations (such
272  * as being suitable for DMA) the caller will pass in hints to the
273  * allocator in the gfp_mask, in the zone modifier bits.  These bits
274  * are used to select a priority ordered list of memory zones which
275  * match the requested limits. See gfp_zone() in include/linux/gfp.h
276  */
277
278 #if MAX_NR_ZONES < 2
279 #define ZONES_SHIFT 0
280 #elif MAX_NR_ZONES <= 2
281 #define ZONES_SHIFT 1
282 #elif MAX_NR_ZONES <= 4
283 #define ZONES_SHIFT 2
284 #else
285 #error ZONES_SHIFT -- too many zones configured adjust calculation
286 #endif
287
288 struct zone_reclaim_stat {
289         /*
290          * The pageout code in vmscan.c keeps track of how many of the
291          * mem/swap backed and file backed pages are refeferenced.
292          * The higher the rotated/scanned ratio, the more valuable
293          * that cache is.
294          *
295          * The anon LRU stats live in [0], file LRU stats in [1]
296          */
297         unsigned long           recent_rotated[2];
298         unsigned long           recent_scanned[2];
299 };
300
301 struct zone {
302         /* Fields commonly accessed by the page allocator */
303
304         /* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
305         unsigned long watermark[NR_WMARK];
306
307         /*
308          * When free pages are below this point, additional steps are taken
309          * when reading the number of free pages to avoid per-cpu counter
310          * drift allowing watermarks to be breached
311          */
312         unsigned long percpu_drift_mark;
313
314         /*
315          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be freeable
316          * or/and it will be released eventually, so to avoid totally wasting several
317          * GB of ram we must reserve some of the lower zone memory (otherwise we risk
318          * to run OOM on the lower zones despite there's tons of freeable ram
319          * on the higher zones). This array is recalculated at runtime if the
320          * sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl changes.
321          */
322         unsigned long           lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
323
324         /*
325          * This is a per-zone reserve of pages that should not be
326          * considered dirtyable memory.
327          */
328         unsigned long           dirty_balance_reserve;
329
330 #ifdef CONFIG_NUMA
331         int node;
332         /*
333          * zone reclaim becomes active if more unmapped pages exist.
334          */
335         unsigned long           min_unmapped_pages;
336         unsigned long           min_slab_pages;
337 #endif
338         struct per_cpu_pageset __percpu *pageset;
339         /*
340          * free areas of different sizes
341          */
342         spinlock_t              lock;
343         int                     all_unreclaimable; /* All pages pinned */
344 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
345         /* see spanned/present_pages for more description */
346         seqlock_t               span_seqlock;
347 #endif
348         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
349
350 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
351         /*
352          * Flags for a pageblock_nr_pages block. See pageblock-flags.h.
353          * In SPARSEMEM, this map is stored in struct mem_section
354          */
355         unsigned long           *pageblock_flags;
356 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
357
358 #ifdef CONFIG_COMPACTION
359         /*
360          * On compaction failure, 1<<compact_defer_shift compactions
361          * are skipped before trying again. The number attempted since
362          * last failure is tracked with compact_considered.
363          */
364         unsigned int            compact_considered;
365         unsigned int            compact_defer_shift;
366 #endif
367
368         ZONE_PADDING(_pad1_)
369
370         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
371         spinlock_t              lru_lock;
372         struct lruvec           lruvec;
373
374         struct zone_reclaim_stat reclaim_stat;
375
376         unsigned long           pages_scanned;     /* since last reclaim */
377         unsigned long           flags;             /* zone flags, see below */
378
379         /* Zone statistics */
380         atomic_long_t           vm_stat[NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS];
381
382         /*
383          * The target ratio of ACTIVE_ANON to INACTIVE_ANON pages on
384          * this zone's LRU.  Maintained by the pageout code.
385          */
386         unsigned int inactive_ratio;
387
388
389         ZONE_PADDING(_pad2_)
390         /* Rarely used or read-mostly fields */
391
392         /*
393          * wait_table           -- the array holding the hash table
394          * wait_table_hash_nr_entries   -- the size of the hash table array
395          * wait_table_bits      -- wait_table_size == (1 << wait_table_bits)
396          *
397          * The purpose of all these is to keep track of the people
398          * waiting for a page to become available and make them
399          * runnable again when possible. The trouble is that this
400          * consumes a lot of space, especially when so few things
401          * wait on pages at a given time. So instead of using
402          * per-page waitqueues, we use a waitqueue hash table.
403          *
404          * The bucket discipline is to sleep on the same queue when
405          * colliding and wake all in that wait queue when removing.
406          * When something wakes, it must check to be sure its page is
407          * truly available, a la thundering herd. The cost of a
408          * collision is great, but given the expected load of the
409          * table, they should be so rare as to be outweighed by the
410          * benefits from the saved space.
411          *
412          * __wait_on_page_locked() and unlock_page() in mm/filemap.c, are the
413          * primary users of these fields, and in mm/page_alloc.c
414          * free_area_init_core() performs the initialization of them.
415          */
416         wait_queue_head_t       * wait_table;
417         unsigned long           wait_table_hash_nr_entries;
418         unsigned long           wait_table_bits;
419
420         /*
421          * Discontig memory support fields.
422          */
423         struct pglist_data      *zone_pgdat;
424         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
425         unsigned long           zone_start_pfn;
426
427         /*
428          * zone_start_pfn, spanned_pages and present_pages are all
429          * protected by span_seqlock.  It is a seqlock because it has
430          * to be read outside of zone->lock, and it is done in the main
431          * allocator path.  But, it is written quite infrequently.
432          *
433          * The lock is declared along with zone->lock because it is
434          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
435          * give them a chance of being in the same cacheline.
436          */
437         unsigned long           spanned_pages;  /* total size, including holes */
438         unsigned long           present_pages;  /* amount of memory (excluding holes) */
439
440         /*
441          * rarely used fields:
442          */
443         const char              *name;
444 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
445
446 typedef enum {
447         ZONE_RECLAIM_LOCKED,            /* prevents concurrent reclaim */
448         ZONE_OOM_LOCKED,                /* zone is in OOM killer zonelist */
449         ZONE_CONGESTED,                 /* zone has many dirty pages backed by
450                                          * a congested BDI
451                                          */
452 } zone_flags_t;
453
454 static inline void zone_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
455 {
456         set_bit(flag, &zone->flags);
457 }
458
459 static inline int zone_test_and_set_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
460 {
461         return test_and_set_bit(flag, &zone->flags);
462 }
463
464 static inline void zone_clear_flag(struct zone *zone, zone_flags_t flag)
465 {
466         clear_bit(flag, &zone->flags);
467 }
468
469 static inline int zone_is_reclaim_congested(const struct zone *zone)
470 {
471         return test_bit(ZONE_CONGESTED, &zone->flags);
472 }
473
474 static inline int zone_is_reclaim_locked(const struct zone *zone)
475 {
476         return test_bit(ZONE_RECLAIM_LOCKED, &zone->flags);
477 }
478
479 static inline int zone_is_oom_locked(const struct zone *zone)
480 {
481         return test_bit(ZONE_OOM_LOCKED, &zone->flags);
482 }
483
484 /*
485  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
486  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
487  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
488  */
489 #define DEF_PRIORITY 12
490
491 /* Maximum number of zones on a zonelist */
492 #define MAX_ZONES_PER_ZONELIST (MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES)
493
494 #ifdef CONFIG_NUMA
495
496 /*
497  * The NUMA zonelists are doubled because we need zonelists that restrict the
498  * allocations to a single node for GFP_THISNODE.
499  *
500  * [0]  : Zonelist with fallback
501  * [1]  : No fallback (GFP_THISNODE)
502  */
503 #define MAX_ZONELISTS 2
504
505
506 /*
507  * We cache key information from each zonelist for smaller cache
508  * footprint when scanning for free pages in get_page_from_freelist().
509  *
510  * 1) The BITMAP fullzones tracks which zones in a zonelist have come
511  *    up short of free memory since the last time (last_fullzone_zap)
512  *    we zero'd fullzones.
513  * 2) The array z_to_n[] maps each zone in the zonelist to its node
514  *    id, so that we can efficiently evaluate whether that node is
515  *    set in the current tasks mems_allowed.
516  *
517  * Both fullzones and z_to_n[] are one-to-one with the zonelist,
518  * indexed by a zones offset in the zonelist zones[] array.
519  *
520  * The get_page_from_freelist() routine does two scans.  During the
521  * first scan, we skip zones whose corresponding bit in 'fullzones'
522  * is set or whose corresponding node in current->mems_allowed (which
523  * comes from cpusets) is not set.  During the second scan, we bypass
524  * this zonelist_cache, to ensure we look methodically at each zone.
525  *
526  * Once per second, we zero out (zap) fullzones, forcing us to
527  * reconsider nodes that might have regained more free memory.
528  * The field last_full_zap is the time we last zapped fullzones.
529  *
530  * This mechanism reduces the amount of time we waste repeatedly
531  * reexaming zones for free memory when they just came up low on
532  * memory momentarilly ago.
533  *
534  * The zonelist_cache struct members logically belong in struct
535  * zonelist.  However, the mempolicy zonelists constructed for
536  * MPOL_BIND are intentionally variable length (and usually much
537  * shorter).  A general purpose mechanism for handling structs with
538  * multiple variable length members is more mechanism than we want
539  * here.  We resort to some special case hackery instead.
540  *
541  * The MPOL_BIND zonelists don't need this zonelist_cache (in good
542  * part because they are shorter), so we put the fixed length stuff
543  * at the front of the zonelist struct, ending in a variable length
544  * zones[], as is needed by MPOL_BIND.
545  *
546  * Then we put the optional zonelist cache on the end of the zonelist
547  * struct.  This optional stuff is found by a 'zlcache_ptr' pointer in
548  * the fixed length portion at the front of the struct.  This pointer
549  * both enables us to find the zonelist cache, and in the case of
550  * MPOL_BIND zonelists, (which will just set the zlcache_ptr to NULL)
551  * to know that the zonelist cache is not there.
552  *
553  * The end result is that struct zonelists come in two flavors:
554  *  1) The full, fixed length version, shown below, and
555  *  2) The custom zonelists for MPOL_BIND.
556  * The custom MPOL_BIND zonelists have a NULL zlcache_ptr and no zlcache.
557  *
558  * Even though there may be multiple CPU cores on a node modifying
559  * fullzones or last_full_zap in the same zonelist_cache at the same
560  * time, we don't lock it.  This is just hint data - if it is wrong now
561  * and then, the allocator will still function, perhaps a bit slower.
562  */
563
564
565 struct zonelist_cache {
566         unsigned short z_to_n[MAX_ZONES_PER_ZONELIST];          /* zone->nid */
567         DECLARE_BITMAP(fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);      /* zone full? */
568         unsigned long last_full_zap;            /* when last zap'd (jiffies) */
569 };
570 #else
571 #define MAX_ZONELISTS 1
572 struct zonelist_cache;
573 #endif
574
575 /*
576  * This struct contains information about a zone in a zonelist. It is stored
577  * here to avoid dereferences into large structures and lookups of tables
578  */
579 struct zoneref {
580         struct zone *zone;      /* Pointer to actual zone */
581         int zone_idx;           /* zone_idx(zoneref->zone) */
582 };
583
584 /*
585  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
586  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
587  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
588  * priority.
589  *
590  * If zlcache_ptr is not NULL, then it is just the address of zlcache,
591  * as explained above.  If zlcache_ptr is NULL, there is no zlcache.
592  * *
593  * To speed the reading of the zonelist, the zonerefs contain the zone index
594  * of the entry being read. Helper functions to access information given
595  * a struct zoneref are
596  *
597  * zonelist_zone()      - Return the struct zone * for an entry in _zonerefs
598  * zonelist_zone_idx()  - Return the index of the zone for an entry
599  * zonelist_node_idx()  - Return the index of the node for an entry
600  */
601 struct zonelist {
602         struct zonelist_cache *zlcache_ptr;                  // NULL or &zlcache
603         struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
604 #ifdef CONFIG_NUMA
605         struct zonelist_cache zlcache;                       // optional ...
606 #endif
607 };
608
609 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
610 struct node_active_region {
611         unsigned long start_pfn;
612         unsigned long end_pfn;
613         int nid;
614 };
615 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
616
617 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
618 /* The array of struct pages - for discontigmem use pgdat->lmem_map */
619 extern struct page *mem_map;
620 #endif
621
622 /*
623  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM
624  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the
625  * zone denotes.
626  *
627  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
628  * it's memory layout.
629  *
630  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
631  * per-zone basis.
632  */
633 struct bootmem_data;
634 typedef struct pglist_data {
635         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
636         struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
637         int nr_zones;
638 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */
639         struct page *node_mem_map;
640 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
641         struct page_cgroup *node_page_cgroup;
642 #endif
643 #endif
644 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
645         struct bootmem_data *bdata;
646 #endif
647 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
648         /*
649          * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages
650          * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also
651          * guarantee that any pfn_valid() stays that way.
652          *
653          * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock.
654          */
655         spinlock_t node_size_lock;
656 #endif
657         unsigned long node_start_pfn;
658         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
659         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
660                                              range, including holes */
661         int node_id;
662         wait_queue_head_t kswapd_wait;
663         struct task_struct *kswapd;
664         int kswapd_max_order;
665         enum zone_type classzone_idx;
666 } pg_data_t;
667
668 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
669 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
670 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
671 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
672 #else
673 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
674 #endif
675 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
676
677 #define node_start_pfn(nid)     (NODE_DATA(nid)->node_start_pfn)
678
679 #define node_end_pfn(nid) ({\
680         pg_data_t *__pgdat = NODE_DATA(nid);\
681         __pgdat->node_start_pfn + __pgdat->node_spanned_pages;\
682 })
683
684 #include <linux/memory_hotplug.h>
685
686 extern struct mutex zonelists_mutex;
687 void build_all_zonelists(void *data);
688 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx);
689 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
690                 int classzone_idx, int alloc_flags);
691 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
692                 int classzone_idx, int alloc_flags);
693 enum memmap_context {
694         MEMMAP_EARLY,
695         MEMMAP_HOTPLUG,
696 };
697 extern int init_currently_empty_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
698                                      unsigned long size,
699                                      enum memmap_context context);
700
701 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
702 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
703 #else
704 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
705 #endif
706
707 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
708 int local_memory_node(int node_id);
709 #else
710 static inline int local_memory_node(int node_id) { return node_id; };
711 #endif
712
713 #ifdef CONFIG_NEED_NODE_MEMMAP_SIZE
714 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
715 #endif
716
717 /*
718  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
719  */
720 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
721
722 static inline int populated_zone(struct zone *zone)
723 {
724         return (!!zone->present_pages);
725 }
726
727 extern int movable_zone;
728
729 static inline int zone_movable_is_highmem(void)
730 {
731 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE)
732         return movable_zone == ZONE_HIGHMEM;
733 #else
734         return 0;
735 #endif
736 }
737
738 static inline int is_highmem_idx(enum zone_type idx)
739 {
740 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
741         return (idx == ZONE_HIGHMEM ||
742                 (idx == ZONE_MOVABLE && zone_movable_is_highmem()));
743 #else
744         return 0;
745 #endif
746 }
747
748 static inline int is_normal_idx(enum zone_type idx)
749 {
750         return (idx == ZONE_NORMAL);
751 }
752
753 /**
754  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a 
755  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
756  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
757  * @zone - pointer to struct zone variable
758  */
759 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
760 {
761 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
762         int zone_off = (char *)zone - (char *)zone->zone_pgdat->node_zones;
763         return zone_off == ZONE_HIGHMEM * sizeof(*zone) ||
764                (zone_off == ZONE_MOVABLE * sizeof(*zone) &&
765                 zone_movable_is_highmem());
766 #else
767         return 0;
768 #endif
769 }
770
771 static inline int is_normal(struct zone *zone)
772 {
773         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
774 }
775
776 static inline int is_dma32(struct zone *zone)
777 {
778 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
779         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA32;
780 #else
781         return 0;
782 #endif
783 }
784
785 static inline int is_dma(struct zone *zone)
786 {
787 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
788         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_DMA;
789 #else
790         return 0;
791 #endif
792 }
793
794 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
795 struct ctl_table;
796 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
797                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
798 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1];
799 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
800                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
801 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
802                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
803 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
804                         void __user *, size_t *, loff_t *);
805 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
806                         void __user *, size_t *, loff_t *);
807
808 extern int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *, int,
809                         void __user *, size_t *, loff_t *);
810 extern char numa_zonelist_order[];
811 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16      /* string buffer size */
812
813 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
814
815 extern struct pglist_data contig_page_data;
816 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
817 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
818
819 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
820
821 #include <asm/mmzone.h>
822
823 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
824
825 extern struct pglist_data *first_online_pgdat(void);
826 extern struct pglist_data *next_online_pgdat(struct pglist_data *pgdat);
827 extern struct zone *next_zone(struct zone *zone);
828
829 /**
830  * for_each_online_pgdat - helper macro to iterate over all online nodes
831  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
832  */
833 #define for_each_online_pgdat(pgdat)                    \
834         for (pgdat = first_online_pgdat();              \
835              pgdat;                                     \
836              pgdat = next_online_pgdat(pgdat))
837 /**
838  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
839  * @zone - pointer to struct zone variable
840  *
841  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
842  * fills it in.
843  */
844 #define for_each_zone(zone)                             \
845         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
846              zone;                                      \
847              zone = next_zone(zone))
848
849 #define for_each_populated_zone(zone)                   \
850         for (zone = (first_online_pgdat())->node_zones; \
851              zone;                                      \
852              zone = next_zone(zone))                    \
853                 if (!populated_zone(zone))              \
854                         ; /* do nothing */              \
855                 else
856
857 static inline struct zone *zonelist_zone(struct zoneref *zoneref)
858 {
859         return zoneref->zone;
860 }
861
862 static inline int zonelist_zone_idx(struct zoneref *zoneref)
863 {
864         return zoneref->zone_idx;
865 }
866
867 static inline int zonelist_node_idx(struct zoneref *zoneref)
868 {
869 #ifdef CONFIG_NUMA
870         /* zone_to_nid not available in this context */
871         return zoneref->zone->node;
872 #else
873         return 0;
874 #endif /* CONFIG_NUMA */
875 }
876
877 /**
878  * 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
879  * @z - The cursor used as a starting point for the search
880  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
881  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
882  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
883  *
884  * This function returns the next zone at or below a given zone index that is
885  * within the allowed nodemask using a cursor as the starting point for the
886  * search. The zoneref returned is a cursor that represents the current zone
887  * being examined. It should be advanced by one before calling
888  * next_zones_zonelist again.
889  */
890 struct zoneref *next_zones_zonelist(struct zoneref *z,
891                                         enum zone_type highest_zoneidx,
892                                         nodemask_t *nodes,
893                                         struct zone **zone);
894
895 /**
896  * first_zones_zonelist - Returns the first zone at or below highest_zoneidx within the allowed nodemask in a zonelist
897  * @zonelist - The zonelist to search for a suitable zone
898  * @highest_zoneidx - The zone index of the highest zone to return
899  * @nodes - An optional nodemask to filter the zonelist with
900  * @zone - The first suitable zone found is returned via this parameter
901  *
902  * This function returns the first zone at or below a given zone index that is
903  * within the allowed nodemask. The zoneref returned is a cursor that can be
904  * used to iterate the zonelist with next_zones_zonelist by advancing it by
905  * one before calling.
906  */
907 static inline struct zoneref *first_zones_zonelist(struct zonelist *zonelist,
908                                         enum zone_type highest_zoneidx,
909                                         nodemask_t *nodes,
910                                         struct zone **zone)
911 {
912         return next_zones_zonelist(zonelist->_zonerefs, highest_zoneidx, nodes,
913                                                                 zone);
914 }
915
916 /**
917  * 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
918  * @zone - The current zone in the iterator
919  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
920  * @zlist - The zonelist being iterated
921  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
922  * @nodemask - Nodemask allowed by the allocator
923  *
924  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index and
925  * within a given nodemask
926  */
927 #define for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, nodemask) \
928         for (z = first_zones_zonelist(zlist, highidx, nodemask, &zone); \
929                 zone;                                                   \
930                 z = next_zones_zonelist(++z, highidx, nodemask, &zone)) \
931
932 /**
933  * for_each_zone_zonelist - helper macro to iterate over valid zones in a zonelist at or below a given zone index
934  * @zone - The current zone in the iterator
935  * @z - The current pointer within zonelist->zones being iterated
936  * @zlist - The zonelist being iterated
937  * @highidx - The zone index of the highest zone to return
938  *
939  * This iterator iterates though all zones at or below a given zone index.
940  */
941 #define for_each_zone_zonelist(zone, z, zlist, highidx) \
942         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zlist, highidx, NULL)
943
944 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
945 #include <asm/sparsemem.h>
946 #endif
947
948 #if !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) && \
949         !defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
950 static inline unsigned long early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
951 {
952         return 0;
953 }
954 #endif
955
956 #ifdef CONFIG_FLATMEM
957 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
958 #endif
959
960 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
961
962 /*
963  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
964  *
965  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
966  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
967  */
968 #define SECTIONS_SHIFT          (MAX_PHYSMEM_BITS - SECTION_SIZE_BITS)
969
970 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
971 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
972
973 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
974
975 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
976 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
977
978 #define SECTION_BLOCKFLAGS_BITS \
979         ((1UL << (PFN_SECTION_SHIFT - pageblock_order)) * NR_PAGEBLOCK_BITS)
980
981 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
982 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
983 #endif
984
985 #define pfn_to_section_nr(pfn) ((pfn) >> PFN_SECTION_SHIFT)
986 #define section_nr_to_pfn(sec) ((sec) << PFN_SECTION_SHIFT)
987
988 #define SECTION_ALIGN_UP(pfn)   (((pfn) + PAGES_PER_SECTION - 1) & PAGE_SECTION_MASK)
989 #define SECTION_ALIGN_DOWN(pfn) ((pfn) & PAGE_SECTION_MASK)
990
991 struct page;
992 struct page_cgroup;
993 struct mem_section {
994         /*
995          * This is, logically, a pointer to an array of struct
996          * pages.  However, it is stored with some other magic.
997          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
998          *
999          * Additionally during early boot we encode node id of
1000          * the location of the section here to guide allocation.
1001          * (see sparse.c::memory_present())
1002          *
1003          * Making it a UL at least makes someone do a cast
1004          * before using it wrong.
1005          */
1006         unsigned long section_mem_map;
1007
1008         /* See declaration of similar field in struct zone */
1009         unsigned long *pageblock_flags;
1010 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
1011         /*
1012          * If !SPARSEMEM, pgdat doesn't have page_cgroup pointer. We use
1013          * section. (see memcontrol.h/page_cgroup.h about this.)
1014          */
1015         struct page_cgroup *page_cgroup;
1016         unsigned long pad;
1017 #endif
1018 };
1019
1020 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1021 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
1022 #else
1023 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
1024 #endif
1025
1026 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
1027 #define NR_SECTION_ROOTS        DIV_ROUND_UP(NR_MEM_SECTIONS, SECTIONS_PER_ROOT)
1028 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
1029
1030 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
1031 extern struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS];
1032 #else
1033 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
1034 #endif
1035
1036 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
1037 {
1038         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
1039                 return NULL;
1040         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
1041 }
1042 extern int __section_nr(struct mem_section* ms);
1043 extern unsigned long usemap_size(void);
1044
1045 /*
1046  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
1047  * a little bit of information.  There should be at least
1048  * 3 bits here due to 32-bit alignment.
1049  */
1050 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
1051 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
1052 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<2)
1053 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
1054 #define SECTION_NID_SHIFT       2
1055
1056 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
1057 {
1058         unsigned long map = section->section_mem_map;
1059         map &= SECTION_MAP_MASK;
1060         return (struct page *)map;
1061 }
1062
1063 static inline int present_section(struct mem_section *section)
1064 {
1065         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
1066 }
1067
1068 static inline int present_section_nr(unsigned long nr)
1069 {
1070         return present_section(__nr_to_section(nr));
1071 }
1072
1073 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
1074 {
1075         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
1076 }
1077
1078 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
1079 {
1080         return valid_section(__nr_to_section(nr));
1081 }
1082
1083 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
1084 {
1085         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
1086 }
1087
1088 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_PFN_VALID
1089 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
1090 {
1091         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1092                 return 0;
1093         return valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1094 }
1095 #endif
1096
1097 static inline int pfn_present(unsigned long pfn)
1098 {
1099         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
1100                 return 0;
1101         return present_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
1102 }
1103
1104 /*
1105  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
1106  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
1107  * this restriction.
1108  */
1109 #ifdef CONFIG_NUMA
1110 #define pfn_to_nid(pfn)                                                 \
1111 ({                                                                      \
1112         unsigned long __pfn_to_nid_pfn = (pfn);                         \
1113         page_to_nid(pfn_to_page(__pfn_to_nid_pfn));                     \
1114 })
1115 #else
1116 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
1117 #endif
1118
1119 #define early_pfn_valid(pfn)    pfn_valid(pfn)
1120 void sparse_init(void);
1121 #else
1122 #define sparse_init()   do {} while (0)
1123 #define sparse_index_init(_sec, _nid)  do {} while (0)
1124 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1125
1126 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1127 bool early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int nid);
1128 #else
1129 #define early_pfn_in_nid(pfn, nid)      (1)
1130 #endif
1131
1132 #ifndef early_pfn_valid
1133 #define early_pfn_valid(pfn)    (1)
1134 #endif
1135
1136 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
1137 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
1138
1139 /*
1140  * If it is possible to have holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES, then we
1141  * need to check pfn validility within that MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1142  * pfn_valid_within() should be used in this case; we optimise this away
1143  * when we have no holes within a MAX_ORDER_NR_PAGES block.
1144  */
1145 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1146 #define pfn_valid_within(pfn) pfn_valid(pfn)
1147 #else
1148 #define pfn_valid_within(pfn) (1)
1149 #endif
1150
1151 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL
1152 /*
1153  * pfn_valid() is meant to be able to tell if a given PFN has valid memmap
1154  * associated with it or not. In FLATMEM, it is expected that holes always
1155  * have valid memmap as long as there is valid PFNs either side of the hole.
1156  * In SPARSEMEM, it is assumed that a valid section has a memmap for the
1157  * entire section.
1158  *
1159  * However, an ARM, and maybe other embedded architectures in the future
1160  * free memmap backing holes to save memory on the assumption the memmap is
1161  * never used. The page_zone linkages are then broken even though pfn_valid()
1162  * returns true. A walker of the full memmap must then do this additional
1163  * check to ensure the memmap they are looking at is sane by making sure
1164  * the zone and PFN linkages are still valid. This is expensive, but walkers
1165  * of the full memmap are extremely rare.
1166  */
1167 int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1168                                         struct page *page, struct zone *zone);
1169 #else
1170 static inline int memmap_valid_within(unsigned long pfn,
1171                                         struct page *page, struct zone *zone)
1172 {
1173         return 1;
1174 }
1175 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_HOLES_MEMORYMODEL */
1176
1177 #endif /* !__GENERATING_BOUNDS.H */
1178 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
1179 #endif /* _LINUX_MMZONE_H */