[PATCH] mm: remove arch independent NODES_SPAN_OTHER_NODES
[safe/jmp/linux-2.6] / 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 <asm/atomic.h>
17
18 /* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
19 #ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
20 #define MAX_ORDER 11
21 #else
22 #define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
23 #endif
24
25 struct free_area {
26         struct list_head        free_list;
27         unsigned long           nr_free;
28 };
29
30 struct pglist_data;
31
32 /*
33  * zone->lock and zone->lru_lock are two of the hottest locks in the kernel.
34  * So add a wild amount of padding here to ensure that they fall into separate
35  * cachelines.  There are very few zone structures in the machine, so space
36  * consumption is not a concern here.
37  */
38 #if defined(CONFIG_SMP)
39 struct zone_padding {
40         char x[0];
41 } ____cacheline_maxaligned_in_smp;
42 #define ZONE_PADDING(name)      struct zone_padding name;
43 #else
44 #define ZONE_PADDING(name)
45 #endif
46
47 struct per_cpu_pages {
48         int count;              /* number of pages in the list */
49         int low;                /* low watermark, refill needed */
50         int high;               /* high watermark, emptying needed */
51         int batch;              /* chunk size for buddy add/remove */
52         struct list_head list;  /* the list of pages */
53 };
54
55 struct per_cpu_pageset {
56         struct per_cpu_pages pcp[2];    /* 0: hot.  1: cold */
57 #ifdef CONFIG_NUMA
58         unsigned long numa_hit;         /* allocated in intended node */
59         unsigned long numa_miss;        /* allocated in non intended node */
60         unsigned long numa_foreign;     /* was intended here, hit elsewhere */
61         unsigned long interleave_hit;   /* interleaver prefered this zone */
62         unsigned long local_node;       /* allocation from local node */
63         unsigned long other_node;       /* allocation from other node */
64 #endif
65 } ____cacheline_aligned_in_smp;
66
67 #ifdef CONFIG_NUMA
68 #define zone_pcp(__z, __cpu) ((__z)->pageset[(__cpu)])
69 #else
70 #define zone_pcp(__z, __cpu) (&(__z)->pageset[(__cpu)])
71 #endif
72
73 #define ZONE_DMA                0
74 #define ZONE_DMA32              1
75 #define ZONE_NORMAL             2
76 #define ZONE_HIGHMEM            3
77
78 #define MAX_NR_ZONES            4       /* Sync this with ZONES_SHIFT */
79 #define ZONES_SHIFT             2       /* ceil(log2(MAX_NR_ZONES)) */
80
81
82 /*
83  * When a memory allocation must conform to specific limitations (such
84  * as being suitable for DMA) the caller will pass in hints to the
85  * allocator in the gfp_mask, in the zone modifier bits.  These bits
86  * are used to select a priority ordered list of memory zones which
87  * match the requested limits.  GFP_ZONEMASK defines which bits within
88  * the gfp_mask should be considered as zone modifiers.  Each valid
89  * combination of the zone modifier bits has a corresponding list
90  * of zones (in node_zonelists).  Thus for two zone modifiers there
91  * will be a maximum of 4 (2 ** 2) zonelists, for 3 modifiers there will
92  * be 8 (2 ** 3) zonelists.  GFP_ZONETYPES defines the number of possible
93  * combinations of zone modifiers in "zone modifier space".
94  *
95  * NOTE! Make sure this matches the zones in <linux/gfp.h>
96  */
97 #define GFP_ZONEMASK    0x07
98 #define GFP_ZONETYPES   5
99
100 /*
101  * On machines where it is needed (eg PCs) we divide physical memory
102  * into multiple physical zones. On a PC we have 4 zones:
103  *
104  * ZONE_DMA       < 16 MB       ISA DMA capable memory
105  * ZONE_DMA32        0 MB       Empty
106  * ZONE_NORMAL  16-896 MB       direct mapped by the kernel
107  * ZONE_HIGHMEM  > 896 MB       only page cache and user processes
108  */
109
110 struct zone {
111         /* Fields commonly accessed by the page allocator */
112         unsigned long           free_pages;
113         unsigned long           pages_min, pages_low, pages_high;
114         /*
115          * We don't know if the memory that we're going to allocate will be freeable
116          * or/and it will be released eventually, so to avoid totally wasting several
117          * GB of ram we must reserve some of the lower zone memory (otherwise we risk
118          * to run OOM on the lower zones despite there's tons of freeable ram
119          * on the higher zones). This array is recalculated at runtime if the
120          * sysctl_lowmem_reserve_ratio sysctl changes.
121          */
122         unsigned long           lowmem_reserve[MAX_NR_ZONES];
123
124 #ifdef CONFIG_NUMA
125         struct per_cpu_pageset  *pageset[NR_CPUS];
126 #else
127         struct per_cpu_pageset  pageset[NR_CPUS];
128 #endif
129         /*
130          * free areas of different sizes
131          */
132         spinlock_t              lock;
133 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
134         /* see spanned/present_pages for more description */
135         seqlock_t               span_seqlock;
136 #endif
137         struct free_area        free_area[MAX_ORDER];
138
139
140         ZONE_PADDING(_pad1_)
141
142         /* Fields commonly accessed by the page reclaim scanner */
143         spinlock_t              lru_lock;       
144         struct list_head        active_list;
145         struct list_head        inactive_list;
146         unsigned long           nr_scan_active;
147         unsigned long           nr_scan_inactive;
148         unsigned long           nr_active;
149         unsigned long           nr_inactive;
150         unsigned long           pages_scanned;     /* since last reclaim */
151         int                     all_unreclaimable; /* All pages pinned */
152
153         /*
154          * Does the allocator try to reclaim pages from the zone as soon
155          * as it fails a watermark_ok() in __alloc_pages?
156          */
157         int                     reclaim_pages;
158         /* A count of how many reclaimers are scanning this zone */
159         atomic_t                reclaim_in_progress;
160
161         /*
162          * prev_priority holds the scanning priority for this zone.  It is
163          * defined as the scanning priority at which we achieved our reclaim
164          * target at the previous try_to_free_pages() or balance_pgdat()
165          * invokation.
166          *
167          * We use prev_priority as a measure of how much stress page reclaim is
168          * under - it drives the swappiness decision: whether to unmap mapped
169          * pages.
170          *
171          * temp_priority is used to remember the scanning priority at which
172          * this zone was successfully refilled to free_pages == pages_high.
173          *
174          * Access to both these fields is quite racy even on uniprocessor.  But
175          * it is expected to average out OK.
176          */
177         int temp_priority;
178         int prev_priority;
179
180
181         ZONE_PADDING(_pad2_)
182         /* Rarely used or read-mostly fields */
183
184         /*
185          * wait_table           -- the array holding the hash table
186          * wait_table_size      -- the size of the hash table array
187          * wait_table_bits      -- wait_table_size == (1 << wait_table_bits)
188          *
189          * The purpose of all these is to keep track of the people
190          * waiting for a page to become available and make them
191          * runnable again when possible. The trouble is that this
192          * consumes a lot of space, especially when so few things
193          * wait on pages at a given time. So instead of using
194          * per-page waitqueues, we use a waitqueue hash table.
195          *
196          * The bucket discipline is to sleep on the same queue when
197          * colliding and wake all in that wait queue when removing.
198          * When something wakes, it must check to be sure its page is
199          * truly available, a la thundering herd. The cost of a
200          * collision is great, but given the expected load of the
201          * table, they should be so rare as to be outweighed by the
202          * benefits from the saved space.
203          *
204          * __wait_on_page_locked() and unlock_page() in mm/filemap.c, are the
205          * primary users of these fields, and in mm/page_alloc.c
206          * free_area_init_core() performs the initialization of them.
207          */
208         wait_queue_head_t       * wait_table;
209         unsigned long           wait_table_size;
210         unsigned long           wait_table_bits;
211
212         /*
213          * Discontig memory support fields.
214          */
215         struct pglist_data      *zone_pgdat;
216         struct page             *zone_mem_map;
217         /* zone_start_pfn == zone_start_paddr >> PAGE_SHIFT */
218         unsigned long           zone_start_pfn;
219
220         /*
221          * zone_start_pfn, spanned_pages and present_pages are all
222          * protected by span_seqlock.  It is a seqlock because it has
223          * to be read outside of zone->lock, and it is done in the main
224          * allocator path.  But, it is written quite infrequently.
225          *
226          * The lock is declared along with zone->lock because it is
227          * frequently read in proximity to zone->lock.  It's good to
228          * give them a chance of being in the same cacheline.
229          */
230         unsigned long           spanned_pages;  /* total size, including holes */
231         unsigned long           present_pages;  /* amount of memory (excluding holes) */
232
233         /*
234          * rarely used fields:
235          */
236         char                    *name;
237 } ____cacheline_maxaligned_in_smp;
238
239
240 /*
241  * The "priority" of VM scanning is how much of the queues we will scan in one
242  * go. A value of 12 for DEF_PRIORITY implies that we will scan 1/4096th of the
243  * queues ("queue_length >> 12") during an aging round.
244  */
245 #define DEF_PRIORITY 12
246
247 /*
248  * One allocation request operates on a zonelist. A zonelist
249  * is a list of zones, the first one is the 'goal' of the
250  * allocation, the other zones are fallback zones, in decreasing
251  * priority.
252  *
253  * Right now a zonelist takes up less than a cacheline. We never
254  * modify it apart from boot-up, and only a few indices are used,
255  * so despite the zonelist table being relatively big, the cache
256  * footprint of this construct is very small.
257  */
258 struct zonelist {
259         struct zone *zones[MAX_NUMNODES * MAX_NR_ZONES + 1]; // NULL delimited
260 };
261
262
263 /*
264  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM
265  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the
266  * zone denotes.
267  *
268  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe
269  * it's memory layout.
270  *
271  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a
272  * per-zone basis.
273  */
274 struct bootmem_data;
275 typedef struct pglist_data {
276         struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
277         struct zonelist node_zonelists[GFP_ZONETYPES];
278         int nr_zones;
279 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
280         struct page *node_mem_map;
281 #endif
282         struct bootmem_data *bdata;
283 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
284         /*
285          * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages
286          * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also
287          * guarantee that any pfn_valid() stays that way.
288          *
289          * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock.
290          */
291         spinlock_t node_size_lock;
292 #endif
293         unsigned long node_start_pfn;
294         unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */
295         unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page
296                                              range, including holes */
297         int node_id;
298         struct pglist_data *pgdat_next;
299         wait_queue_head_t kswapd_wait;
300         struct task_struct *kswapd;
301         int kswapd_max_order;
302 } pg_data_t;
303
304 #define node_present_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_present_pages)
305 #define node_spanned_pages(nid) (NODE_DATA(nid)->node_spanned_pages)
306 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
307 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    ((pgdat)->node_mem_map + (pagenr))
308 #else
309 #define pgdat_page_nr(pgdat, pagenr)    pfn_to_page((pgdat)->node_start_pfn + (pagenr))
310 #endif
311 #define nid_page_nr(nid, pagenr)        pgdat_page_nr(NODE_DATA(nid),(pagenr))
312
313 #include <linux/memory_hotplug.h>
314
315 extern struct pglist_data *pgdat_list;
316
317 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
318                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat);
319 void get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
320                         unsigned long *free);
321 void build_all_zonelists(void);
322 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order);
323 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
324                 int classzone_idx, int alloc_flags);
325
326 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORY_PRESENT
327 void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end);
328 #else
329 static inline void memory_present(int nid, unsigned long start, unsigned long end) {}
330 #endif
331
332 #ifdef CONFIG_NEED_NODE_MEMMAP_SIZE
333 unsigned long __init node_memmap_size_bytes(int, unsigned long, unsigned long);
334 #endif
335
336 /*
337  * zone_idx() returns 0 for the ZONE_DMA zone, 1 for the ZONE_NORMAL zone, etc.
338  */
339 #define zone_idx(zone)          ((zone) - (zone)->zone_pgdat->node_zones)
340
341 /**
342  * for_each_pgdat - helper macro to iterate over all nodes
343  * @pgdat - pointer to a pg_data_t variable
344  *
345  * Meant to help with common loops of the form
346  * pgdat = pgdat_list;
347  * while(pgdat) {
348  *      ...
349  *      pgdat = pgdat->pgdat_next;
350  * }
351  */
352 #define for_each_pgdat(pgdat) \
353         for (pgdat = pgdat_list; pgdat; pgdat = pgdat->pgdat_next)
354
355 /*
356  * next_zone - helper magic for for_each_zone()
357  * Thanks to William Lee Irwin III for this piece of ingenuity.
358  */
359 static inline struct zone *next_zone(struct zone *zone)
360 {
361         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
362
363         if (zone < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES - 1)
364                 zone++;
365         else if (pgdat->pgdat_next) {
366                 pgdat = pgdat->pgdat_next;
367                 zone = pgdat->node_zones;
368         } else
369                 zone = NULL;
370
371         return zone;
372 }
373
374 /**
375  * for_each_zone - helper macro to iterate over all memory zones
376  * @zone - pointer to struct zone variable
377  *
378  * The user only needs to declare the zone variable, for_each_zone
379  * fills it in. This basically means for_each_zone() is an
380  * easier to read version of this piece of code:
381  *
382  * for (pgdat = pgdat_list; pgdat; pgdat = pgdat->node_next)
383  *      for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; ++i) {
384  *              struct zone * z = pgdat->node_zones + i;
385  *              ...
386  *      }
387  * }
388  */
389 #define for_each_zone(zone) \
390         for (zone = pgdat_list->node_zones; zone; zone = next_zone(zone))
391
392 static inline int is_highmem_idx(int idx)
393 {
394         return (idx == ZONE_HIGHMEM);
395 }
396
397 static inline int is_normal_idx(int idx)
398 {
399         return (idx == ZONE_NORMAL);
400 }
401 /**
402  * is_highmem - helper function to quickly check if a struct zone is a 
403  *              highmem zone or not.  This is an attempt to keep references
404  *              to ZONE_{DMA/NORMAL/HIGHMEM/etc} in general code to a minimum.
405  * @zone - pointer to struct zone variable
406  */
407 static inline int is_highmem(struct zone *zone)
408 {
409         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_HIGHMEM;
410 }
411
412 static inline int is_normal(struct zone *zone)
413 {
414         return zone == zone->zone_pgdat->node_zones + ZONE_NORMAL;
415 }
416
417 /* These two functions are used to setup the per zone pages min values */
418 struct ctl_table;
419 struct file;
420 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *, 
421                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
422 extern int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1];
423 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, struct file *,
424                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
425
426 #include <linux/topology.h>
427 /* Returns the number of the current Node. */
428 #ifndef numa_node_id
429 #define numa_node_id()          (cpu_to_node(raw_smp_processor_id()))
430 #endif
431
432 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
433
434 extern struct pglist_data contig_page_data;
435 #define NODE_DATA(nid)          (&contig_page_data)
436 #define NODE_MEM_MAP(nid)       mem_map
437 #define MAX_NODES_SHIFT         1
438 #define pfn_to_nid(pfn)         (0)
439
440 #else /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
441
442 #include <asm/mmzone.h>
443
444 #endif /* !CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
445
446 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
447 #include <asm/sparsemem.h>
448 #endif
449
450 #if BITS_PER_LONG == 32
451 /*
452  * with 32 bit page->flags field, we reserve 9 bits for node/zone info.
453  * there are 4 zones (3 bits) and this leaves 9-3=6 bits for nodes.
454  */
455 #define FLAGS_RESERVED          9
456
457 #elif BITS_PER_LONG == 64
458 /*
459  * with 64 bit flags field, there's plenty of room.
460  */
461 #define FLAGS_RESERVED          32
462
463 #else
464
465 #error BITS_PER_LONG not defined
466
467 #endif
468
469 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
470 #define early_pfn_to_nid(nid)  (0UL)
471 #endif
472
473 #define pfn_to_section_nr(pfn) ((pfn) >> PFN_SECTION_SHIFT)
474 #define section_nr_to_pfn(sec) ((sec) << PFN_SECTION_SHIFT)
475
476 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
477
478 /*
479  * SECTION_SHIFT                #bits space required to store a section #
480  *
481  * PA_SECTION_SHIFT             physical address to/from section number
482  * PFN_SECTION_SHIFT            pfn to/from section number
483  */
484 #define SECTIONS_SHIFT          (MAX_PHYSMEM_BITS - SECTION_SIZE_BITS)
485
486 #define PA_SECTION_SHIFT        (SECTION_SIZE_BITS)
487 #define PFN_SECTION_SHIFT       (SECTION_SIZE_BITS - PAGE_SHIFT)
488
489 #define NR_MEM_SECTIONS         (1UL << SECTIONS_SHIFT)
490
491 #define PAGES_PER_SECTION       (1UL << PFN_SECTION_SHIFT)
492 #define PAGE_SECTION_MASK       (~(PAGES_PER_SECTION-1))
493
494 #if (MAX_ORDER - 1 + PAGE_SHIFT) > SECTION_SIZE_BITS
495 #error Allocator MAX_ORDER exceeds SECTION_SIZE
496 #endif
497
498 struct page;
499 struct mem_section {
500         /*
501          * This is, logically, a pointer to an array of struct
502          * pages.  However, it is stored with some other magic.
503          * (see sparse.c::sparse_init_one_section())
504          *
505          * Making it a UL at least makes someone do a cast
506          * before using it wrong.
507          */
508         unsigned long section_mem_map;
509 };
510
511 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
512 #define SECTIONS_PER_ROOT       (PAGE_SIZE / sizeof (struct mem_section))
513 #else
514 #define SECTIONS_PER_ROOT       1
515 #endif
516
517 #define SECTION_NR_TO_ROOT(sec) ((sec) / SECTIONS_PER_ROOT)
518 #define NR_SECTION_ROOTS        (NR_MEM_SECTIONS / SECTIONS_PER_ROOT)
519 #define SECTION_ROOT_MASK       (SECTIONS_PER_ROOT - 1)
520
521 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_EXTREME
522 extern struct mem_section *mem_section[NR_SECTION_ROOTS];
523 #else
524 extern struct mem_section mem_section[NR_SECTION_ROOTS][SECTIONS_PER_ROOT];
525 #endif
526
527 static inline struct mem_section *__nr_to_section(unsigned long nr)
528 {
529         if (!mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)])
530                 return NULL;
531         return &mem_section[SECTION_NR_TO_ROOT(nr)][nr & SECTION_ROOT_MASK];
532 }
533 extern int __section_nr(struct mem_section* ms);
534
535 /*
536  * We use the lower bits of the mem_map pointer to store
537  * a little bit of information.  There should be at least
538  * 3 bits here due to 32-bit alignment.
539  */
540 #define SECTION_MARKED_PRESENT  (1UL<<0)
541 #define SECTION_HAS_MEM_MAP     (1UL<<1)
542 #define SECTION_MAP_LAST_BIT    (1UL<<2)
543 #define SECTION_MAP_MASK        (~(SECTION_MAP_LAST_BIT-1))
544
545 static inline struct page *__section_mem_map_addr(struct mem_section *section)
546 {
547         unsigned long map = section->section_mem_map;
548         map &= SECTION_MAP_MASK;
549         return (struct page *)map;
550 }
551
552 static inline int valid_section(struct mem_section *section)
553 {
554         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_MARKED_PRESENT));
555 }
556
557 static inline int section_has_mem_map(struct mem_section *section)
558 {
559         return (section && (section->section_mem_map & SECTION_HAS_MEM_MAP));
560 }
561
562 static inline int valid_section_nr(unsigned long nr)
563 {
564         return valid_section(__nr_to_section(nr));
565 }
566
567 static inline struct mem_section *__pfn_to_section(unsigned long pfn)
568 {
569         return __nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn));
570 }
571
572 #define pfn_to_page(pfn)                                                \
573 ({                                                                      \
574         unsigned long __pfn = (pfn);                                    \
575         __section_mem_map_addr(__pfn_to_section(__pfn)) + __pfn;        \
576 })
577 #define page_to_pfn(page)                                               \
578 ({                                                                      \
579         page - __section_mem_map_addr(__nr_to_section(                  \
580                 page_to_section(page)));                                \
581 })
582
583 static inline int pfn_valid(unsigned long pfn)
584 {
585         if (pfn_to_section_nr(pfn) >= NR_MEM_SECTIONS)
586                 return 0;
587         return valid_section(__nr_to_section(pfn_to_section_nr(pfn)));
588 }
589
590 /*
591  * These are _only_ used during initialisation, therefore they
592  * can use __initdata ...  They could have names to indicate
593  * this restriction.
594  */
595 #ifdef CONFIG_NUMA
596 #define pfn_to_nid              early_pfn_to_nid
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 */