include/linux/mm_inline.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef LINUX_MM_INLINE_H
   3 #define LINUX_MM_INLINE_H
   4
   5 #include <linux/atomic.h>
   6 #include <linux/huge_mm.h>
   7 #include <linux/swap.h>
   8 #include <linux/string.h>
   9 #include <linux/userfaultfd_k.h>
  10 #include <linux/swapops.h>
  11
  12 /**
  13  * folio_is_file_lru - Should the folio be on a file LRU or anon LRU?
  14  * @folio: The folio to test.
  15  *
  16  * We would like to get this info without a page flag, but the state
  17  * needs to survive until the folio is last deleted from the LRU, which
  18  * could be as far down as __page_cache_release.
  19  *
  20  * Return: An integer (not a boolean!) used to sort a folio onto the
  21  * right LRU list and to account folios correctly.
  22  * 1 if @folio is a regular filesystem backed page cache folio
  23  * or a lazily freed anonymous folio (e.g. via MADV_FREE).
  24  * 0 if @folio is a normal anonymous folio, a tmpfs folio or otherwise
  25  * ram or swap backed folio.
  26  */
  27 static inline int folio_is_file_lru(struct folio *folio)
  28 {
  29         return !folio_test_swapbacked(folio);
  30 }
  31
  32 static inline int page_is_file_lru(struct page *page)
  33 {
  34         return folio_is_file_lru(page_folio(page));
  35 }
  36
  37 static __always_inline void __update_lru_size(struct lruvec *lruvec,
  38                                 enum lru_list lru, enum zone_type zid,
  39                                 long nr_pages)
  40 {
  41         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
  42
  43         lockdep_assert_held(&lruvec->lru_lock);
  44         WARN_ON_ONCE(nr_pages != (int)nr_pages);
  45
  46         __mod_lruvec_state(lruvec, NR_LRU_BASE + lru, nr_pages);
  47         __mod_zone_page_state(&pgdat->node_zones[zid],
  48                                 NR_ZONE_LRU_BASE + lru, nr_pages);
  49 }
  50
  51 static __always_inline void update_lru_size(struct lruvec *lruvec,
  52                                 enum lru_list lru, enum zone_type zid,
  53                                 long nr_pages)
  54 {
  55         __update_lru_size(lruvec, lru, zid, nr_pages);
  56 #ifdef CONFIG_MEMCG
  57         mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, nr_pages);
  58 #endif
  59 }
  60
  61 /**
  62  * __folio_clear_lru_flags - Clear page lru flags before releasing a page.
  63  * @folio: The folio that was on lru and now has a zero reference.
  64  */
  65 static __always_inline void __folio_clear_lru_flags(struct folio *folio)
  66 {
  67         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_lru(folio), folio);
  68
  69         __folio_clear_lru(folio);
  70
  71         /* this shouldn't happen, so leave the flags to bad_page() */
  72         if (folio_test_active(folio) && folio_test_unevictable(folio))
  73                 return;
  74
  75         __folio_clear_active(folio);
  76         __folio_clear_unevictable(folio);
  77 }
  78
  79 /**
  80  * folio_lru_list - Which LRU list should a folio be on?
  81  * @folio: The folio to test.
  82  *
  83  * Return: The LRU list a folio should be on, as an index
  84  * into the array of LRU lists.
  85  */
  86 static __always_inline enum lru_list folio_lru_list(struct folio *folio)
  87 {
  88         enum lru_list lru;
  89
  90         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio) && folio_test_unevictable(folio), folio);
  91
  92         if (folio_test_unevictable(folio))
  93                 return LRU_UNEVICTABLE;
  94
  95         lru = folio_is_file_lru(folio) ? LRU_INACTIVE_FILE : LRU_INACTIVE_ANON;
  96         if (folio_test_active(folio))
  97                 lru += LRU_ACTIVE;
  98
  99         return lru;
 100 }
 101
 102 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
 103
 104 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_ENABLED
 105 static inline bool lru_gen_enabled(void)
 106 {
 107         DECLARE_STATIC_KEY_TRUE(lru_gen_caps[NR_LRU_GEN_CAPS]);
 108
 109         return static_branch_likely(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
 110 }
 111 #else
 112 static inline bool lru_gen_enabled(void)
 113 {
 114         DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(lru_gen_caps[NR_LRU_GEN_CAPS]);
 115
 116         return static_branch_unlikely(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
 117 }
 118 #endif
 119
 120 static inline bool lru_gen_in_fault(void)
 121 {
 122         return current->in_lru_fault;
 123 }
 124
 125 static inline int lru_gen_from_seq(unsigned long seq)
 126 {
 127         return seq % MAX_NR_GENS;
 128 }
 129
 130 static inline int lru_hist_from_seq(unsigned long seq)
 131 {
 132         return seq % NR_HIST_GENS;
 133 }
 134
 135 static inline int lru_tier_from_refs(int refs)
 136 {
 137         VM_WARN_ON_ONCE(refs > BIT(LRU_REFS_WIDTH));
 138
 139         /* see the comment in folio_lru_refs() */
 140         return order_base_2(refs + 1);
 141 }
 142
 143 static inline int folio_lru_refs(struct folio *folio)
 144 {
 145         unsigned long flags = READ_ONCE(folio->flags);
 146         bool workingset = flags & BIT(PG_workingset);
 147
 148         /*
 149          * Return the number of accesses beyond PG_referenced, i.e., N-1 if the
 150          * total number of accesses is N>1, since N=0,1 both map to the first
 151          * tier. lru_tier_from_refs() will account for this off-by-one. Also see
 152          * the comment on MAX_NR_TIERS.
 153          */
 154         return ((flags & LRU_REFS_MASK) >> LRU_REFS_PGOFF) + workingset;
 155 }
 156
 157 static inline int folio_lru_gen(struct folio *folio)
 158 {
 159         unsigned long flags = READ_ONCE(folio->flags);
 160
 161         return ((flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
 162 }
 163
 164 static inline bool lru_gen_is_active(struct lruvec *lruvec, int gen)
 165 {
 166         unsigned long max_seq = lruvec->lrugen.max_seq;
 167
 168         VM_WARN_ON_ONCE(gen >= MAX_NR_GENS);
 169
 170         /* see the comment on MIN_NR_GENS */
 171         return gen == lru_gen_from_seq(max_seq) || gen == lru_gen_from_seq(max_seq - 1);
 172 }
 173
 174 static inline void lru_gen_update_size(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio,
 175                                        int old_gen, int new_gen)
 176 {
 177         int type = folio_is_file_lru(folio);
 178         int zone = folio_zonenum(folio);
 179         int delta = folio_nr_pages(folio);
 180         enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
 181         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
 182
 183         VM_WARN_ON_ONCE(old_gen != -1 && old_gen >= MAX_NR_GENS);
 184         VM_WARN_ON_ONCE(new_gen != -1 && new_gen >= MAX_NR_GENS);
 185         VM_WARN_ON_ONCE(old_gen == -1 && new_gen == -1);
 186
 187         if (old_gen >= 0)
 188                 WRITE_ONCE(lrugen->nr_pages[old_gen][type][zone],
 189                            lrugen->nr_pages[old_gen][type][zone] - delta);
 190         if (new_gen >= 0)
 191                 WRITE_ONCE(lrugen->nr_pages[new_gen][type][zone],
 192                            lrugen->nr_pages[new_gen][type][zone] + delta);
 193
 194         /* addition */
 195         if (old_gen < 0) {
 196                 if (lru_gen_is_active(lruvec, new_gen))
 197                         lru += LRU_ACTIVE;
 198                 __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
 199                 return;
 200         }
 201
 202         /* deletion */
 203         if (new_gen < 0) {
 204                 if (lru_gen_is_active(lruvec, old_gen))
 205                         lru += LRU_ACTIVE;
 206                 __update_lru_size(lruvec, lru, zone, -delta);
 207                 return;
 208         }
 209
 210         /* promotion */
 211         if (!lru_gen_is_active(lruvec, old_gen) && lru_gen_is_active(lruvec, new_gen)) {
 212                 __update_lru_size(lruvec, lru, zone, -delta);
 213                 __update_lru_size(lruvec, lru + LRU_ACTIVE, zone, delta);
 214         }
 215
 216         /* demotion requires isolation, e.g., lru_deactivate_fn() */
 217         VM_WARN_ON_ONCE(lru_gen_is_active(lruvec, old_gen) && !lru_gen_is_active(lruvec, new_gen));
 218 }
 219
 220 static inline bool lru_gen_add_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, bool reclaiming)
 221 {
 222         unsigned long seq;
 223         unsigned long flags;
 224         int gen = folio_lru_gen(folio);
 225         int type = folio_is_file_lru(folio);
 226         int zone = folio_zonenum(folio);
 227         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
 228
 229         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(gen != -1, folio);
 230
 231         if (folio_test_unevictable(folio) || !lrugen->enabled)
 232                 return false;
 233         /*
 234          * There are three common cases for this page:
 235          * 1. If it's hot, e.g., freshly faulted in or previously hot and
 236          *    migrated, add it to the youngest generation.
 237          * 2. If it's cold but can't be evicted immediately, i.e., an anon page
 238          *    not in swapcache or a dirty page pending writeback, add it to the
 239          *    second oldest generation.
 240          * 3. Everything else (clean, cold) is added to the oldest generation.
 241          */
 242         if (folio_test_active(folio))
 243                 seq = lrugen->max_seq;
 244         else if ((type == LRU_GEN_ANON && !folio_test_swapcache(folio)) ||
 245                  (folio_test_reclaim(folio) &&
 246                   (folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio))))
 247                 seq = lrugen->min_seq[type] + 1;
 248         else
 249                 seq = lrugen->min_seq[type];
 250
 251         gen = lru_gen_from_seq(seq);
 252         flags = (gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
 253         /* see the comment on MIN_NR_GENS about PG_active */
 254         set_mask_bits(&folio->flags, LRU_GEN_MASK | BIT(PG_active), flags);
 255
 256         lru_gen_update_size(lruvec, folio, -1, gen);
 257         /* for folio_rotate_reclaimable() */
 258         if (reclaiming)
 259                 list_add_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
 260         else
 261                 list_add(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
 262
 263         return true;
 264 }
 265
 266 static inline bool lru_gen_del_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, bool reclaiming)
 267 {
 268         unsigned long flags;
 269         int gen = folio_lru_gen(folio);
 270
 271         if (gen < 0)
 272                 return false;
 273
 274         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
 275         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
 276
 277         /* for folio_migrate_flags() */
 278         flags = !reclaiming && lru_gen_is_active(lruvec, gen) ? BIT(PG_active) : 0;
 279         flags = set_mask_bits(&folio->flags, LRU_GEN_MASK, flags);
 280         gen = ((flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
 281
 282         lru_gen_update_size(lruvec, folio, gen, -1);
 283         list_del(&folio->lru);
 284
 285         return true;
 286 }
 287
 288 #else /* !CONFIG_LRU_GEN */
 289
 290 static inline bool lru_gen_enabled(void)
 291 {
 292         return false;
 293 }
 294
 295 static inline bool lru_gen_in_fault(void)
 296 {
 297         return false;
 298 }
 299
 300 static inline bool lru_gen_add_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, bool reclaiming)
 301 {
 302         return false;
 303 }
 304
 305 static inline bool lru_gen_del_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, bool reclaiming)
 306 {
 307         return false;
 308 }
 309
 310 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
 311
 312 static __always_inline
 313 void lruvec_add_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio)
 314 {
 315         enum lru_list lru = folio_lru_list(folio);
 316
 317         if (lru_gen_add_folio(lruvec, folio, false))
 318                 return;
 319
 320         update_lru_size(lruvec, lru, folio_zonenum(folio),
 321                         folio_nr_pages(folio));
 322         if (lru != LRU_UNEVICTABLE)
 323                 list_add(&folio->lru, &lruvec->lists[lru]);
 324 }
 325
 326 static __always_inline
 327 void lruvec_add_folio_tail(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio)
 328 {
 329         enum lru_list lru = folio_lru_list(folio);
 330
 331         if (lru_gen_add_folio(lruvec, folio, true))
 332                 return;
 333
 334         update_lru_size(lruvec, lru, folio_zonenum(folio),
 335                         folio_nr_pages(folio));
 336         /* This is not expected to be used on LRU_UNEVICTABLE */
 337         list_add_tail(&folio->lru, &lruvec->lists[lru]);
 338 }
 339
 340 static __always_inline
 341 void lruvec_del_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio)
 342 {
 343         enum lru_list lru = folio_lru_list(folio);
 344
 345         if (lru_gen_del_folio(lruvec, folio, false))
 346                 return;
 347
 348         if (lru != LRU_UNEVICTABLE)
 349                 list_del(&folio->lru);
 350         update_lru_size(lruvec, lru, folio_zonenum(folio),
 351                         -folio_nr_pages(folio));
 352 }
 353
 354 #ifdef CONFIG_ANON_VMA_NAME
 355 /*
 356  * mmap_lock should be read-locked when calling anon_vma_name(). Caller should
 357  * either keep holding the lock while using the returned pointer or it should
 358  * raise anon_vma_name refcount before releasing the lock.
 359  */
 360 extern struct anon_vma_name *anon_vma_name(struct vm_area_struct *vma);
 361 extern struct anon_vma_name *anon_vma_name_alloc(const char *name);
 362 extern void anon_vma_name_free(struct kref *kref);
 363
 364 /* mmap_lock should be read-locked */
 365 static inline void anon_vma_name_get(struct anon_vma_name *anon_name)
 366 {
 367         if (anon_name)
 368                 kref_get(&anon_name->kref);
 369 }
 370
 371 static inline void anon_vma_name_put(struct anon_vma_name *anon_name)
 372 {
 373         if (anon_name)
 374                 kref_put(&anon_name->kref, anon_vma_name_free);
 375 }
 376
 377 static inline
 378 struct anon_vma_name *anon_vma_name_reuse(struct anon_vma_name *anon_name)
 379 {
 380         /* Prevent anon_name refcount saturation early on */
 381         if (kref_read(&anon_name->kref) < REFCOUNT_MAX) {
 382                 anon_vma_name_get(anon_name);
 383                 return anon_name;
 384
 385         }
 386         return anon_vma_name_alloc(anon_name->name);
 387 }
 388
 389 static inline void dup_anon_vma_name(struct vm_area_struct *orig_vma,
 390                                      struct vm_area_struct *new_vma)
 391 {
 392         struct anon_vma_name *anon_name = anon_vma_name(orig_vma);
 393
 394         if (anon_name)
 395                 new_vma->anon_name = anon_vma_name_reuse(anon_name);
 396 }
 397
 398 static inline void free_anon_vma_name(struct vm_area_struct *vma)
 399 {
 400         /*
 401          * Not using anon_vma_name because it generates a warning if mmap_lock
 402          * is not held, which might be the case here.
 403          */
 404         anon_vma_name_put(vma->anon_name);
 405 }
 406
 407 static inline bool anon_vma_name_eq(struct anon_vma_name *anon_name1,
 408                                     struct anon_vma_name *anon_name2)
 409 {
 410         if (anon_name1 == anon_name2)
 411                 return true;
 412
 413         return anon_name1 && anon_name2 &&
 414                 !strcmp(anon_name1->name, anon_name2->name);
 415 }
 416
 417 #else /* CONFIG_ANON_VMA_NAME */
 418 static inline struct anon_vma_name *anon_vma_name(struct vm_area_struct *vma)
 419 {
 420         return NULL;
 421 }
 422
 423 static inline struct anon_vma_name *anon_vma_name_alloc(const char *name)
 424 {
 425         return NULL;
 426 }
 427
 428 static inline void anon_vma_name_get(struct anon_vma_name *anon_name) {}
 429 static inline void anon_vma_name_put(struct anon_vma_name *anon_name) {}
 430 static inline void dup_anon_vma_name(struct vm_area_struct *orig_vma,
 431                                      struct vm_area_struct *new_vma) {}
 432 static inline void free_anon_vma_name(struct vm_area_struct *vma) {}
 433
 434 static inline bool anon_vma_name_eq(struct anon_vma_name *anon_name1,
 435                                     struct anon_vma_name *anon_name2)
 436 {
 437         return true;
 438 }
 439
 440 #endif  /* CONFIG_ANON_VMA_NAME */
 441
 442 static inline void init_tlb_flush_pending(struct mm_struct *mm)
 443 {
 444         atomic_set(&mm->tlb_flush_pending, 0);
 445 }
 446
 447 static inline void inc_tlb_flush_pending(struct mm_struct *mm)
 448 {
 449         atomic_inc(&mm->tlb_flush_pending);
 450         /*
 451          * The only time this value is relevant is when there are indeed pages
 452          * to flush. And we'll only flush pages after changing them, which
 453          * requires the PTL.
 454          *
 455          * So the ordering here is:
 456          *
 457          *      atomic_inc(&mm->tlb_flush_pending);
 458          *      spin_lock(&ptl);
 459          *      ...
 460          *      set_pte_at();
 461          *      spin_unlock(&ptl);
 462          *
 463          *                              spin_lock(&ptl)
 464          *                              mm_tlb_flush_pending();
 465          *                              ....
 466          *                              spin_unlock(&ptl);
 467          *
 468          *      flush_tlb_range();
 469          *      atomic_dec(&mm->tlb_flush_pending);
 470          *
 471          * Where the increment if constrained by the PTL unlock, it thus
 472          * ensures that the increment is visible if the PTE modification is
 473          * visible. After all, if there is no PTE modification, nobody cares
 474          * about TLB flushes either.
 475          *
 476          * This very much relies on users (mm_tlb_flush_pending() and
 477          * mm_tlb_flush_nested()) only caring about _specific_ PTEs (and
 478          * therefore specific PTLs), because with SPLIT_PTE_PTLOCKS and RCpc
 479          * locks (PPC) the unlock of one doesn't order against the lock of
 480          * another PTL.
 481          *
 482          * The decrement is ordered by the flush_tlb_range(), such that
 483          * mm_tlb_flush_pending() will not return false unless all flushes have
 484          * completed.
 485          */
 486 }
 487
 488 static inline void dec_tlb_flush_pending(struct mm_struct *mm)
 489 {
 490         /*
 491          * See inc_tlb_flush_pending().
 492          *
 493          * This cannot be smp_mb__before_atomic() because smp_mb() simply does
 494          * not order against TLB invalidate completion, which is what we need.
 495          *
 496          * Therefore we must rely on tlb_flush_*() to guarantee order.
 497          */
 498         atomic_dec(&mm->tlb_flush_pending);
 499 }
 500
 501 static inline bool mm_tlb_flush_pending(struct mm_struct *mm)
 502 {
 503         /*
 504          * Must be called after having acquired the PTL; orders against that
 505          * PTLs release and therefore ensures that if we observe the modified
 506          * PTE we must also observe the increment from inc_tlb_flush_pending().
 507          *
 508          * That is, it only guarantees to return true if there is a flush
 509          * pending for _this_ PTL.
 510          */
 511         return atomic_read(&mm->tlb_flush_pending);
 512 }
 513
 514 static inline bool mm_tlb_flush_nested(struct mm_struct *mm)
 515 {
 516         /*
 517          * Similar to mm_tlb_flush_pending(), we must have acquired the PTL
 518          * for which there is a TLB flush pending in order to guarantee
 519          * we've seen both that PTE modification and the increment.
 520          *
 521          * (no requirement on actually still holding the PTL, that is irrelevant)
 522          */
 523         return atomic_read(&mm->tlb_flush_pending) > 1;
 524 }
 525
 526 /*
 527  * If this pte is wr-protected by uffd-wp in any form, arm the special pte to
 528  * replace a none pte.  NOTE!  This should only be called when *pte is already
 529  * cleared so we will never accidentally replace something valuable.  Meanwhile
 530  * none pte also means we are not demoting the pte so tlb flushed is not needed.
 531  * E.g., when pte cleared the caller should have taken care of the tlb flush.
 532  *
 533  * Must be called with pgtable lock held so that no thread will see the none
 534  * pte, and if they see it, they'll fault and serialize at the pgtable lock.
 535  *
 536  * This function is a no-op if PTE_MARKER_UFFD_WP is not enabled.
 537  */
 538 static inline void
 539 pte_install_uffd_wp_if_needed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 540                               pte_t *pte, pte_t pteval)
 541 {
 542 #ifdef CONFIG_PTE_MARKER_UFFD_WP
 543         bool arm_uffd_pte = false;
 544
 545         /* The current status of the pte should be "cleared" before calling */
 546         WARN_ON_ONCE(!pte_none(ptep_get(pte)));
 547
 548         /*
 549          * NOTE: userfaultfd_wp_unpopulated() doesn't need this whole
 550          * thing, because when zapping either it means it's dropping the
 551          * page, or in TTU where the present pte will be quickly replaced
 552          * with a swap pte.  There's no way of leaking the bit.
 553          */
 554         if (vma_is_anonymous(vma) || !userfaultfd_wp(vma))
 555                 return;
 556
 557         /* A uffd-wp wr-protected normal pte */
 558         if (unlikely(pte_present(pteval) && pte_uffd_wp(pteval)))
 559                 arm_uffd_pte = true;
 560
 561         /*
 562          * A uffd-wp wr-protected swap pte.  Note: this should even cover an
 563          * existing pte marker with uffd-wp bit set.
 564          */
 565         if (unlikely(pte_swp_uffd_wp_any(pteval)))
 566                 arm_uffd_pte = true;
 567
 568         if (unlikely(arm_uffd_pte))
 569                 set_pte_at(vma->vm_mm, addr, pte,
 570                            make_pte_marker(PTE_MARKER_UFFD_WP));
 571 #endif
 572 }
 573
 574 static inline bool vma_has_recency(struct vm_area_struct *vma)
 575 {
 576         if (vma->vm_flags & (VM_SEQ_READ | VM_RAND_READ))
 577                 return false;
 578
 579         if (vma->vm_file && (vma->vm_file->f_mode & FMODE_NOREUSE))
 580                 return false;
 581
 582         return true;
 583 }
 584
 585 #endif