include/linux/rmap.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _LINUX_RMAP_H
   3 #define _LINUX_RMAP_H
   4 /*
   5  * Declarations for Reverse Mapping functions in mm/rmap.c
   6  */
   7
   8 #include <linux/list.h>
   9 #include <linux/slab.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/rwsem.h>
  12 #include <linux/memcontrol.h>
  13 #include <linux/highmem.h>
  14
  15 /*
  16  * The anon_vma heads a list of private "related" vmas, to scan if
  17  * an anonymous page pointing to this anon_vma needs to be unmapped:
  18  * the vmas on the list will be related by forking, or by splitting.
  19  *
  20  * Since vmas come and go as they are split and merged (particularly
  21  * in mprotect), the mapping field of an anonymous page cannot point
  22  * directly to a vma: instead it points to an anon_vma, on whose list
  23  * the related vmas can be easily linked or unlinked.
  24  *
  25  * After unlinking the last vma on the list, we must garbage collect
  26  * the anon_vma object itself: we're guaranteed no page can be
  27  * pointing to this anon_vma once its vma list is empty.
  28  */
  29 struct anon_vma {
  30         struct anon_vma *root;          /* Root of this anon_vma tree */
  31         struct rw_semaphore rwsem;      /* W: modification, R: walking the list */
  32         /*
  33          * The refcount is taken on an anon_vma when there is no
  34          * guarantee that the vma of page tables will exist for
  35          * the duration of the operation. A caller that takes
  36          * the reference is responsible for clearing up the
  37          * anon_vma if they are the last user on release
  38          */
  39         atomic_t refcount;
  40
  41         /*
  42          * Count of child anon_vmas. Equals to the count of all anon_vmas that
  43          * have ->parent pointing to this one, including itself.
  44          *
  45          * This counter is used for making decision about reusing anon_vma
  46          * instead of forking new one. See comments in function anon_vma_clone.
  47          */
  48         unsigned long num_children;
  49         /* Count of VMAs whose ->anon_vma pointer points to this object. */
  50         unsigned long num_active_vmas;
  51
  52         struct anon_vma *parent;        /* Parent of this anon_vma */
  53
  54         /*
  55          * NOTE: the LSB of the rb_root.rb_node is set by
  56          * mm_take_all_locks() _after_ taking the above lock. So the
  57          * rb_root must only be read/written after taking the above lock
  58          * to be sure to see a valid next pointer. The LSB bit itself
  59          * is serialized by a system wide lock only visible to
  60          * mm_take_all_locks() (mm_all_locks_mutex).
  61          */
  62
  63         /* Interval tree of private "related" vmas */
  64         struct rb_root_cached rb_root;
  65 };
  66
  67 /*
  68  * The copy-on-write semantics of fork mean that an anon_vma
  69  * can become associated with multiple processes. Furthermore,
  70  * each child process will have its own anon_vma, where new
  71  * pages for that process are instantiated.
  72  *
  73  * This structure allows us to find the anon_vmas associated
  74  * with a VMA, or the VMAs associated with an anon_vma.
  75  * The "same_vma" list contains the anon_vma_chains linking
  76  * all the anon_vmas associated with this VMA.
  77  * The "rb" field indexes on an interval tree the anon_vma_chains
  78  * which link all the VMAs associated with this anon_vma.
  79  */
  80 struct anon_vma_chain {
  81         struct vm_area_struct *vma;
  82         struct anon_vma *anon_vma;
  83         struct list_head same_vma;   /* locked by mmap_lock & page_table_lock */
  84         struct rb_node rb;                      /* locked by anon_vma->rwsem */
  85         unsigned long rb_subtree_last;
  86 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM_RB
  87         unsigned long cached_vma_start, cached_vma_last;
  88 #endif
  89 };
  90
  91 enum ttu_flags {
  92         TTU_SPLIT_HUGE_PMD      = 0x4,  /* split huge PMD if any */
  93         TTU_IGNORE_MLOCK        = 0x8,  /* ignore mlock */
  94         TTU_SYNC                = 0x10, /* avoid racy checks with PVMW_SYNC */
  95         TTU_IGNORE_HWPOISON     = 0x20, /* corrupted page is recoverable */
  96         TTU_BATCH_FLUSH         = 0x40, /* Batch TLB flushes where possible
  97                                          * and caller guarantees they will
  98                                          * do a final flush if necessary */
  99         TTU_RMAP_LOCKED         = 0x80, /* do not grab rmap lock:
 100                                          * caller holds it */
 101 };
 102
 103 #ifdef CONFIG_MMU
 104 static inline void get_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
 105 {
 106         atomic_inc(&anon_vma->refcount);
 107 }
 108
 109 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma);
 110
 111 static inline void put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
 112 {
 113         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount))
 114                 __put_anon_vma(anon_vma);
 115 }
 116
 117 static inline void anon_vma_lock_write(struct anon_vma *anon_vma)
 118 {
 119         down_write(&anon_vma->root->rwsem);
 120 }
 121
 122 static inline void anon_vma_unlock_write(struct anon_vma *anon_vma)
 123 {
 124         up_write(&anon_vma->root->rwsem);
 125 }
 126
 127 static inline void anon_vma_lock_read(struct anon_vma *anon_vma)
 128 {
 129         down_read(&anon_vma->root->rwsem);
 130 }
 131
 132 static inline void anon_vma_unlock_read(struct anon_vma *anon_vma)
 133 {
 134         up_read(&anon_vma->root->rwsem);
 135 }
 136
 137
 138 /*
 139  * anon_vma helper functions.
 140  */
 141 void anon_vma_init(void);       /* create anon_vma_cachep */
 142 int  __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *);
 143 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *);
 144 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *, struct vm_area_struct *);
 145 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *, struct vm_area_struct *);
 146
 147 static inline int anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
 148 {
 149         if (likely(vma->anon_vma))
 150                 return 0;
 151
 152         return __anon_vma_prepare(vma);
 153 }
 154
 155 static inline void anon_vma_merge(struct vm_area_struct *vma,
 156                                   struct vm_area_struct *next)
 157 {
 158         VM_BUG_ON_VMA(vma->anon_vma != next->anon_vma, vma);
 159         unlink_anon_vmas(next);
 160 }
 161
 162 struct anon_vma *page_get_anon_vma(struct page *page);
 163
 164 /* bitflags for do_page_add_anon_rmap() */
 165 #define RMAP_EXCLUSIVE 0x01
 166 #define RMAP_COMPOUND 0x02
 167
 168 /*
 169  * rmap interfaces called when adding or removing pte of page
 170  */
 171 void page_move_anon_rmap(struct page *, struct vm_area_struct *);
 172 void page_add_anon_rmap(struct page *, struct vm_area_struct *,
 173                 unsigned long, bool);
 174 void do_page_add_anon_rmap(struct page *, struct vm_area_struct *,
 175                            unsigned long, int);
 176 void page_add_new_anon_rmap(struct page *, struct vm_area_struct *,
 177                 unsigned long, bool);
 178 void page_add_file_rmap(struct page *, bool);
 179 void page_remove_rmap(struct page *, bool);
 180
 181 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *, struct vm_area_struct *,
 182                             unsigned long);
 183 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *, struct vm_area_struct *,
 184                                 unsigned long);
 185
 186 static inline void page_dup_rmap(struct page *page, bool compound)
 187 {
 188         atomic_inc(compound ? compound_mapcount_ptr(page) : &page->_mapcount);
 189 }
 190
 191 /*
 192  * Called from mm/vmscan.c to handle paging out
 193  */
 194 int page_referenced(struct page *, int is_locked,
 195                         struct mem_cgroup *memcg, unsigned long *vm_flags);
 196
 197 void try_to_migrate(struct page *page, enum ttu_flags flags);
 198 void try_to_unmap(struct page *, enum ttu_flags flags);
 199
 200 int make_device_exclusive_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
 201                                 unsigned long end, struct page **pages,
 202                                 void *arg);
 203
 204 /* Avoid racy checks */
 205 #define PVMW_SYNC               (1 << 0)
 206 /* Look for migarion entries rather than present PTEs */
 207 #define PVMW_MIGRATION          (1 << 1)
 208
 209 struct page_vma_mapped_walk {
 210         struct page *page;
 211         struct vm_area_struct *vma;
 212         unsigned long address;
 213         pmd_t *pmd;
 214         pte_t *pte;
 215         spinlock_t *ptl;
 216         unsigned int flags;
 217 };
 218
 219 static inline void page_vma_mapped_walk_done(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
 220 {
 221         /* HugeTLB pte is set to the relevant page table entry without pte_mapped. */
 222         if (pvmw->pte && !PageHuge(pvmw->page))
 223                 pte_unmap(pvmw->pte);
 224         if (pvmw->ptl)
 225                 spin_unlock(pvmw->ptl);
 226 }
 227
 228 bool page_vma_mapped_walk(struct page_vma_mapped_walk *pvmw);
 229
 230 /*
 231  * Used by swapoff to help locate where page is expected in vma.
 232  */
 233 unsigned long page_address_in_vma(struct page *, struct vm_area_struct *);
 234
 235 /*
 236  * Cleans the PTEs of shared mappings.
 237  * (and since clean PTEs should also be readonly, write protects them too)
 238  *
 239  * returns the number of cleaned PTEs.
 240  */
 241 int page_mkclean(struct page *);
 242
 243 /*
 244  * called in munlock()/munmap() path to check for other vmas holding
 245  * the page mlocked.
 246  */
 247 void page_mlock(struct page *page);
 248
 249 void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new, bool locked);
 250
 251 /*
 252  * Called by memory-failure.c to kill processes.
 253  */
 254 struct anon_vma *page_lock_anon_vma_read(struct page *page);
 255 void page_unlock_anon_vma_read(struct anon_vma *anon_vma);
 256 int page_mapped_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma);
 257
 258 /*
 259  * rmap_walk_control: To control rmap traversing for specific needs
 260  *
 261  * arg: passed to rmap_one() and invalid_vma()
 262  * rmap_one: executed on each vma where page is mapped
 263  * done: for checking traversing termination condition
 264  * anon_lock: for getting anon_lock by optimized way rather than default
 265  * invalid_vma: for skipping uninterested vma
 266  */
 267 struct rmap_walk_control {
 268         void *arg;
 269         /*
 270          * Return false if page table scanning in rmap_walk should be stopped.
 271          * Otherwise, return true.
 272          */
 273         bool (*rmap_one)(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
 274                                         unsigned long addr, void *arg);
 275         int (*done)(struct page *page);
 276         struct anon_vma *(*anon_lock)(struct page *page);
 277         bool (*invalid_vma)(struct vm_area_struct *vma, void *arg);
 278 };
 279
 280 void rmap_walk(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc);
 281 void rmap_walk_locked(struct page *page, struct rmap_walk_control *rwc);
 282
 283 #else   /* !CONFIG_MMU */
 284
 285 #define anon_vma_init()         do {} while (0)
 286 #define anon_vma_prepare(vma)   (0)
 287 #define anon_vma_link(vma)      do {} while (0)
 288
 289 static inline int page_referenced(struct page *page, int is_locked,
 290                                   struct mem_cgroup *memcg,
 291                                   unsigned long *vm_flags)
 292 {
 293         *vm_flags = 0;
 294         return 0;
 295 }
 296
 297 static inline void try_to_unmap(struct page *page, enum ttu_flags flags)
 298 {
 299 }
 300
 301 static inline int page_mkclean(struct page *page)
 302 {
 303         return 0;
 304 }
 305
 306
 307 #endif  /* CONFIG_MMU */
 308
 309 #endif  /* _LINUX_RMAP_H */