Merge tag 'for-6.6-rc1-tag' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/kdave...
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / internal.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later */
2 /* internal.h: mm/ internal definitions
3  *
4  * Copyright (C) 2004 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
5  * Written by David Howells (dhowells@redhat.com)
6  */
7 #ifndef __MM_INTERNAL_H
8 #define __MM_INTERNAL_H
9
10 #include <linux/fs.h>
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/pagemap.h>
13 #include <linux/rmap.h>
14 #include <linux/tracepoint-defs.h>
15
16 struct folio_batch;
17
18 /*
19  * The set of flags that only affect watermark checking and reclaim
20  * behaviour. This is used by the MM to obey the caller constraints
21  * about IO, FS and watermark checking while ignoring placement
22  * hints such as HIGHMEM usage.
23  */
24 #define GFP_RECLAIM_MASK (__GFP_RECLAIM|__GFP_HIGH|__GFP_IO|__GFP_FS|\
25                         __GFP_NOWARN|__GFP_RETRY_MAYFAIL|__GFP_NOFAIL|\
26                         __GFP_NORETRY|__GFP_MEMALLOC|__GFP_NOMEMALLOC|\
27                         __GFP_NOLOCKDEP)
28
29 /* The GFP flags allowed during early boot */
30 #define GFP_BOOT_MASK (__GFP_BITS_MASK & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_IO|__GFP_FS))
31
32 /* Control allocation cpuset and node placement constraints */
33 #define GFP_CONSTRAINT_MASK (__GFP_HARDWALL|__GFP_THISNODE)
34
35 /* Do not use these with a slab allocator */
36 #define GFP_SLAB_BUG_MASK (__GFP_DMA32|__GFP_HIGHMEM|~__GFP_BITS_MASK)
37
38 /*
39  * Different from WARN_ON_ONCE(), no warning will be issued
40  * when we specify __GFP_NOWARN.
41  */
42 #define WARN_ON_ONCE_GFP(cond, gfp)     ({                              \
43         static bool __section(".data.once") __warned;                   \
44         int __ret_warn_once = !!(cond);                                 \
45                                                                         \
46         if (unlikely(!(gfp & __GFP_NOWARN) && __ret_warn_once && !__warned)) { \
47                 __warned = true;                                        \
48                 WARN_ON(1);                                             \
49         }                                                               \
50         unlikely(__ret_warn_once);                                      \
51 })
52
53 void page_writeback_init(void);
54
55 /*
56  * If a 16GB hugetlb folio were mapped by PTEs of all of its 4kB pages,
57  * its nr_pages_mapped would be 0x400000: choose the COMPOUND_MAPPED bit
58  * above that range, instead of 2*(PMD_SIZE/PAGE_SIZE).  Hugetlb currently
59  * leaves nr_pages_mapped at 0, but avoid surprise if it participates later.
60  */
61 #define COMPOUND_MAPPED         0x800000
62 #define FOLIO_PAGES_MAPPED      (COMPOUND_MAPPED - 1)
63
64 /*
65  * Flags passed to __show_mem() and show_free_areas() to suppress output in
66  * various contexts.
67  */
68 #define SHOW_MEM_FILTER_NODES           (0x0001u)       /* disallowed nodes */
69
70 /*
71  * How many individual pages have an elevated _mapcount.  Excludes
72  * the folio's entire_mapcount.
73  */
74 static inline int folio_nr_pages_mapped(struct folio *folio)
75 {
76         return atomic_read(&folio->_nr_pages_mapped) & FOLIO_PAGES_MAPPED;
77 }
78
79 static inline void *folio_raw_mapping(struct folio *folio)
80 {
81         unsigned long mapping = (unsigned long)folio->mapping;
82
83         return (void *)(mapping & ~PAGE_MAPPING_FLAGS);
84 }
85
86 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
87                                                 int nr_throttled);
88 static inline void acct_reclaim_writeback(struct folio *folio)
89 {
90         pg_data_t *pgdat = folio_pgdat(folio);
91         int nr_throttled = atomic_read(&pgdat->nr_writeback_throttled);
92
93         if (nr_throttled)
94                 __acct_reclaim_writeback(pgdat, folio, nr_throttled);
95 }
96
97 static inline void wake_throttle_isolated(pg_data_t *pgdat)
98 {
99         wait_queue_head_t *wqh;
100
101         wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED];
102         if (waitqueue_active(wqh))
103                 wake_up(wqh);
104 }
105
106 vm_fault_t do_swap_page(struct vm_fault *vmf);
107 void folio_rotate_reclaimable(struct folio *folio);
108 bool __folio_end_writeback(struct folio *folio);
109 void deactivate_file_folio(struct folio *folio);
110 void folio_activate(struct folio *folio);
111
112 void free_pgtables(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
113                    struct vm_area_struct *start_vma, unsigned long floor,
114                    unsigned long ceiling, bool mm_wr_locked);
115 void pmd_install(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, pgtable_t *pte);
116
117 struct zap_details;
118 void unmap_page_range(struct mmu_gather *tlb,
119                              struct vm_area_struct *vma,
120                              unsigned long addr, unsigned long end,
121                              struct zap_details *details);
122
123 void page_cache_ra_order(struct readahead_control *, struct file_ra_state *,
124                 unsigned int order);
125 void force_page_cache_ra(struct readahead_control *, unsigned long nr);
126 static inline void force_page_cache_readahead(struct address_space *mapping,
127                 struct file *file, pgoff_t index, unsigned long nr_to_read)
128 {
129         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, &file->f_ra, mapping, index);
130         force_page_cache_ra(&ractl, nr_to_read);
131 }
132
133 unsigned find_lock_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
134                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices);
135 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
136                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices);
137 void filemap_free_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio);
138 int truncate_inode_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio);
139 bool truncate_inode_partial_folio(struct folio *folio, loff_t start,
140                 loff_t end);
141 long invalidate_inode_page(struct page *page);
142 unsigned long mapping_try_invalidate(struct address_space *mapping,
143                 pgoff_t start, pgoff_t end, unsigned long *nr_failed);
144
145 /**
146  * folio_evictable - Test whether a folio is evictable.
147  * @folio: The folio to test.
148  *
149  * Test whether @folio is evictable -- i.e., should be placed on
150  * active/inactive lists vs unevictable list.
151  *
152  * Reasons folio might not be evictable:
153  * 1. folio's mapping marked unevictable
154  * 2. One of the pages in the folio is part of an mlocked VMA
155  */
156 static inline bool folio_evictable(struct folio *folio)
157 {
158         bool ret;
159
160         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
161         rcu_read_lock();
162         ret = !mapping_unevictable(folio_mapping(folio)) &&
163                         !folio_test_mlocked(folio);
164         rcu_read_unlock();
165         return ret;
166 }
167
168 /*
169  * Turn a non-refcounted page (->_refcount == 0) into refcounted with
170  * a count of one.
171  */
172 static inline void set_page_refcounted(struct page *page)
173 {
174         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
175         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page), page);
176         set_page_count(page, 1);
177 }
178
179 /*
180  * Return true if a folio needs ->release_folio() calling upon it.
181  */
182 static inline bool folio_needs_release(struct folio *folio)
183 {
184         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
185
186         return folio_has_private(folio) ||
187                 (mapping && mapping_release_always(mapping));
188 }
189
190 extern unsigned long highest_memmap_pfn;
191
192 /*
193  * Maximum number of reclaim retries without progress before the OOM
194  * killer is consider the only way forward.
195  */
196 #define MAX_RECLAIM_RETRIES 16
197
198 /*
199  * in mm/vmscan.c:
200  */
201 bool isolate_lru_page(struct page *page);
202 bool folio_isolate_lru(struct folio *folio);
203 void putback_lru_page(struct page *page);
204 void folio_putback_lru(struct folio *folio);
205 extern void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason);
206
207 /*
208  * in mm/rmap.c:
209  */
210 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address);
211
212 /*
213  * in mm/page_alloc.c
214  */
215 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
216
217 extern char * const zone_names[MAX_NR_ZONES];
218
219 /* perform sanity checks on struct pages being allocated or freed */
220 DECLARE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_DEBUG_VM, check_pages_enabled);
221
222 extern int min_free_kbytes;
223
224 void setup_per_zone_wmarks(void);
225 void calculate_min_free_kbytes(void);
226 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void);
227 void page_alloc_sysctl_init(void);
228
229 /*
230  * Structure for holding the mostly immutable allocation parameters passed
231  * between functions involved in allocations, including the alloc_pages*
232  * family of functions.
233  *
234  * nodemask, migratetype and highest_zoneidx are initialized only once in
235  * __alloc_pages() and then never change.
236  *
237  * zonelist, preferred_zone and highest_zoneidx are set first in
238  * __alloc_pages() for the fast path, and might be later changed
239  * in __alloc_pages_slowpath(). All other functions pass the whole structure
240  * by a const pointer.
241  */
242 struct alloc_context {
243         struct zonelist *zonelist;
244         nodemask_t *nodemask;
245         struct zoneref *preferred_zoneref;
246         int migratetype;
247
248         /*
249          * highest_zoneidx represents highest usable zone index of
250          * the allocation request. Due to the nature of the zone,
251          * memory on lower zone than the highest_zoneidx will be
252          * protected by lowmem_reserve[highest_zoneidx].
253          *
254          * highest_zoneidx is also used by reclaim/compaction to limit
255          * the target zone since higher zone than this index cannot be
256          * usable for this allocation request.
257          */
258         enum zone_type highest_zoneidx;
259         bool spread_dirty_pages;
260 };
261
262 /*
263  * This function returns the order of a free page in the buddy system. In
264  * general, page_zone(page)->lock must be held by the caller to prevent the
265  * page from being allocated in parallel and returning garbage as the order.
266  * If a caller does not hold page_zone(page)->lock, it must guarantee that the
267  * page cannot be allocated or merged in parallel. Alternatively, it must
268  * handle invalid values gracefully, and use buddy_order_unsafe() below.
269  */
270 static inline unsigned int buddy_order(struct page *page)
271 {
272         /* PageBuddy() must be checked by the caller */
273         return page_private(page);
274 }
275
276 /*
277  * Like buddy_order(), but for callers who cannot afford to hold the zone lock.
278  * PageBuddy() should be checked first by the caller to minimize race window,
279  * and invalid values must be handled gracefully.
280  *
281  * READ_ONCE is used so that if the caller assigns the result into a local
282  * variable and e.g. tests it for valid range before using, the compiler cannot
283  * decide to remove the variable and inline the page_private(page) multiple
284  * times, potentially observing different values in the tests and the actual
285  * use of the result.
286  */
287 #define buddy_order_unsafe(page)        READ_ONCE(page_private(page))
288
289 /*
290  * This function checks whether a page is free && is the buddy
291  * we can coalesce a page and its buddy if
292  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
293  * (b) the buddy is in the buddy system &&
294  * (c) a page and its buddy have the same order &&
295  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
296  *
297  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
298  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
299  *
300  * For recording page's order, we use page_private(page).
301  */
302 static inline bool page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
303                                  unsigned int order)
304 {
305         if (!page_is_guard(buddy) && !PageBuddy(buddy))
306                 return false;
307
308         if (buddy_order(buddy) != order)
309                 return false;
310
311         /*
312          * zone check is done late to avoid uselessly calculating
313          * zone/node ids for pages that could never merge.
314          */
315         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
316                 return false;
317
318         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
319
320         return true;
321 }
322
323 /*
324  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
325  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
326  *
327  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
328  * the following equation:
329  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
330  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
331  * 1 buddy is #10:
332  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
333  *
334  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
335  * satisfies the following equation:
336  *     P = B & ~(1 << O)
337  *
338  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
339  */
340 static inline unsigned long
341 __find_buddy_pfn(unsigned long page_pfn, unsigned int order)
342 {
343         return page_pfn ^ (1 << order);
344 }
345
346 /*
347  * Find the buddy of @page and validate it.
348  * @page: The input page
349  * @pfn: The pfn of the page, it saves a call to page_to_pfn() when the
350  *       function is used in the performance-critical __free_one_page().
351  * @order: The order of the page
352  * @buddy_pfn: The output pointer to the buddy pfn, it also saves a call to
353  *             page_to_pfn().
354  *
355  * The found buddy can be a non PageBuddy, out of @page's zone, or its order is
356  * not the same as @page. The validation is necessary before use it.
357  *
358  * Return: the found buddy page or NULL if not found.
359  */
360 static inline struct page *find_buddy_page_pfn(struct page *page,
361                         unsigned long pfn, unsigned int order, unsigned long *buddy_pfn)
362 {
363         unsigned long __buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
364         struct page *buddy;
365
366         buddy = page + (__buddy_pfn - pfn);
367         if (buddy_pfn)
368                 *buddy_pfn = __buddy_pfn;
369
370         if (page_is_buddy(page, buddy, order))
371                 return buddy;
372         return NULL;
373 }
374
375 extern struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
376                                 unsigned long end_pfn, struct zone *zone);
377
378 static inline struct page *pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
379                                 unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
380 {
381         if (zone->contiguous)
382                 return pfn_to_page(start_pfn);
383
384         return __pageblock_pfn_to_page(start_pfn, end_pfn, zone);
385 }
386
387 void set_zone_contiguous(struct zone *zone);
388
389 static inline void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
390 {
391         zone->contiguous = false;
392 }
393
394 extern int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order);
395 extern void __putback_isolated_page(struct page *page, unsigned int order,
396                                     int mt);
397 extern void memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
398                                         unsigned int order);
399 extern void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order);
400
401 /*
402  * This will have no effect, other than possibly generating a warning, if the
403  * caller passes in a non-large folio.
404  */
405 static inline void folio_set_order(struct folio *folio, unsigned int order)
406 {
407         if (WARN_ON_ONCE(!order || !folio_test_large(folio)))
408                 return;
409
410         folio->_flags_1 = (folio->_flags_1 & ~0xffUL) | order;
411 #ifdef CONFIG_64BIT
412         folio->_folio_nr_pages = 1U << order;
413 #endif
414 }
415
416 void folio_undo_large_rmappable(struct folio *folio);
417
418 static inline void prep_compound_head(struct page *page, unsigned int order)
419 {
420         struct folio *folio = (struct folio *)page;
421
422         folio_set_order(folio, order);
423         atomic_set(&folio->_entire_mapcount, -1);
424         atomic_set(&folio->_nr_pages_mapped, 0);
425         atomic_set(&folio->_pincount, 0);
426 }
427
428 static inline void prep_compound_tail(struct page *head, int tail_idx)
429 {
430         struct page *p = head + tail_idx;
431
432         p->mapping = TAIL_MAPPING;
433         set_compound_head(p, head);
434         set_page_private(p, 0);
435 }
436
437 extern void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order);
438
439 extern void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
440                                         gfp_t gfp_flags);
441 extern int user_min_free_kbytes;
442
443 extern void free_unref_page(struct page *page, unsigned int order);
444 extern void free_unref_page_list(struct list_head *list);
445
446 extern void zone_pcp_reset(struct zone *zone);
447 extern void zone_pcp_disable(struct zone *zone);
448 extern void zone_pcp_enable(struct zone *zone);
449 extern void zone_pcp_init(struct zone *zone);
450
451 extern void *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
452                           phys_addr_t min_addr,
453                           int nid, bool exact_nid);
454
455 void memmap_init_range(unsigned long, int, unsigned long, unsigned long,
456                 unsigned long, enum meminit_context, struct vmem_altmap *, int);
457
458
459 int split_free_page(struct page *free_page,
460                         unsigned int order, unsigned long split_pfn_offset);
461
462 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
463
464 /*
465  * in mm/compaction.c
466  */
467 /*
468  * compact_control is used to track pages being migrated and the free pages
469  * they are being migrated to during memory compaction. The free_pfn starts
470  * at the end of a zone and migrate_pfn begins at the start. Movable pages
471  * are moved to the end of a zone during a compaction run and the run
472  * completes when free_pfn <= migrate_pfn
473  */
474 struct compact_control {
475         struct list_head freepages;     /* List of free pages to migrate to */
476         struct list_head migratepages;  /* List of pages being migrated */
477         unsigned int nr_freepages;      /* Number of isolated free pages */
478         unsigned int nr_migratepages;   /* Number of pages to migrate */
479         unsigned long free_pfn;         /* isolate_freepages search base */
480         /*
481          * Acts as an in/out parameter to page isolation for migration.
482          * isolate_migratepages uses it as a search base.
483          * isolate_migratepages_block will update the value to the next pfn
484          * after the last isolated one.
485          */
486         unsigned long migrate_pfn;
487         unsigned long fast_start_pfn;   /* a pfn to start linear scan from */
488         struct zone *zone;
489         unsigned long total_migrate_scanned;
490         unsigned long total_free_scanned;
491         unsigned short fast_search_fail;/* failures to use free list searches */
492         short search_order;             /* order to start a fast search at */
493         const gfp_t gfp_mask;           /* gfp mask of a direct compactor */
494         int order;                      /* order a direct compactor needs */
495         int migratetype;                /* migratetype of direct compactor */
496         const unsigned int alloc_flags; /* alloc flags of a direct compactor */
497         const int highest_zoneidx;      /* zone index of a direct compactor */
498         enum migrate_mode mode;         /* Async or sync migration mode */
499         bool ignore_skip_hint;          /* Scan blocks even if marked skip */
500         bool no_set_skip_hint;          /* Don't mark blocks for skipping */
501         bool ignore_block_suitable;     /* Scan blocks considered unsuitable */
502         bool direct_compaction;         /* False from kcompactd or /proc/... */
503         bool proactive_compaction;      /* kcompactd proactive compaction */
504         bool whole_zone;                /* Whole zone should/has been scanned */
505         bool contended;                 /* Signal lock contention */
506         bool finish_pageblock;          /* Scan the remainder of a pageblock. Used
507                                          * when there are potentially transient
508                                          * isolation or migration failures to
509                                          * ensure forward progress.
510                                          */
511         bool alloc_contig;              /* alloc_contig_range allocation */
512 };
513
514 /*
515  * Used in direct compaction when a page should be taken from the freelists
516  * immediately when one is created during the free path.
517  */
518 struct capture_control {
519         struct compact_control *cc;
520         struct page *page;
521 };
522
523 unsigned long
524 isolate_freepages_range(struct compact_control *cc,
525                         unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
526 int
527 isolate_migratepages_range(struct compact_control *cc,
528                            unsigned long low_pfn, unsigned long end_pfn);
529
530 int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
531                                         unsigned long start, unsigned long end);
532
533 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
534 void init_cma_reserved_pageblock(struct page *page);
535
536 #endif /* CONFIG_COMPACTION || CONFIG_CMA */
537
538 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
539                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal);
540
541 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
542 {
543         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
544 }
545
546 /*
547  * These three helpers classifies VMAs for virtual memory accounting.
548  */
549
550 /*
551  * Executable code area - executable, not writable, not stack
552  */
553 static inline bool is_exec_mapping(vm_flags_t flags)
554 {
555         return (flags & (VM_EXEC | VM_WRITE | VM_STACK)) == VM_EXEC;
556 }
557
558 /*
559  * Stack area (including shadow stacks)
560  *
561  * VM_GROWSUP / VM_GROWSDOWN VMAs are always private anonymous:
562  * do_mmap() forbids all other combinations.
563  */
564 static inline bool is_stack_mapping(vm_flags_t flags)
565 {
566         return ((flags & VM_STACK) == VM_STACK) || (flags & VM_SHADOW_STACK);
567 }
568
569 /*
570  * Data area - private, writable, not stack
571  */
572 static inline bool is_data_mapping(vm_flags_t flags)
573 {
574         return (flags & (VM_WRITE | VM_SHARED | VM_STACK)) == VM_WRITE;
575 }
576
577 /* mm/util.c */
578 struct anon_vma *folio_anon_vma(struct folio *folio);
579
580 #ifdef CONFIG_MMU
581 void unmap_mapping_folio(struct folio *folio);
582 extern long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
583                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked);
584 extern long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
585                                    unsigned long start, unsigned long end,
586                                    bool write, int *locked);
587 extern bool mlock_future_ok(struct mm_struct *mm, unsigned long flags,
588                                unsigned long bytes);
589 /*
590  * mlock_vma_folio() and munlock_vma_folio():
591  * should be called with vma's mmap_lock held for read or write,
592  * under page table lock for the pte/pmd being added or removed.
593  *
594  * mlock is usually called at the end of page_add_*_rmap(), munlock at
595  * the end of page_remove_rmap(); but new anon folios are managed by
596  * folio_add_lru_vma() calling mlock_new_folio().
597  *
598  * @compound is used to include pmd mappings of THPs, but filter out
599  * pte mappings of THPs, which cannot be consistently counted: a pte
600  * mapping of the THP head cannot be distinguished by the page alone.
601  */
602 void mlock_folio(struct folio *folio);
603 static inline void mlock_vma_folio(struct folio *folio,
604                         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
605 {
606         /*
607          * The VM_SPECIAL check here serves two purposes.
608          * 1) VM_IO check prevents migration from double-counting during mlock.
609          * 2) Although mmap_region() and mlock_fixup() take care that VM_LOCKED
610          *    is never left set on a VM_SPECIAL vma, there is an interval while
611          *    file->f_op->mmap() is using vm_insert_page(s), when VM_LOCKED may
612          *    still be set while VM_SPECIAL bits are added: so ignore it then.
613          */
614         if (unlikely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_SPECIAL)) == VM_LOCKED) &&
615             (compound || !folio_test_large(folio)))
616                 mlock_folio(folio);
617 }
618
619 void munlock_folio(struct folio *folio);
620 static inline void munlock_vma_folio(struct folio *folio,
621                         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
622 {
623         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
624             (compound || !folio_test_large(folio)))
625                 munlock_folio(folio);
626 }
627
628 void mlock_new_folio(struct folio *folio);
629 bool need_mlock_drain(int cpu);
630 void mlock_drain_local(void);
631 void mlock_drain_remote(int cpu);
632
633 extern pmd_t maybe_pmd_mkwrite(pmd_t pmd, struct vm_area_struct *vma);
634
635 /*
636  * Return the start of user virtual address at the specific offset within
637  * a vma.
638  */
639 static inline unsigned long
640 vma_pgoff_address(pgoff_t pgoff, unsigned long nr_pages,
641                   struct vm_area_struct *vma)
642 {
643         unsigned long address;
644
645         if (pgoff >= vma->vm_pgoff) {
646                 address = vma->vm_start +
647                         ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
648                 /* Check for address beyond vma (or wrapped through 0?) */
649                 if (address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)
650                         address = -EFAULT;
651         } else if (pgoff + nr_pages - 1 >= vma->vm_pgoff) {
652                 /* Test above avoids possibility of wrap to 0 on 32-bit */
653                 address = vma->vm_start;
654         } else {
655                 address = -EFAULT;
656         }
657         return address;
658 }
659
660 /*
661  * Return the start of user virtual address of a page within a vma.
662  * Returns -EFAULT if all of the page is outside the range of vma.
663  * If page is a compound head, the entire compound page is considered.
664  */
665 static inline unsigned long
666 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
667 {
668         VM_BUG_ON_PAGE(PageKsm(page), page);    /* KSM page->index unusable */
669         return vma_pgoff_address(page_to_pgoff(page), compound_nr(page), vma);
670 }
671
672 /*
673  * Then at what user virtual address will none of the range be found in vma?
674  * Assumes that vma_address() already returned a good starting address.
675  */
676 static inline unsigned long vma_address_end(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
677 {
678         struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
679         pgoff_t pgoff;
680         unsigned long address;
681
682         /* Common case, plus ->pgoff is invalid for KSM */
683         if (pvmw->nr_pages == 1)
684                 return pvmw->address + PAGE_SIZE;
685
686         pgoff = pvmw->pgoff + pvmw->nr_pages;
687         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
688         /* Check for address beyond vma (or wrapped through 0?) */
689         if (address < vma->vm_start || address > vma->vm_end)
690                 address = vma->vm_end;
691         return address;
692 }
693
694 static inline struct file *maybe_unlock_mmap_for_io(struct vm_fault *vmf,
695                                                     struct file *fpin)
696 {
697         int flags = vmf->flags;
698
699         if (fpin)
700                 return fpin;
701
702         /*
703          * FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT means we don't want to wait on page locks or
704          * anything, so we only pin the file and drop the mmap_lock if only
705          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY is set, while this is the first attempt.
706          */
707         if (fault_flag_allow_retry_first(flags) &&
708             !(flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) {
709                 fpin = get_file(vmf->vma->vm_file);
710                 release_fault_lock(vmf);
711         }
712         return fpin;
713 }
714 #else /* !CONFIG_MMU */
715 static inline void unmap_mapping_folio(struct folio *folio) { }
716 static inline void mlock_new_folio(struct folio *folio) { }
717 static inline bool need_mlock_drain(int cpu) { return false; }
718 static inline void mlock_drain_local(void) { }
719 static inline void mlock_drain_remote(int cpu) { }
720 static inline void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
721 {
722 }
723 #endif /* !CONFIG_MMU */
724
725 /* Memory initialisation debug and verification */
726 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
727 DECLARE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
728
729 bool __init deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order);
730 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
731
732 enum mminit_level {
733         MMINIT_WARNING,
734         MMINIT_VERIFY,
735         MMINIT_TRACE
736 };
737
738 #ifdef CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT
739
740 extern int mminit_loglevel;
741
742 #define mminit_dprintk(level, prefix, fmt, arg...) \
743 do { \
744         if (level < mminit_loglevel) { \
745                 if (level <= MMINIT_WARNING) \
746                         pr_warn("mminit::" prefix " " fmt, ##arg);      \
747                 else \
748                         printk(KERN_DEBUG "mminit::" prefix " " fmt, ##arg); \
749         } \
750 } while (0)
751
752 extern void mminit_verify_pageflags_layout(void);
753 extern void mminit_verify_zonelist(void);
754 #else
755
756 static inline void mminit_dprintk(enum mminit_level level,
757                                 const char *prefix, const char *fmt, ...)
758 {
759 }
760
761 static inline void mminit_verify_pageflags_layout(void)
762 {
763 }
764
765 static inline void mminit_verify_zonelist(void)
766 {
767 }
768 #endif /* CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT */
769
770 #define NODE_RECLAIM_NOSCAN     -2
771 #define NODE_RECLAIM_FULL       -1
772 #define NODE_RECLAIM_SOME       0
773 #define NODE_RECLAIM_SUCCESS    1
774
775 #ifdef CONFIG_NUMA
776 extern int node_reclaim(struct pglist_data *, gfp_t, unsigned int);
777 extern int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask);
778 #else
779 static inline int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t mask,
780                                 unsigned int order)
781 {
782         return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
783 }
784 static inline int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
785 {
786         return NUMA_NO_NODE;
787 }
788 #endif
789
790 /*
791  * mm/memory-failure.c
792  */
793 extern int hwpoison_filter(struct page *p);
794
795 extern u32 hwpoison_filter_dev_major;
796 extern u32 hwpoison_filter_dev_minor;
797 extern u64 hwpoison_filter_flags_mask;
798 extern u64 hwpoison_filter_flags_value;
799 extern u64 hwpoison_filter_memcg;
800 extern u32 hwpoison_filter_enable;
801
802 extern unsigned long  __must_check vm_mmap_pgoff(struct file *, unsigned long,
803         unsigned long, unsigned long,
804         unsigned long, unsigned long);
805
806 extern void set_pageblock_order(void);
807 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *folio_list);
808 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
809                                             struct list_head *folio_list);
810 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
811 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
812 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
813 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
814 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
815
816 /* Mask to get the watermark bits */
817 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
818
819 /*
820  * Only MMU archs have async oom victim reclaim - aka oom_reaper so we
821  * cannot assume a reduced access to memory reserves is sufficient for
822  * !MMU
823  */
824 #ifdef CONFIG_MMU
825 #define ALLOC_OOM               0x08
826 #else
827 #define ALLOC_OOM               ALLOC_NO_WATERMARKS
828 #endif
829
830 #define ALLOC_NON_BLOCK          0x10 /* Caller cannot block. Allow access
831                                        * to 25% of the min watermark or
832                                        * 62.5% if __GFP_HIGH is set.
833                                        */
834 #define ALLOC_MIN_RESERVE        0x20 /* __GFP_HIGH set. Allow access to 50%
835                                        * of the min watermark.
836                                        */
837 #define ALLOC_CPUSET             0x40 /* check for correct cpuset */
838 #define ALLOC_CMA                0x80 /* allow allocations from CMA areas */
839 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
840 #define ALLOC_NOFRAGMENT        0x100 /* avoid mixing pageblock types */
841 #else
842 #define ALLOC_NOFRAGMENT          0x0
843 #endif
844 #define ALLOC_HIGHATOMIC        0x200 /* Allows access to MIGRATE_HIGHATOMIC */
845 #define ALLOC_KSWAPD            0x800 /* allow waking of kswapd, __GFP_KSWAPD_RECLAIM set */
846
847 /* Flags that allow allocations below the min watermark. */
848 #define ALLOC_RESERVES (ALLOC_NON_BLOCK|ALLOC_MIN_RESERVE|ALLOC_HIGHATOMIC|ALLOC_OOM)
849
850 enum ttu_flags;
851 struct tlbflush_unmap_batch;
852
853
854 /*
855  * only for MM internal work items which do not depend on
856  * any allocations or locks which might depend on allocations
857  */
858 extern struct workqueue_struct *mm_percpu_wq;
859
860 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
861 void try_to_unmap_flush(void);
862 void try_to_unmap_flush_dirty(void);
863 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm);
864 #else
865 static inline void try_to_unmap_flush(void)
866 {
867 }
868 static inline void try_to_unmap_flush_dirty(void)
869 {
870 }
871 static inline void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
872 {
873 }
874 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
875
876 extern const struct trace_print_flags pageflag_names[];
877 extern const struct trace_print_flags pagetype_names[];
878 extern const struct trace_print_flags vmaflag_names[];
879 extern const struct trace_print_flags gfpflag_names[];
880
881 static inline bool is_migrate_highatomic(enum migratetype migratetype)
882 {
883         return migratetype == MIGRATE_HIGHATOMIC;
884 }
885
886 static inline bool is_migrate_highatomic_page(struct page *page)
887 {
888         return get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_HIGHATOMIC;
889 }
890
891 void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
892
893 struct migration_target_control {
894         int nid;                /* preferred node id */
895         nodemask_t *nmask;
896         gfp_t gfp_mask;
897 };
898
899 /*
900  * mm/filemap.c
901  */
902 size_t splice_folio_into_pipe(struct pipe_inode_info *pipe,
903                               struct folio *folio, loff_t fpos, size_t size);
904
905 /*
906  * mm/vmalloc.c
907  */
908 #ifdef CONFIG_MMU
909 void __init vmalloc_init(void);
910 int __must_check vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
911                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift);
912 #else
913 static inline void vmalloc_init(void)
914 {
915 }
916
917 static inline
918 int __must_check vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
919                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
920 {
921         return -EINVAL;
922 }
923 #endif
924
925 int __must_check __vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr,
926                                unsigned long end, pgprot_t prot,
927                                struct page **pages, unsigned int page_shift);
928
929 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end);
930
931 void __vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end);
932
933 int numa_migrate_prep(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
934                       unsigned long addr, int page_nid, int *flags);
935
936 void free_zone_device_page(struct page *page);
937 int migrate_device_coherent_page(struct page *page);
938
939 /*
940  * mm/gup.c
941  */
942 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags);
943 int __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags);
944
945 /*
946  * mm/huge_memory.c
947  */
948 struct page *follow_trans_huge_pmd(struct vm_area_struct *vma,
949                                    unsigned long addr, pmd_t *pmd,
950                                    unsigned int flags);
951
952 enum {
953         /* mark page accessed */
954         FOLL_TOUCH = 1 << 16,
955         /* a retry, previous pass started an IO */
956         FOLL_TRIED = 1 << 17,
957         /* we are working on non-current tsk/mm */
958         FOLL_REMOTE = 1 << 18,
959         /* pages must be released via unpin_user_page */
960         FOLL_PIN = 1 << 19,
961         /* gup_fast: prevent fall-back to slow gup */
962         FOLL_FAST_ONLY = 1 << 20,
963         /* allow unlocking the mmap lock */
964         FOLL_UNLOCKABLE = 1 << 21,
965 };
966
967 /*
968  * Indicates for which pages that are write-protected in the page table,
969  * whether GUP has to trigger unsharing via FAULT_FLAG_UNSHARE such that the
970  * GUP pin will remain consistent with the pages mapped into the page tables
971  * of the MM.
972  *
973  * Temporary unmapping of PageAnonExclusive() pages or clearing of
974  * PageAnonExclusive() has to protect against concurrent GUP:
975  * * Ordinary GUP: Using the PT lock
976  * * GUP-fast and fork(): mm->write_protect_seq
977  * * GUP-fast and KSM or temporary unmapping (swap, migration): see
978  *    page_try_share_anon_rmap()
979  *
980  * Must be called with the (sub)page that's actually referenced via the
981  * page table entry, which might not necessarily be the head page for a
982  * PTE-mapped THP.
983  *
984  * If the vma is NULL, we're coming from the GUP-fast path and might have
985  * to fallback to the slow path just to lookup the vma.
986  */
987 static inline bool gup_must_unshare(struct vm_area_struct *vma,
988                                     unsigned int flags, struct page *page)
989 {
990         /*
991          * FOLL_WRITE is implicitly handled correctly as the page table entry
992          * has to be writable -- and if it references (part of) an anonymous
993          * folio, that part is required to be marked exclusive.
994          */
995         if ((flags & (FOLL_WRITE | FOLL_PIN)) != FOLL_PIN)
996                 return false;
997         /*
998          * Note: PageAnon(page) is stable until the page is actually getting
999          * freed.
1000          */
1001         if (!PageAnon(page)) {
1002                 /*
1003                  * We only care about R/O long-term pining: R/O short-term
1004                  * pinning does not have the semantics to observe successive
1005                  * changes through the process page tables.
1006                  */
1007                 if (!(flags & FOLL_LONGTERM))
1008                         return false;
1009
1010                 /* We really need the vma ... */
1011                 if (!vma)
1012                         return true;
1013
1014                 /*
1015                  * ... because we only care about writable private ("COW")
1016                  * mappings where we have to break COW early.
1017                  */
1018                 return is_cow_mapping(vma->vm_flags);
1019         }
1020
1021         /* Paired with a memory barrier in page_try_share_anon_rmap(). */
1022         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP))
1023                 smp_rmb();
1024
1025         /*
1026          * During GUP-fast we might not get called on the head page for a
1027          * hugetlb page that is mapped using cont-PTE, because GUP-fast does
1028          * not work with the abstracted hugetlb PTEs that always point at the
1029          * head page. For hugetlb, PageAnonExclusive only applies on the head
1030          * page (as it cannot be partially COW-shared), so lookup the head page.
1031          */
1032         if (unlikely(!PageHead(page) && PageHuge(page)))
1033                 page = compound_head(page);
1034
1035         /*
1036          * Note that PageKsm() pages cannot be exclusive, and consequently,
1037          * cannot get pinned.
1038          */
1039         return !PageAnonExclusive(page);
1040 }
1041
1042 extern bool mirrored_kernelcore;
1043 extern bool memblock_has_mirror(void);
1044
1045 static inline bool vma_soft_dirty_enabled(struct vm_area_struct *vma)
1046 {
1047         /*
1048          * NOTE: we must check this before VM_SOFTDIRTY on soft-dirty
1049          * enablements, because when without soft-dirty being compiled in,
1050          * VM_SOFTDIRTY is defined as 0x0, then !(vm_flags & VM_SOFTDIRTY)
1051          * will be constantly true.
1052          */
1053         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEM_SOFT_DIRTY))
1054                 return false;
1055
1056         /*
1057          * Soft-dirty is kind of special: its tracking is enabled when the
1058          * vma flags not set.
1059          */
1060         return !(vma->vm_flags & VM_SOFTDIRTY);
1061 }
1062
1063 static inline void vma_iter_config(struct vma_iterator *vmi,
1064                 unsigned long index, unsigned long last)
1065 {
1066         MAS_BUG_ON(&vmi->mas, vmi->mas.node != MAS_START &&
1067                    (vmi->mas.index > index || vmi->mas.last < index));
1068         __mas_set_range(&vmi->mas, index, last - 1);
1069 }
1070
1071 /*
1072  * VMA Iterator functions shared between nommu and mmap
1073  */
1074 static inline int vma_iter_prealloc(struct vma_iterator *vmi,
1075                 struct vm_area_struct *vma)
1076 {
1077         return mas_preallocate(&vmi->mas, vma, GFP_KERNEL);
1078 }
1079
1080 static inline void vma_iter_clear(struct vma_iterator *vmi)
1081 {
1082         mas_store_prealloc(&vmi->mas, NULL);
1083 }
1084
1085 static inline int vma_iter_clear_gfp(struct vma_iterator *vmi,
1086                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp)
1087 {
1088         __mas_set_range(&vmi->mas, start, end - 1);
1089         mas_store_gfp(&vmi->mas, NULL, gfp);
1090         if (unlikely(mas_is_err(&vmi->mas)))
1091                 return -ENOMEM;
1092
1093         return 0;
1094 }
1095
1096 static inline struct vm_area_struct *vma_iter_load(struct vma_iterator *vmi)
1097 {
1098         return mas_walk(&vmi->mas);
1099 }
1100
1101 /* Store a VMA with preallocated memory */
1102 static inline void vma_iter_store(struct vma_iterator *vmi,
1103                                   struct vm_area_struct *vma)
1104 {
1105
1106 #if defined(CONFIG_DEBUG_VM_MAPLE_TREE)
1107         if (MAS_WARN_ON(&vmi->mas, vmi->mas.node != MAS_START &&
1108                         vmi->mas.index > vma->vm_start)) {
1109                 pr_warn("%lx > %lx\n store vma %lx-%lx\n into slot %lx-%lx\n",
1110                         vmi->mas.index, vma->vm_start, vma->vm_start,
1111                         vma->vm_end, vmi->mas.index, vmi->mas.last);
1112         }
1113         if (MAS_WARN_ON(&vmi->mas, vmi->mas.node != MAS_START &&
1114                         vmi->mas.last <  vma->vm_start)) {
1115                 pr_warn("%lx < %lx\nstore vma %lx-%lx\ninto slot %lx-%lx\n",
1116                        vmi->mas.last, vma->vm_start, vma->vm_start, vma->vm_end,
1117                        vmi->mas.index, vmi->mas.last);
1118         }
1119 #endif
1120
1121         if (vmi->mas.node != MAS_START &&
1122             ((vmi->mas.index > vma->vm_start) || (vmi->mas.last < vma->vm_start)))
1123                 vma_iter_invalidate(vmi);
1124
1125         __mas_set_range(&vmi->mas, vma->vm_start, vma->vm_end - 1);
1126         mas_store_prealloc(&vmi->mas, vma);
1127 }
1128
1129 static inline int vma_iter_store_gfp(struct vma_iterator *vmi,
1130                         struct vm_area_struct *vma, gfp_t gfp)
1131 {
1132         if (vmi->mas.node != MAS_START &&
1133             ((vmi->mas.index > vma->vm_start) || (vmi->mas.last < vma->vm_start)))
1134                 vma_iter_invalidate(vmi);
1135
1136         __mas_set_range(&vmi->mas, vma->vm_start, vma->vm_end - 1);
1137         mas_store_gfp(&vmi->mas, vma, gfp);
1138         if (unlikely(mas_is_err(&vmi->mas)))
1139                 return -ENOMEM;
1140
1141         return 0;
1142 }
1143
1144 /*
1145  * VMA lock generalization
1146  */
1147 struct vma_prepare {
1148         struct vm_area_struct *vma;
1149         struct vm_area_struct *adj_next;
1150         struct file *file;
1151         struct address_space *mapping;
1152         struct anon_vma *anon_vma;
1153         struct vm_area_struct *insert;
1154         struct vm_area_struct *remove;
1155         struct vm_area_struct *remove2;
1156 };
1157 #endif  /* __MM_INTERNAL_H */