mm/page_ext: move functions around for minor cleanups to page_ext
[platform/kernel/linux-starfive.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 maple_tree *mt,
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->_folio_order = order;
411 #ifdef CONFIG_64BIT
412         folio->_folio_nr_pages = 1U << order;
413 #endif
414 }
415
416 static inline void prep_compound_head(struct page *page, unsigned int order)
417 {
418         struct folio *folio = (struct folio *)page;
419
420         folio_set_compound_dtor(folio, COMPOUND_PAGE_DTOR);
421         folio_set_order(folio, order);
422         atomic_set(&folio->_entire_mapcount, -1);
423         atomic_set(&folio->_nr_pages_mapped, 0);
424         atomic_set(&folio->_pincount, 0);
425 }
426
427 static inline void prep_compound_tail(struct page *head, int tail_idx)
428 {
429         struct page *p = head + tail_idx;
430
431         p->mapping = TAIL_MAPPING;
432         set_compound_head(p, head);
433         set_page_private(p, 0);
434 }
435
436 extern void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order);
437
438 extern void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
439                                         gfp_t gfp_flags);
440 extern int user_min_free_kbytes;
441
442 extern void free_unref_page(struct page *page, unsigned int order);
443 extern void free_unref_page_list(struct list_head *list);
444
445 extern void zone_pcp_reset(struct zone *zone);
446 extern void zone_pcp_disable(struct zone *zone);
447 extern void zone_pcp_enable(struct zone *zone);
448 extern void zone_pcp_init(struct zone *zone);
449
450 extern void *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
451                           phys_addr_t min_addr,
452                           int nid, bool exact_nid);
453
454 void memmap_init_range(unsigned long, int, unsigned long, unsigned long,
455                 unsigned long, enum meminit_context, struct vmem_altmap *, int);
456
457
458 int split_free_page(struct page *free_page,
459                         unsigned int order, unsigned long split_pfn_offset);
460
461 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
462
463 /*
464  * in mm/compaction.c
465  */
466 /*
467  * compact_control is used to track pages being migrated and the free pages
468  * they are being migrated to during memory compaction. The free_pfn starts
469  * at the end of a zone and migrate_pfn begins at the start. Movable pages
470  * are moved to the end of a zone during a compaction run and the run
471  * completes when free_pfn <= migrate_pfn
472  */
473 struct compact_control {
474         struct list_head freepages;     /* List of free pages to migrate to */
475         struct list_head migratepages;  /* List of pages being migrated */
476         unsigned int nr_freepages;      /* Number of isolated free pages */
477         unsigned int nr_migratepages;   /* Number of pages to migrate */
478         unsigned long free_pfn;         /* isolate_freepages search base */
479         /*
480          * Acts as an in/out parameter to page isolation for migration.
481          * isolate_migratepages uses it as a search base.
482          * isolate_migratepages_block will update the value to the next pfn
483          * after the last isolated one.
484          */
485         unsigned long migrate_pfn;
486         unsigned long fast_start_pfn;   /* a pfn to start linear scan from */
487         struct zone *zone;
488         unsigned long total_migrate_scanned;
489         unsigned long total_free_scanned;
490         unsigned short fast_search_fail;/* failures to use free list searches */
491         short search_order;             /* order to start a fast search at */
492         const gfp_t gfp_mask;           /* gfp mask of a direct compactor */
493         int order;                      /* order a direct compactor needs */
494         int migratetype;                /* migratetype of direct compactor */
495         const unsigned int alloc_flags; /* alloc flags of a direct compactor */
496         const int highest_zoneidx;      /* zone index of a direct compactor */
497         enum migrate_mode mode;         /* Async or sync migration mode */
498         bool ignore_skip_hint;          /* Scan blocks even if marked skip */
499         bool no_set_skip_hint;          /* Don't mark blocks for skipping */
500         bool ignore_block_suitable;     /* Scan blocks considered unsuitable */
501         bool direct_compaction;         /* False from kcompactd or /proc/... */
502         bool proactive_compaction;      /* kcompactd proactive compaction */
503         bool whole_zone;                /* Whole zone should/has been scanned */
504         bool contended;                 /* Signal lock contention */
505         bool finish_pageblock;          /* Scan the remainder of a pageblock. Used
506                                          * when there are potentially transient
507                                          * isolation or migration failures to
508                                          * ensure forward progress.
509                                          */
510         bool alloc_contig;              /* alloc_contig_range allocation */
511 };
512
513 /*
514  * Used in direct compaction when a page should be taken from the freelists
515  * immediately when one is created during the free path.
516  */
517 struct capture_control {
518         struct compact_control *cc;
519         struct page *page;
520 };
521
522 unsigned long
523 isolate_freepages_range(struct compact_control *cc,
524                         unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
525 int
526 isolate_migratepages_range(struct compact_control *cc,
527                            unsigned long low_pfn, unsigned long end_pfn);
528
529 int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
530                                         unsigned long start, unsigned long end);
531
532 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
533 void init_cma_reserved_pageblock(struct page *page);
534
535 #endif /* CONFIG_COMPACTION || CONFIG_CMA */
536
537 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
538                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal);
539
540 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
541 {
542         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
543 }
544
545 /*
546  * These three helpers classifies VMAs for virtual memory accounting.
547  */
548
549 /*
550  * Executable code area - executable, not writable, not stack
551  */
552 static inline bool is_exec_mapping(vm_flags_t flags)
553 {
554         return (flags & (VM_EXEC | VM_WRITE | VM_STACK)) == VM_EXEC;
555 }
556
557 /*
558  * Stack area - automatically grows in one direction
559  *
560  * VM_GROWSUP / VM_GROWSDOWN VMAs are always private anonymous:
561  * do_mmap() forbids all other combinations.
562  */
563 static inline bool is_stack_mapping(vm_flags_t flags)
564 {
565         return (flags & VM_STACK) == VM_STACK;
566 }
567
568 /*
569  * Data area - private, writable, not stack
570  */
571 static inline bool is_data_mapping(vm_flags_t flags)
572 {
573         return (flags & (VM_WRITE | VM_SHARED | VM_STACK)) == VM_WRITE;
574 }
575
576 /* mm/util.c */
577 struct anon_vma *folio_anon_vma(struct folio *folio);
578
579 #ifdef CONFIG_MMU
580 void unmap_mapping_folio(struct folio *folio);
581 extern long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
582                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked);
583 extern long faultin_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
584                                    unsigned long start, unsigned long end,
585                                    bool write, int *locked);
586 extern bool mlock_future_ok(struct mm_struct *mm, unsigned long flags,
587                                unsigned long bytes);
588 /*
589  * mlock_vma_folio() and munlock_vma_folio():
590  * should be called with vma's mmap_lock held for read or write,
591  * under page table lock for the pte/pmd being added or removed.
592  *
593  * mlock is usually called at the end of page_add_*_rmap(), munlock at
594  * the end of page_remove_rmap(); but new anon folios are managed by
595  * folio_add_lru_vma() calling mlock_new_folio().
596  *
597  * @compound is used to include pmd mappings of THPs, but filter out
598  * pte mappings of THPs, which cannot be consistently counted: a pte
599  * mapping of the THP head cannot be distinguished by the page alone.
600  */
601 void mlock_folio(struct folio *folio);
602 static inline void mlock_vma_folio(struct folio *folio,
603                         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
604 {
605         /*
606          * The VM_SPECIAL check here serves two purposes.
607          * 1) VM_IO check prevents migration from double-counting during mlock.
608          * 2) Although mmap_region() and mlock_fixup() take care that VM_LOCKED
609          *    is never left set on a VM_SPECIAL vma, there is an interval while
610          *    file->f_op->mmap() is using vm_insert_page(s), when VM_LOCKED may
611          *    still be set while VM_SPECIAL bits are added: so ignore it then.
612          */
613         if (unlikely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_SPECIAL)) == VM_LOCKED) &&
614             (compound || !folio_test_large(folio)))
615                 mlock_folio(folio);
616 }
617
618 void munlock_folio(struct folio *folio);
619 static inline void munlock_vma_folio(struct folio *folio,
620                         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
621 {
622         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
623             (compound || !folio_test_large(folio)))
624                 munlock_folio(folio);
625 }
626
627 void mlock_new_folio(struct folio *folio);
628 bool need_mlock_drain(int cpu);
629 void mlock_drain_local(void);
630 void mlock_drain_remote(int cpu);
631
632 extern pmd_t maybe_pmd_mkwrite(pmd_t pmd, struct vm_area_struct *vma);
633
634 /*
635  * Return the start of user virtual address at the specific offset within
636  * a vma.
637  */
638 static inline unsigned long
639 vma_pgoff_address(pgoff_t pgoff, unsigned long nr_pages,
640                   struct vm_area_struct *vma)
641 {
642         unsigned long address;
643
644         if (pgoff >= vma->vm_pgoff) {
645                 address = vma->vm_start +
646                         ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
647                 /* Check for address beyond vma (or wrapped through 0?) */
648                 if (address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)
649                         address = -EFAULT;
650         } else if (pgoff + nr_pages - 1 >= vma->vm_pgoff) {
651                 /* Test above avoids possibility of wrap to 0 on 32-bit */
652                 address = vma->vm_start;
653         } else {
654                 address = -EFAULT;
655         }
656         return address;
657 }
658
659 /*
660  * Return the start of user virtual address of a page within a vma.
661  * Returns -EFAULT if all of the page is outside the range of vma.
662  * If page is a compound head, the entire compound page is considered.
663  */
664 static inline unsigned long
665 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
666 {
667         VM_BUG_ON_PAGE(PageKsm(page), page);    /* KSM page->index unusable */
668         return vma_pgoff_address(page_to_pgoff(page), compound_nr(page), vma);
669 }
670
671 /*
672  * Then at what user virtual address will none of the range be found in vma?
673  * Assumes that vma_address() already returned a good starting address.
674  */
675 static inline unsigned long vma_address_end(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
676 {
677         struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
678         pgoff_t pgoff;
679         unsigned long address;
680
681         /* Common case, plus ->pgoff is invalid for KSM */
682         if (pvmw->nr_pages == 1)
683                 return pvmw->address + PAGE_SIZE;
684
685         pgoff = pvmw->pgoff + pvmw->nr_pages;
686         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
687         /* Check for address beyond vma (or wrapped through 0?) */
688         if (address < vma->vm_start || address > vma->vm_end)
689                 address = vma->vm_end;
690         return address;
691 }
692
693 static inline struct file *maybe_unlock_mmap_for_io(struct vm_fault *vmf,
694                                                     struct file *fpin)
695 {
696         int flags = vmf->flags;
697
698         if (fpin)
699                 return fpin;
700
701         /*
702          * FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT means we don't want to wait on page locks or
703          * anything, so we only pin the file and drop the mmap_lock if only
704          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY is set, while this is the first attempt.
705          */
706         if (fault_flag_allow_retry_first(flags) &&
707             !(flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) {
708                 fpin = get_file(vmf->vma->vm_file);
709                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
710         }
711         return fpin;
712 }
713 #else /* !CONFIG_MMU */
714 static inline void unmap_mapping_folio(struct folio *folio) { }
715 static inline void mlock_new_folio(struct folio *folio) { }
716 static inline bool need_mlock_drain(int cpu) { return false; }
717 static inline void mlock_drain_local(void) { }
718 static inline void mlock_drain_remote(int cpu) { }
719 static inline void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
720 {
721 }
722 #endif /* !CONFIG_MMU */
723
724 /* Memory initialisation debug and verification */
725 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
726 DECLARE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
727
728 bool __init deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order);
729 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
730
731 enum mminit_level {
732         MMINIT_WARNING,
733         MMINIT_VERIFY,
734         MMINIT_TRACE
735 };
736
737 #ifdef CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT
738
739 extern int mminit_loglevel;
740
741 #define mminit_dprintk(level, prefix, fmt, arg...) \
742 do { \
743         if (level < mminit_loglevel) { \
744                 if (level <= MMINIT_WARNING) \
745                         pr_warn("mminit::" prefix " " fmt, ##arg);      \
746                 else \
747                         printk(KERN_DEBUG "mminit::" prefix " " fmt, ##arg); \
748         } \
749 } while (0)
750
751 extern void mminit_verify_pageflags_layout(void);
752 extern void mminit_verify_zonelist(void);
753 #else
754
755 static inline void mminit_dprintk(enum mminit_level level,
756                                 const char *prefix, const char *fmt, ...)
757 {
758 }
759
760 static inline void mminit_verify_pageflags_layout(void)
761 {
762 }
763
764 static inline void mminit_verify_zonelist(void)
765 {
766 }
767 #endif /* CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT */
768
769 #define NODE_RECLAIM_NOSCAN     -2
770 #define NODE_RECLAIM_FULL       -1
771 #define NODE_RECLAIM_SOME       0
772 #define NODE_RECLAIM_SUCCESS    1
773
774 #ifdef CONFIG_NUMA
775 extern int node_reclaim(struct pglist_data *, gfp_t, unsigned int);
776 extern int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask);
777 #else
778 static inline int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t mask,
779                                 unsigned int order)
780 {
781         return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
782 }
783 static inline int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
784 {
785         return NUMA_NO_NODE;
786 }
787 #endif
788
789 /*
790  * mm/memory-failure.c
791  */
792 extern int hwpoison_filter(struct page *p);
793
794 extern u32 hwpoison_filter_dev_major;
795 extern u32 hwpoison_filter_dev_minor;
796 extern u64 hwpoison_filter_flags_mask;
797 extern u64 hwpoison_filter_flags_value;
798 extern u64 hwpoison_filter_memcg;
799 extern u32 hwpoison_filter_enable;
800
801 extern unsigned long  __must_check vm_mmap_pgoff(struct file *, unsigned long,
802         unsigned long, unsigned long,
803         unsigned long, unsigned long);
804
805 extern void set_pageblock_order(void);
806 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *folio_list);
807 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
808                                             struct list_head *folio_list);
809 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
810 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
811 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
812 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
813 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
814
815 /* Mask to get the watermark bits */
816 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
817
818 /*
819  * Only MMU archs have async oom victim reclaim - aka oom_reaper so we
820  * cannot assume a reduced access to memory reserves is sufficient for
821  * !MMU
822  */
823 #ifdef CONFIG_MMU
824 #define ALLOC_OOM               0x08
825 #else
826 #define ALLOC_OOM               ALLOC_NO_WATERMARKS
827 #endif
828
829 #define ALLOC_NON_BLOCK          0x10 /* Caller cannot block. Allow access
830                                        * to 25% of the min watermark or
831                                        * 62.5% if __GFP_HIGH is set.
832                                        */
833 #define ALLOC_MIN_RESERVE        0x20 /* __GFP_HIGH set. Allow access to 50%
834                                        * of the min watermark.
835                                        */
836 #define ALLOC_CPUSET             0x40 /* check for correct cpuset */
837 #define ALLOC_CMA                0x80 /* allow allocations from CMA areas */
838 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
839 #define ALLOC_NOFRAGMENT        0x100 /* avoid mixing pageblock types */
840 #else
841 #define ALLOC_NOFRAGMENT          0x0
842 #endif
843 #define ALLOC_HIGHATOMIC        0x200 /* Allows access to MIGRATE_HIGHATOMIC */
844 #define ALLOC_KSWAPD            0x800 /* allow waking of kswapd, __GFP_KSWAPD_RECLAIM set */
845
846 /* Flags that allow allocations below the min watermark. */
847 #define ALLOC_RESERVES (ALLOC_NON_BLOCK|ALLOC_MIN_RESERVE|ALLOC_HIGHATOMIC|ALLOC_OOM)
848
849 enum ttu_flags;
850 struct tlbflush_unmap_batch;
851
852
853 /*
854  * only for MM internal work items which do not depend on
855  * any allocations or locks which might depend on allocations
856  */
857 extern struct workqueue_struct *mm_percpu_wq;
858
859 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
860 void try_to_unmap_flush(void);
861 void try_to_unmap_flush_dirty(void);
862 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm);
863 #else
864 static inline void try_to_unmap_flush(void)
865 {
866 }
867 static inline void try_to_unmap_flush_dirty(void)
868 {
869 }
870 static inline void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
871 {
872 }
873 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
874
875 extern const struct trace_print_flags pageflag_names[];
876 extern const struct trace_print_flags pagetype_names[];
877 extern const struct trace_print_flags vmaflag_names[];
878 extern const struct trace_print_flags gfpflag_names[];
879
880 static inline bool is_migrate_highatomic(enum migratetype migratetype)
881 {
882         return migratetype == MIGRATE_HIGHATOMIC;
883 }
884
885 static inline bool is_migrate_highatomic_page(struct page *page)
886 {
887         return get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_HIGHATOMIC;
888 }
889
890 void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
891
892 struct migration_target_control {
893         int nid;                /* preferred node id */
894         nodemask_t *nmask;
895         gfp_t gfp_mask;
896 };
897
898 /*
899  * mm/filemap.c
900  */
901 size_t splice_folio_into_pipe(struct pipe_inode_info *pipe,
902                               struct folio *folio, loff_t fpos, size_t size);
903
904 /*
905  * mm/vmalloc.c
906  */
907 #ifdef CONFIG_MMU
908 void __init vmalloc_init(void);
909 int __must_check vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
910                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift);
911 #else
912 static inline void vmalloc_init(void)
913 {
914 }
915
916 static inline
917 int __must_check vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
918                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
919 {
920         return -EINVAL;
921 }
922 #endif
923
924 int __must_check __vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr,
925                                unsigned long end, pgprot_t prot,
926                                struct page **pages, unsigned int page_shift);
927
928 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end);
929
930 void __vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end);
931
932 int numa_migrate_prep(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
933                       unsigned long addr, int page_nid, int *flags);
934
935 void free_zone_device_page(struct page *page);
936 int migrate_device_coherent_page(struct page *page);
937
938 /*
939  * mm/gup.c
940  */
941 struct folio *try_grab_folio(struct page *page, int refs, unsigned int flags);
942 int __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags);
943
944 enum {
945         /* mark page accessed */
946         FOLL_TOUCH = 1 << 16,
947         /* a retry, previous pass started an IO */
948         FOLL_TRIED = 1 << 17,
949         /* we are working on non-current tsk/mm */
950         FOLL_REMOTE = 1 << 18,
951         /* pages must be released via unpin_user_page */
952         FOLL_PIN = 1 << 19,
953         /* gup_fast: prevent fall-back to slow gup */
954         FOLL_FAST_ONLY = 1 << 20,
955         /* allow unlocking the mmap lock */
956         FOLL_UNLOCKABLE = 1 << 21,
957 };
958
959 /*
960  * Indicates for which pages that are write-protected in the page table,
961  * whether GUP has to trigger unsharing via FAULT_FLAG_UNSHARE such that the
962  * GUP pin will remain consistent with the pages mapped into the page tables
963  * of the MM.
964  *
965  * Temporary unmapping of PageAnonExclusive() pages or clearing of
966  * PageAnonExclusive() has to protect against concurrent GUP:
967  * * Ordinary GUP: Using the PT lock
968  * * GUP-fast and fork(): mm->write_protect_seq
969  * * GUP-fast and KSM or temporary unmapping (swap, migration): see
970  *    page_try_share_anon_rmap()
971  *
972  * Must be called with the (sub)page that's actually referenced via the
973  * page table entry, which might not necessarily be the head page for a
974  * PTE-mapped THP.
975  *
976  * If the vma is NULL, we're coming from the GUP-fast path and might have
977  * to fallback to the slow path just to lookup the vma.
978  */
979 static inline bool gup_must_unshare(struct vm_area_struct *vma,
980                                     unsigned int flags, struct page *page)
981 {
982         /*
983          * FOLL_WRITE is implicitly handled correctly as the page table entry
984          * has to be writable -- and if it references (part of) an anonymous
985          * folio, that part is required to be marked exclusive.
986          */
987         if ((flags & (FOLL_WRITE | FOLL_PIN)) != FOLL_PIN)
988                 return false;
989         /*
990          * Note: PageAnon(page) is stable until the page is actually getting
991          * freed.
992          */
993         if (!PageAnon(page)) {
994                 /*
995                  * We only care about R/O long-term pining: R/O short-term
996                  * pinning does not have the semantics to observe successive
997                  * changes through the process page tables.
998                  */
999                 if (!(flags & FOLL_LONGTERM))
1000                         return false;
1001
1002                 /* We really need the vma ... */
1003                 if (!vma)
1004                         return true;
1005
1006                 /*
1007                  * ... because we only care about writable private ("COW")
1008                  * mappings where we have to break COW early.
1009                  */
1010                 return is_cow_mapping(vma->vm_flags);
1011         }
1012
1013         /* Paired with a memory barrier in page_try_share_anon_rmap(). */
1014         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_FAST_GUP))
1015                 smp_rmb();
1016
1017         /*
1018          * Note that PageKsm() pages cannot be exclusive, and consequently,
1019          * cannot get pinned.
1020          */
1021         return !PageAnonExclusive(page);
1022 }
1023
1024 extern bool mirrored_kernelcore;
1025
1026 static inline bool vma_soft_dirty_enabled(struct vm_area_struct *vma)
1027 {
1028         /*
1029          * NOTE: we must check this before VM_SOFTDIRTY on soft-dirty
1030          * enablements, because when without soft-dirty being compiled in,
1031          * VM_SOFTDIRTY is defined as 0x0, then !(vm_flags & VM_SOFTDIRTY)
1032          * will be constantly true.
1033          */
1034         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEM_SOFT_DIRTY))
1035                 return false;
1036
1037         /*
1038          * Soft-dirty is kind of special: its tracking is enabled when the
1039          * vma flags not set.
1040          */
1041         return !(vma->vm_flags & VM_SOFTDIRTY);
1042 }
1043
1044 /*
1045  * VMA Iterator functions shared between nommu and mmap
1046  */
1047 static inline int vma_iter_prealloc(struct vma_iterator *vmi)
1048 {
1049         return mas_preallocate(&vmi->mas, GFP_KERNEL);
1050 }
1051
1052 static inline void vma_iter_clear(struct vma_iterator *vmi,
1053                                   unsigned long start, unsigned long end)
1054 {
1055         mas_set_range(&vmi->mas, start, end - 1);
1056         mas_store_prealloc(&vmi->mas, NULL);
1057 }
1058
1059 static inline struct vm_area_struct *vma_iter_load(struct vma_iterator *vmi)
1060 {
1061         return mas_walk(&vmi->mas);
1062 }
1063
1064 /* Store a VMA with preallocated memory */
1065 static inline void vma_iter_store(struct vma_iterator *vmi,
1066                                   struct vm_area_struct *vma)
1067 {
1068
1069 #if defined(CONFIG_DEBUG_VM_MAPLE_TREE)
1070         if (MAS_WARN_ON(&vmi->mas, vmi->mas.node != MAS_START &&
1071                         vmi->mas.index > vma->vm_start)) {
1072                 pr_warn("%lx > %lx\n store vma %lx-%lx\n into slot %lx-%lx\n",
1073                         vmi->mas.index, vma->vm_start, vma->vm_start,
1074                         vma->vm_end, vmi->mas.index, vmi->mas.last);
1075         }
1076         if (MAS_WARN_ON(&vmi->mas, vmi->mas.node != MAS_START &&
1077                         vmi->mas.last <  vma->vm_start)) {
1078                 pr_warn("%lx < %lx\nstore vma %lx-%lx\ninto slot %lx-%lx\n",
1079                        vmi->mas.last, vma->vm_start, vma->vm_start, vma->vm_end,
1080                        vmi->mas.index, vmi->mas.last);
1081         }
1082 #endif
1083
1084         if (vmi->mas.node != MAS_START &&
1085             ((vmi->mas.index > vma->vm_start) || (vmi->mas.last < vma->vm_start)))
1086                 vma_iter_invalidate(vmi);
1087
1088         vmi->mas.index = vma->vm_start;
1089         vmi->mas.last = vma->vm_end - 1;
1090         mas_store_prealloc(&vmi->mas, vma);
1091 }
1092
1093 static inline int vma_iter_store_gfp(struct vma_iterator *vmi,
1094                         struct vm_area_struct *vma, gfp_t gfp)
1095 {
1096         if (vmi->mas.node != MAS_START &&
1097             ((vmi->mas.index > vma->vm_start) || (vmi->mas.last < vma->vm_start)))
1098                 vma_iter_invalidate(vmi);
1099
1100         vmi->mas.index = vma->vm_start;
1101         vmi->mas.last = vma->vm_end - 1;
1102         mas_store_gfp(&vmi->mas, vma, gfp);
1103         if (unlikely(mas_is_err(&vmi->mas)))
1104                 return -ENOMEM;
1105
1106         return 0;
1107 }
1108
1109 /*
1110  * VMA lock generalization
1111  */
1112 struct vma_prepare {
1113         struct vm_area_struct *vma;
1114         struct vm_area_struct *adj_next;
1115         struct file *file;
1116         struct address_space *mapping;
1117         struct anon_vma *anon_vma;
1118         struct vm_area_struct *insert;
1119         struct vm_area_struct *remove;
1120         struct vm_area_struct *remove2;
1121 };
1122 #endif  /* __MM_INTERNAL_H */