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/tracepoint-defs.h>
  14
  15 /*
  16  * The set of flags that only affect watermark checking and reclaim
  17  * behaviour. This is used by the MM to obey the caller constraints
  18  * about IO, FS and watermark checking while ignoring placement
  19  * hints such as HIGHMEM usage.
  20  */
  21 #define GFP_RECLAIM_MASK (__GFP_RECLAIM|__GFP_HIGH|__GFP_IO|__GFP_FS|\
  22                         __GFP_NOWARN|__GFP_RETRY_MAYFAIL|__GFP_NOFAIL|\
  23                         __GFP_NORETRY|__GFP_MEMALLOC|__GFP_NOMEMALLOC|\
  24                         __GFP_ATOMIC)
  25
  26 /* The GFP flags allowed during early boot */
  27 #define GFP_BOOT_MASK (__GFP_BITS_MASK & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_IO|__GFP_FS))
  28
  29 /* Control allocation cpuset and node placement constraints */
  30 #define GFP_CONSTRAINT_MASK (__GFP_HARDWALL|__GFP_THISNODE)
  31
  32 /* Do not use these with a slab allocator */
  33 #define GFP_SLAB_BUG_MASK (__GFP_DMA32|__GFP_HIGHMEM|~__GFP_BITS_MASK)
  34
  35 void page_writeback_init(void);
  36
  37 vm_fault_t do_swap_page(struct vm_fault *vmf);
  38
  39 void free_pgtables(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *start_vma,
  40                 unsigned long floor, unsigned long ceiling);
  41
  42 static inline bool can_madv_dontneed_vma(struct vm_area_struct *vma)
  43 {
  44         return !(vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_HUGETLB|VM_PFNMAP));
  45 }
  46
  47 void unmap_page_range(struct mmu_gather *tlb,
  48                              struct vm_area_struct *vma,
  49                              unsigned long addr, unsigned long end,
  50                              struct zap_details *details);
  51
  52 extern unsigned int __do_page_cache_readahead(struct address_space *mapping,
  53                 struct file *filp, pgoff_t offset, unsigned long nr_to_read,
  54                 unsigned long lookahead_size);
  55
  56 /*
  57  * Submit IO for the read-ahead request in file_ra_state.
  58  */
  59 static inline unsigned long ra_submit(struct file_ra_state *ra,
  60                 struct address_space *mapping, struct file *filp)
  61 {
  62         return __do_page_cache_readahead(mapping, filp,
  63                                         ra->start, ra->size, ra->async_size);
  64 }
  65
  66 /*
  67  * Turn a non-refcounted page (->_refcount == 0) into refcounted with
  68  * a count of one.
  69  */
  70 static inline void set_page_refcounted(struct page *page)
  71 {
  72         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
  73         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page), page);
  74         set_page_count(page, 1);
  75 }
  76
  77 extern unsigned long highest_memmap_pfn;
  78
  79 /*
  80  * Maximum number of reclaim retries without progress before the OOM
  81  * killer is consider the only way forward.
  82  */
  83 #define MAX_RECLAIM_RETRIES 16
  84
  85 /*
  86  * in mm/vmscan.c:
  87  */
  88 extern int isolate_lru_page(struct page *page);
  89 extern void putback_lru_page(struct page *page);
  90
  91 /*
  92  * in mm/rmap.c:
  93  */
  94 extern pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address);
  95
  96 /*
  97  * in mm/page_alloc.c
  98  */
  99
 100 /*
 101  * Structure for holding the mostly immutable allocation parameters passed
 102  * between functions involved in allocations, including the alloc_pages*
 103  * family of functions.
 104  *
 105  * nodemask, migratetype and high_zoneidx are initialized only once in
 106  * __alloc_pages_nodemask() and then never change.
 107  *
 108  * zonelist, preferred_zone and classzone_idx are set first in
 109  * __alloc_pages_nodemask() for the fast path, and might be later changed
 110  * in __alloc_pages_slowpath(). All other functions pass the whole strucure
 111  * by a const pointer.
 112  */
 113 struct alloc_context {
 114         struct zonelist *zonelist;
 115         nodemask_t *nodemask;
 116         struct zoneref *preferred_zoneref;
 117         int migratetype;
 118         enum zone_type high_zoneidx;
 119         bool spread_dirty_pages;
 120 };
 121
 122 #define ac_classzone_idx(ac) zonelist_zone_idx(ac->preferred_zoneref)
 123
 124 /*
 125  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
 126  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
 127  *
 128  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
 129  * the following equation:
 130  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
 131  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
 132  * 1 buddy is #10:
 133  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
 134  *
 135  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
 136  * satisfies the following equation:
 137  *     P = B & ~(1 << O)
 138  *
 139  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
 140  */
 141 static inline unsigned long
 142 __find_buddy_pfn(unsigned long page_pfn, unsigned int order)
 143 {
 144         return page_pfn ^ (1 << order);
 145 }
 146
 147 extern struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
 148                                 unsigned long end_pfn, struct zone *zone);
 149
 150 static inline struct page *pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
 151                                 unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
 152 {
 153         if (zone->contiguous)
 154                 return pfn_to_page(start_pfn);
 155
 156         return __pageblock_pfn_to_page(start_pfn, end_pfn, zone);
 157 }
 158
 159 extern int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order);
 160 extern void memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
 161                                         unsigned int order);
 162 extern void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order);
 163 extern void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order);
 164 extern void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
 165                                         gfp_t gfp_flags);
 166 extern int user_min_free_kbytes;
 167
 168 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
 169
 170 /*
 171  * in mm/compaction.c
 172  */
 173 /*
 174  * compact_control is used to track pages being migrated and the free pages
 175  * they are being migrated to during memory compaction. The free_pfn starts
 176  * at the end of a zone and migrate_pfn begins at the start. Movable pages
 177  * are moved to the end of a zone during a compaction run and the run
 178  * completes when free_pfn <= migrate_pfn
 179  */
 180 struct compact_control {
 181         struct list_head freepages;     /* List of free pages to migrate to */
 182         struct list_head migratepages;  /* List of pages being migrated */
 183         unsigned int nr_freepages;      /* Number of isolated free pages */
 184         unsigned int nr_migratepages;   /* Number of pages to migrate */
 185         unsigned long free_pfn;         /* isolate_freepages search base */
 186         unsigned long migrate_pfn;      /* isolate_migratepages search base */
 187         unsigned long fast_start_pfn;   /* a pfn to start linear scan from */
 188         struct zone *zone;
 189         unsigned long total_migrate_scanned;
 190         unsigned long total_free_scanned;
 191         unsigned short fast_search_fail;/* failures to use free list searches */
 192         short search_order;             /* order to start a fast search at */
 193         const gfp_t gfp_mask;           /* gfp mask of a direct compactor */
 194         int order;                      /* order a direct compactor needs */
 195         int migratetype;                /* migratetype of direct compactor */
 196         const unsigned int alloc_flags; /* alloc flags of a direct compactor */
 197         const int classzone_idx;        /* zone index of a direct compactor */
 198         enum migrate_mode mode;         /* Async or sync migration mode */
 199         bool ignore_skip_hint;          /* Scan blocks even if marked skip */
 200         bool no_set_skip_hint;          /* Don't mark blocks for skipping */
 201         bool ignore_block_suitable;     /* Scan blocks considered unsuitable */
 202         bool direct_compaction;         /* False from kcompactd or /proc/... */
 203         bool whole_zone;                /* Whole zone should/has been scanned */
 204         bool contended;                 /* Signal lock or sched contention */
 205         bool rescan;                    /* Rescanning the same pageblock */
 206 };
 207
 208 /*
 209  * Used in direct compaction when a page should be taken from the freelists
 210  * immediately when one is created during the free path.
 211  */
 212 struct capture_control {
 213         struct compact_control *cc;
 214         struct page *page;
 215 };
 216
 217 unsigned long
 218 isolate_freepages_range(struct compact_control *cc,
 219                         unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
 220 unsigned long
 221 isolate_migratepages_range(struct compact_control *cc,
 222                            unsigned long low_pfn, unsigned long end_pfn);
 223 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
 224                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal);
 225
 226 #endif
 227
 228 /*
 229  * This function returns the order of a free page in the buddy system. In
 230  * general, page_zone(page)->lock must be held by the caller to prevent the
 231  * page from being allocated in parallel and returning garbage as the order.
 232  * If a caller does not hold page_zone(page)->lock, it must guarantee that the
 233  * page cannot be allocated or merged in parallel. Alternatively, it must
 234  * handle invalid values gracefully, and use page_order_unsafe() below.
 235  */
 236 static inline unsigned int page_order(struct page *page)
 237 {
 238         /* PageBuddy() must be checked by the caller */
 239         return page_private(page);
 240 }
 241
 242 /*
 243  * Like page_order(), but for callers who cannot afford to hold the zone lock.
 244  * PageBuddy() should be checked first by the caller to minimize race window,
 245  * and invalid values must be handled gracefully.
 246  *
 247  * READ_ONCE is used so that if the caller assigns the result into a local
 248  * variable and e.g. tests it for valid range before using, the compiler cannot
 249  * decide to remove the variable and inline the page_private(page) multiple
 250  * times, potentially observing different values in the tests and the actual
 251  * use of the result.
 252  */
 253 #define page_order_unsafe(page)         READ_ONCE(page_private(page))
 254
 255 static inline bool is_cow_mapping(vm_flags_t flags)
 256 {
 257         return (flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
 258 }
 259
 260 /*
 261  * These three helpers classifies VMAs for virtual memory accounting.
 262  */
 263
 264 /*
 265  * Executable code area - executable, not writable, not stack
 266  */
 267 static inline bool is_exec_mapping(vm_flags_t flags)
 268 {
 269         return (flags & (VM_EXEC | VM_WRITE | VM_STACK)) == VM_EXEC;
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Stack area - atomatically grows in one direction
 274  *
 275  * VM_GROWSUP / VM_GROWSDOWN VMAs are always private anonymous:
 276  * do_mmap() forbids all other combinations.
 277  */
 278 static inline bool is_stack_mapping(vm_flags_t flags)
 279 {
 280         return (flags & VM_STACK) == VM_STACK;
 281 }
 282
 283 /*
 284  * Data area - private, writable, not stack
 285  */
 286 static inline bool is_data_mapping(vm_flags_t flags)
 287 {
 288         return (flags & (VM_WRITE | VM_SHARED | VM_STACK)) == VM_WRITE;
 289 }
 290
 291 /* mm/util.c */
 292 void __vma_link_list(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
 293                 struct vm_area_struct *prev, struct rb_node *rb_parent);
 294
 295 #ifdef CONFIG_MMU
 296 extern long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
 297                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking);
 298 extern void munlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 299                         unsigned long start, unsigned long end);
 300 static inline void munlock_vma_pages_all(struct vm_area_struct *vma)
 301 {
 302         munlock_vma_pages_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_end);
 303 }
 304
 305 /*
 306  * must be called with vma's mmap_sem held for read or write, and page locked.
 307  */
 308 extern void mlock_vma_page(struct page *page);
 309 extern unsigned int munlock_vma_page(struct page *page);
 310
 311 /*
 312  * Clear the page's PageMlocked().  This can be useful in a situation where
 313  * we want to unconditionally remove a page from the pagecache -- e.g.,
 314  * on truncation or freeing.
 315  *
 316  * It is legal to call this function for any page, mlocked or not.
 317  * If called for a page that is still mapped by mlocked vmas, all we do
 318  * is revert to lazy LRU behaviour -- semantics are not broken.
 319  */
 320 extern void clear_page_mlock(struct page *page);
 321
 322 /*
 323  * mlock_migrate_page - called only from migrate_misplaced_transhuge_page()
 324  * (because that does not go through the full procedure of migration ptes):
 325  * to migrate the Mlocked page flag; update statistics.
 326  */
 327 static inline void mlock_migrate_page(struct page *newpage, struct page *page)
 328 {
 329         if (TestClearPageMlocked(page)) {
 330                 int nr_pages = hpage_nr_pages(page);
 331
 332                 /* Holding pmd lock, no change in irq context: __mod is safe */
 333                 __mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK, -nr_pages);
 334                 SetPageMlocked(newpage);
 335                 __mod_zone_page_state(page_zone(newpage), NR_MLOCK, nr_pages);
 336         }
 337 }
 338
 339 extern pmd_t maybe_pmd_mkwrite(pmd_t pmd, struct vm_area_struct *vma);
 340
 341 /*
 342  * At what user virtual address is page expected in @vma?
 343  */
 344 static inline unsigned long
 345 __vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 346 {
 347         pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
 348         return vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
 349 }
 350
 351 static inline unsigned long
 352 vma_address(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
 353 {
 354         unsigned long start, end;
 355
 356         start = __vma_address(page, vma);
 357         end = start + PAGE_SIZE * (hpage_nr_pages(page) - 1);
 358
 359         /* page should be within @vma mapping range */
 360         VM_BUG_ON_VMA(end < vma->vm_start || start >= vma->vm_end, vma);
 361
 362         return max(start, vma->vm_start);
 363 }
 364
 365 #else /* !CONFIG_MMU */
 366 static inline void clear_page_mlock(struct page *page) { }
 367 static inline void mlock_vma_page(struct page *page) { }
 368 static inline void mlock_migrate_page(struct page *new, struct page *old) { }
 369
 370 #endif /* !CONFIG_MMU */
 371
 372 /*
 373  * Return the mem_map entry representing the 'offset' subpage within
 374  * the maximally aligned gigantic page 'base'.  Handle any discontiguity
 375  * in the mem_map at MAX_ORDER_NR_PAGES boundaries.
 376  */
 377 static inline struct page *mem_map_offset(struct page *base, int offset)
 378 {
 379         if (unlikely(offset >= MAX_ORDER_NR_PAGES))
 380                 return nth_page(base, offset);
 381         return base + offset;
 382 }
 383
 384 /*
 385  * Iterator over all subpages within the maximally aligned gigantic
 386  * page 'base'.  Handle any discontiguity in the mem_map.
 387  */
 388 static inline struct page *mem_map_next(struct page *iter,
 389                                                 struct page *base, int offset)
 390 {
 391         if (unlikely((offset & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0)) {
 392                 unsigned long pfn = page_to_pfn(base) + offset;
 393                 if (!pfn_valid(pfn))
 394                         return NULL;
 395                 return pfn_to_page(pfn);
 396         }
 397         return iter + 1;
 398 }
 399
 400 /* Memory initialisation debug and verification */
 401 enum mminit_level {
 402         MMINIT_WARNING,
 403         MMINIT_VERIFY,
 404         MMINIT_TRACE
 405 };
 406
 407 #ifdef CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT
 408
 409 extern int mminit_loglevel;
 410
 411 #define mminit_dprintk(level, prefix, fmt, arg...) \
 412 do { \
 413         if (level < mminit_loglevel) { \
 414                 if (level <= MMINIT_WARNING) \
 415                         pr_warn("mminit::" prefix " " fmt, ##arg);      \
 416                 else \
 417                         printk(KERN_DEBUG "mminit::" prefix " " fmt, ##arg); \
 418         } \
 419 } while (0)
 420
 421 extern void mminit_verify_pageflags_layout(void);
 422 extern void mminit_verify_zonelist(void);
 423 #else
 424
 425 static inline void mminit_dprintk(enum mminit_level level,
 426                                 const char *prefix, const char *fmt, ...)
 427 {
 428 }
 429
 430 static inline void mminit_verify_pageflags_layout(void)
 431 {
 432 }
 433
 434 static inline void mminit_verify_zonelist(void)
 435 {
 436 }
 437 #endif /* CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT */
 438
 439 /* mminit_validate_memmodel_limits is independent of CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT */
 440 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM)
 441 extern void mminit_validate_memmodel_limits(unsigned long *start_pfn,
 442                                 unsigned long *end_pfn);
 443 #else
 444 static inline void mminit_validate_memmodel_limits(unsigned long *start_pfn,
 445                                 unsigned long *end_pfn)
 446 {
 447 }
 448 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
 449
 450 #define NODE_RECLAIM_NOSCAN     -2
 451 #define NODE_RECLAIM_FULL       -1
 452 #define NODE_RECLAIM_SOME       0
 453 #define NODE_RECLAIM_SUCCESS    1
 454
 455 #ifdef CONFIG_NUMA
 456 extern int node_reclaim(struct pglist_data *, gfp_t, unsigned int);
 457 #else
 458 static inline int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t mask,
 459                                 unsigned int order)
 460 {
 461         return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
 462 }
 463 #endif
 464
 465 extern int hwpoison_filter(struct page *p);
 466
 467 extern u32 hwpoison_filter_dev_major;
 468 extern u32 hwpoison_filter_dev_minor;
 469 extern u64 hwpoison_filter_flags_mask;
 470 extern u64 hwpoison_filter_flags_value;
 471 extern u64 hwpoison_filter_memcg;
 472 extern u32 hwpoison_filter_enable;
 473
 474 extern unsigned long  __must_check vm_mmap_pgoff(struct file *, unsigned long,
 475         unsigned long, unsigned long,
 476         unsigned long, unsigned long);
 477
 478 extern void set_pageblock_order(void);
 479 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
 480                                             struct list_head *page_list);
 481 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
 482 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
 483 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
 484 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
 485 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
 486
 487 /* Mask to get the watermark bits */
 488 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
 489
 490 /*
 491  * Only MMU archs have async oom victim reclaim - aka oom_reaper so we
 492  * cannot assume a reduced access to memory reserves is sufficient for
 493  * !MMU
 494  */
 495 #ifdef CONFIG_MMU
 496 #define ALLOC_OOM               0x08
 497 #else
 498 #define ALLOC_OOM               ALLOC_NO_WATERMARKS
 499 #endif
 500
 501 #define ALLOC_HARDER             0x10 /* try to alloc harder */
 502 #define ALLOC_HIGH               0x20 /* __GFP_HIGH set */
 503 #define ALLOC_CPUSET             0x40 /* check for correct cpuset */
 504 #define ALLOC_CMA                0x80 /* allow allocations from CMA areas */
 505 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
 506 #define ALLOC_NOFRAGMENT        0x100 /* avoid mixing pageblock types */
 507 #else
 508 #define ALLOC_NOFRAGMENT          0x0
 509 #endif
 510 #define ALLOC_KSWAPD            0x200 /* allow waking of kswapd */
 511
 512 enum ttu_flags;
 513 struct tlbflush_unmap_batch;
 514
 515
 516 /*
 517  * only for MM internal work items which do not depend on
 518  * any allocations or locks which might depend on allocations
 519  */
 520 extern struct workqueue_struct *mm_percpu_wq;
 521
 522 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
 523 void try_to_unmap_flush(void);
 524 void try_to_unmap_flush_dirty(void);
 525 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm);
 526 #else
 527 static inline void try_to_unmap_flush(void)
 528 {
 529 }
 530 static inline void try_to_unmap_flush_dirty(void)
 531 {
 532 }
 533 static inline void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
 534 {
 535 }
 536 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
 537
 538 extern const struct trace_print_flags pageflag_names[];
 539 extern const struct trace_print_flags vmaflag_names[];
 540 extern const struct trace_print_flags gfpflag_names[];
 541
 542 static inline bool is_migrate_highatomic(enum migratetype migratetype)
 543 {
 544         return migratetype == MIGRATE_HIGHATOMIC;
 545 }
 546
 547 static inline bool is_migrate_highatomic_page(struct page *page)
 548 {
 549         return get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_HIGHATOMIC;
 550 }
 551
 552 void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
 553 extern struct page *alloc_new_node_page(struct page *page, unsigned long node);
 554 #endif  /* __MM_INTERNAL_H */