mm: move tlb_flush_pending inline helpers to mm_inline.h
[linux-block.git] / include / linux / mm.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_MM_H
3 #define _LINUX_MM_H
4
5 #include <linux/errno.h>
6
7 #ifdef __KERNEL__
8
9 #include <linux/mmdebug.h>
10 #include <linux/gfp.h>
11 #include <linux/bug.h>
12 #include <linux/list.h>
13 #include <linux/mmzone.h>
14 #include <linux/rbtree.h>
15 #include <linux/atomic.h>
16 #include <linux/debug_locks.h>
17 #include <linux/mm_types.h>
18 #include <linux/mmap_lock.h>
19 #include <linux/range.h>
20 #include <linux/pfn.h>
21 #include <linux/percpu-refcount.h>
22 #include <linux/bit_spinlock.h>
23 #include <linux/shrinker.h>
24 #include <linux/resource.h>
25 #include <linux/page_ext.h>
26 #include <linux/err.h>
27 #include <linux/page-flags.h>
28 #include <linux/page_ref.h>
29 #include <linux/memremap.h>
30 #include <linux/overflow.h>
31 #include <linux/sizes.h>
32 #include <linux/sched.h>
33 #include <linux/pgtable.h>
34 #include <linux/kasan.h>
35
36 struct mempolicy;
37 struct anon_vma;
38 struct anon_vma_chain;
39 struct user_struct;
40 struct pt_regs;
41
42 extern int sysctl_page_lock_unfairness;
43
44 void init_mm_internals(void);
45
46 #ifndef CONFIG_NUMA             /* Don't use mapnrs, do it properly */
47 extern unsigned long max_mapnr;
48
49 static inline void set_max_mapnr(unsigned long limit)
50 {
51         max_mapnr = limit;
52 }
53 #else
54 static inline void set_max_mapnr(unsigned long limit) { }
55 #endif
56
57 extern atomic_long_t _totalram_pages;
58 static inline unsigned long totalram_pages(void)
59 {
60         return (unsigned long)atomic_long_read(&_totalram_pages);
61 }
62
63 static inline void totalram_pages_inc(void)
64 {
65         atomic_long_inc(&_totalram_pages);
66 }
67
68 static inline void totalram_pages_dec(void)
69 {
70         atomic_long_dec(&_totalram_pages);
71 }
72
73 static inline void totalram_pages_add(long count)
74 {
75         atomic_long_add(count, &_totalram_pages);
76 }
77
78 extern void * high_memory;
79 extern int page_cluster;
80
81 #ifdef CONFIG_SYSCTL
82 extern int sysctl_legacy_va_layout;
83 #else
84 #define sysctl_legacy_va_layout 0
85 #endif
86
87 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_MMAP_RND_BITS
88 extern const int mmap_rnd_bits_min;
89 extern const int mmap_rnd_bits_max;
90 extern int mmap_rnd_bits __read_mostly;
91 #endif
92 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_MMAP_RND_COMPAT_BITS
93 extern const int mmap_rnd_compat_bits_min;
94 extern const int mmap_rnd_compat_bits_max;
95 extern int mmap_rnd_compat_bits __read_mostly;
96 #endif
97
98 #include <asm/page.h>
99 #include <asm/processor.h>
100
101 /*
102  * Architectures that support memory tagging (assigning tags to memory regions,
103  * embedding these tags into addresses that point to these memory regions, and
104  * checking that the memory and the pointer tags match on memory accesses)
105  * redefine this macro to strip tags from pointers.
106  * It's defined as noop for architectures that don't support memory tagging.
107  */
108 #ifndef untagged_addr
109 #define untagged_addr(addr) (addr)
110 #endif
111
112 #ifndef __pa_symbol
113 #define __pa_symbol(x)  __pa(RELOC_HIDE((unsigned long)(x), 0))
114 #endif
115
116 #ifndef page_to_virt
117 #define page_to_virt(x) __va(PFN_PHYS(page_to_pfn(x)))
118 #endif
119
120 #ifndef lm_alias
121 #define lm_alias(x)     __va(__pa_symbol(x))
122 #endif
123
124 /*
125  * To prevent common memory management code establishing
126  * a zero page mapping on a read fault.
127  * This macro should be defined within <asm/pgtable.h>.
128  * s390 does this to prevent multiplexing of hardware bits
129  * related to the physical page in case of virtualization.
130  */
131 #ifndef mm_forbids_zeropage
132 #define mm_forbids_zeropage(X)  (0)
133 #endif
134
135 /*
136  * On some architectures it is expensive to call memset() for small sizes.
137  * If an architecture decides to implement their own version of
138  * mm_zero_struct_page they should wrap the defines below in a #ifndef and
139  * define their own version of this macro in <asm/pgtable.h>
140  */
141 #if BITS_PER_LONG == 64
142 /* This function must be updated when the size of struct page grows above 80
143  * or reduces below 56. The idea that compiler optimizes out switch()
144  * statement, and only leaves move/store instructions. Also the compiler can
145  * combine write statements if they are both assignments and can be reordered,
146  * this can result in several of the writes here being dropped.
147  */
148 #define mm_zero_struct_page(pp) __mm_zero_struct_page(pp)
149 static inline void __mm_zero_struct_page(struct page *page)
150 {
151         unsigned long *_pp = (void *)page;
152
153          /* Check that struct page is either 56, 64, 72, or 80 bytes */
154         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct page) & 7);
155         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct page) < 56);
156         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct page) > 80);
157
158         switch (sizeof(struct page)) {
159         case 80:
160                 _pp[9] = 0;
161                 fallthrough;
162         case 72:
163                 _pp[8] = 0;
164                 fallthrough;
165         case 64:
166                 _pp[7] = 0;
167                 fallthrough;
168         case 56:
169                 _pp[6] = 0;
170                 _pp[5] = 0;
171                 _pp[4] = 0;
172                 _pp[3] = 0;
173                 _pp[2] = 0;
174                 _pp[1] = 0;
175                 _pp[0] = 0;
176         }
177 }
178 #else
179 #define mm_zero_struct_page(pp)  ((void)memset((pp), 0, sizeof(struct page)))
180 #endif
181
182 /*
183  * Default maximum number of active map areas, this limits the number of vmas
184  * per mm struct. Users can overwrite this number by sysctl but there is a
185  * problem.
186  *
187  * When a program's coredump is generated as ELF format, a section is created
188  * per a vma. In ELF, the number of sections is represented in unsigned short.
189  * This means the number of sections should be smaller than 65535 at coredump.
190  * Because the kernel adds some informative sections to a image of program at
191  * generating coredump, we need some margin. The number of extra sections is
192  * 1-3 now and depends on arch. We use "5" as safe margin, here.
193  *
194  * ELF extended numbering allows more than 65535 sections, so 16-bit bound is
195  * not a hard limit any more. Although some userspace tools can be surprised by
196  * that.
197  */
198 #define MAPCOUNT_ELF_CORE_MARGIN        (5)
199 #define DEFAULT_MAX_MAP_COUNT   (USHRT_MAX - MAPCOUNT_ELF_CORE_MARGIN)
200
201 extern int sysctl_max_map_count;
202
203 extern unsigned long sysctl_user_reserve_kbytes;
204 extern unsigned long sysctl_admin_reserve_kbytes;
205
206 extern int sysctl_overcommit_memory;
207 extern int sysctl_overcommit_ratio;
208 extern unsigned long sysctl_overcommit_kbytes;
209
210 int overcommit_ratio_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
211                 loff_t *);
212 int overcommit_kbytes_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
213                 loff_t *);
214 int overcommit_policy_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
215                 loff_t *);
216
217 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM) && !defined(CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP)
218 #define nth_page(page,n) pfn_to_page(page_to_pfn((page)) + (n))
219 #else
220 #define nth_page(page,n) ((page) + (n))
221 #endif
222
223 /* to align the pointer to the (next) page boundary */
224 #define PAGE_ALIGN(addr) ALIGN(addr, PAGE_SIZE)
225
226 /* test whether an address (unsigned long or pointer) is aligned to PAGE_SIZE */
227 #define PAGE_ALIGNED(addr)      IS_ALIGNED((unsigned long)(addr), PAGE_SIZE)
228
229 #define lru_to_page(head) (list_entry((head)->prev, struct page, lru))
230
231 void setup_initial_init_mm(void *start_code, void *end_code,
232                            void *end_data, void *brk);
233
234 /*
235  * Linux kernel virtual memory manager primitives.
236  * The idea being to have a "virtual" mm in the same way
237  * we have a virtual fs - giving a cleaner interface to the
238  * mm details, and allowing different kinds of memory mappings
239  * (from shared memory to executable loading to arbitrary
240  * mmap() functions).
241  */
242
243 struct vm_area_struct *vm_area_alloc(struct mm_struct *);
244 struct vm_area_struct *vm_area_dup(struct vm_area_struct *);
245 void vm_area_free(struct vm_area_struct *);
246
247 #ifndef CONFIG_MMU
248 extern struct rb_root nommu_region_tree;
249 extern struct rw_semaphore nommu_region_sem;
250
251 extern unsigned int kobjsize(const void *objp);
252 #endif
253
254 /*
255  * vm_flags in vm_area_struct, see mm_types.h.
256  * When changing, update also include/trace/events/mmflags.h
257  */
258 #define VM_NONE         0x00000000
259
260 #define VM_READ         0x00000001      /* currently active flags */
261 #define VM_WRITE        0x00000002
262 #define VM_EXEC         0x00000004
263 #define VM_SHARED       0x00000008
264
265 /* mprotect() hardcodes VM_MAYREAD >> 4 == VM_READ, and so for r/w/x bits. */
266 #define VM_MAYREAD      0x00000010      /* limits for mprotect() etc */
267 #define VM_MAYWRITE     0x00000020
268 #define VM_MAYEXEC      0x00000040
269 #define VM_MAYSHARE     0x00000080
270
271 #define VM_GROWSDOWN    0x00000100      /* general info on the segment */
272 #define VM_UFFD_MISSING 0x00000200      /* missing pages tracking */
273 #define VM_PFNMAP       0x00000400      /* Page-ranges managed without "struct page", just pure PFN */
274 #define VM_UFFD_WP      0x00001000      /* wrprotect pages tracking */
275
276 #define VM_LOCKED       0x00002000
277 #define VM_IO           0x00004000      /* Memory mapped I/O or similar */
278
279                                         /* Used by sys_madvise() */
280 #define VM_SEQ_READ     0x00008000      /* App will access data sequentially */
281 #define VM_RAND_READ    0x00010000      /* App will not benefit from clustered reads */
282
283 #define VM_DONTCOPY     0x00020000      /* Do not copy this vma on fork */
284 #define VM_DONTEXPAND   0x00040000      /* Cannot expand with mremap() */
285 #define VM_LOCKONFAULT  0x00080000      /* Lock the pages covered when they are faulted in */
286 #define VM_ACCOUNT      0x00100000      /* Is a VM accounted object */
287 #define VM_NORESERVE    0x00200000      /* should the VM suppress accounting */
288 #define VM_HUGETLB      0x00400000      /* Huge TLB Page VM */
289 #define VM_SYNC         0x00800000      /* Synchronous page faults */
290 #define VM_ARCH_1       0x01000000      /* Architecture-specific flag */
291 #define VM_WIPEONFORK   0x02000000      /* Wipe VMA contents in child. */
292 #define VM_DONTDUMP     0x04000000      /* Do not include in the core dump */
293
294 #ifdef CONFIG_MEM_SOFT_DIRTY
295 # define VM_SOFTDIRTY   0x08000000      /* Not soft dirty clean area */
296 #else
297 # define VM_SOFTDIRTY   0
298 #endif
299
300 #define VM_MIXEDMAP     0x10000000      /* Can contain "struct page" and pure PFN pages */
301 #define VM_HUGEPAGE     0x20000000      /* MADV_HUGEPAGE marked this vma */
302 #define VM_NOHUGEPAGE   0x40000000      /* MADV_NOHUGEPAGE marked this vma */
303 #define VM_MERGEABLE    0x80000000      /* KSM may merge identical pages */
304
305 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_HIGH_VMA_FLAGS
306 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_0      32      /* bit only usable on 64-bit architectures */
307 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_1      33      /* bit only usable on 64-bit architectures */
308 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_2      34      /* bit only usable on 64-bit architectures */
309 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_3      35      /* bit only usable on 64-bit architectures */
310 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_4      36      /* bit only usable on 64-bit architectures */
311 #define VM_HIGH_ARCH_0  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_0)
312 #define VM_HIGH_ARCH_1  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_1)
313 #define VM_HIGH_ARCH_2  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_2)
314 #define VM_HIGH_ARCH_3  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_3)
315 #define VM_HIGH_ARCH_4  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_4)
316 #endif /* CONFIG_ARCH_USES_HIGH_VMA_FLAGS */
317
318 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_PKEYS
319 # define VM_PKEY_SHIFT  VM_HIGH_ARCH_BIT_0
320 # define VM_PKEY_BIT0   VM_HIGH_ARCH_0  /* A protection key is a 4-bit value */
321 # define VM_PKEY_BIT1   VM_HIGH_ARCH_1  /* on x86 and 5-bit value on ppc64   */
322 # define VM_PKEY_BIT2   VM_HIGH_ARCH_2
323 # define VM_PKEY_BIT3   VM_HIGH_ARCH_3
324 #ifdef CONFIG_PPC
325 # define VM_PKEY_BIT4  VM_HIGH_ARCH_4
326 #else
327 # define VM_PKEY_BIT4  0
328 #endif
329 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PKEYS */
330
331 #if defined(CONFIG_X86)
332 # define VM_PAT         VM_ARCH_1       /* PAT reserves whole VMA at once (x86) */
333 #elif defined(CONFIG_PPC)
334 # define VM_SAO         VM_ARCH_1       /* Strong Access Ordering (powerpc) */
335 #elif defined(CONFIG_PARISC)
336 # define VM_GROWSUP     VM_ARCH_1
337 #elif defined(CONFIG_IA64)
338 # define VM_GROWSUP     VM_ARCH_1
339 #elif defined(CONFIG_SPARC64)
340 # define VM_SPARC_ADI   VM_ARCH_1       /* Uses ADI tag for access control */
341 # define VM_ARCH_CLEAR  VM_SPARC_ADI
342 #elif defined(CONFIG_ARM64)
343 # define VM_ARM64_BTI   VM_ARCH_1       /* BTI guarded page, a.k.a. GP bit */
344 # define VM_ARCH_CLEAR  VM_ARM64_BTI
345 #elif !defined(CONFIG_MMU)
346 # define VM_MAPPED_COPY VM_ARCH_1       /* T if mapped copy of data (nommu mmap) */
347 #endif
348
349 #if defined(CONFIG_ARM64_MTE)
350 # define VM_MTE         VM_HIGH_ARCH_0  /* Use Tagged memory for access control */
351 # define VM_MTE_ALLOWED VM_HIGH_ARCH_1  /* Tagged memory permitted */
352 #else
353 # define VM_MTE         VM_NONE
354 # define VM_MTE_ALLOWED VM_NONE
355 #endif
356
357 #ifndef VM_GROWSUP
358 # define VM_GROWSUP     VM_NONE
359 #endif
360
361 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_USERFAULTFD_MINOR
362 # define VM_UFFD_MINOR_BIT      37
363 # define VM_UFFD_MINOR          BIT(VM_UFFD_MINOR_BIT)  /* UFFD minor faults */
364 #else /* !CONFIG_HAVE_ARCH_USERFAULTFD_MINOR */
365 # define VM_UFFD_MINOR          VM_NONE
366 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_USERFAULTFD_MINOR */
367
368 /* Bits set in the VMA until the stack is in its final location */
369 #define VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP       (VM_RAND_READ | VM_SEQ_READ)
370
371 #define TASK_EXEC ((current->personality & READ_IMPLIES_EXEC) ? VM_EXEC : 0)
372
373 /* Common data flag combinations */
374 #define VM_DATA_FLAGS_TSK_EXEC  (VM_READ | VM_WRITE | TASK_EXEC | \
375                                  VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE | VM_MAYEXEC)
376 #define VM_DATA_FLAGS_NON_EXEC  (VM_READ | VM_WRITE | VM_MAYREAD | \
377                                  VM_MAYWRITE | VM_MAYEXEC)
378 #define VM_DATA_FLAGS_EXEC      (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC | \
379                                  VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE | VM_MAYEXEC)
380
381 #ifndef VM_DATA_DEFAULT_FLAGS           /* arch can override this */
382 #define VM_DATA_DEFAULT_FLAGS  VM_DATA_FLAGS_EXEC
383 #endif
384
385 #ifndef VM_STACK_DEFAULT_FLAGS          /* arch can override this */
386 #define VM_STACK_DEFAULT_FLAGS VM_DATA_DEFAULT_FLAGS
387 #endif
388
389 #ifdef CONFIG_STACK_GROWSUP
390 #define VM_STACK        VM_GROWSUP
391 #else
392 #define VM_STACK        VM_GROWSDOWN
393 #endif
394
395 #define VM_STACK_FLAGS  (VM_STACK | VM_STACK_DEFAULT_FLAGS | VM_ACCOUNT)
396
397 /* VMA basic access permission flags */
398 #define VM_ACCESS_FLAGS (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC)
399
400
401 /*
402  * Special vmas that are non-mergable, non-mlock()able.
403  */
404 #define VM_SPECIAL (VM_IO | VM_DONTEXPAND | VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP)
405
406 /* This mask prevents VMA from being scanned with khugepaged */
407 #define VM_NO_KHUGEPAGED (VM_SPECIAL | VM_HUGETLB)
408
409 /* This mask defines which mm->def_flags a process can inherit its parent */
410 #define VM_INIT_DEF_MASK        VM_NOHUGEPAGE
411
412 /* This mask is used to clear all the VMA flags used by mlock */
413 #define VM_LOCKED_CLEAR_MASK    (~(VM_LOCKED | VM_LOCKONFAULT))
414
415 /* Arch-specific flags to clear when updating VM flags on protection change */
416 #ifndef VM_ARCH_CLEAR
417 # define VM_ARCH_CLEAR  VM_NONE
418 #endif
419 #define VM_FLAGS_CLEAR  (ARCH_VM_PKEY_FLAGS | VM_ARCH_CLEAR)
420
421 /*
422  * mapping from the currently active vm_flags protection bits (the
423  * low four bits) to a page protection mask..
424  */
425 extern pgprot_t protection_map[16];
426
427 /*
428  * The default fault flags that should be used by most of the
429  * arch-specific page fault handlers.
430  */
431 #define FAULT_FLAG_DEFAULT  (FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | \
432                              FAULT_FLAG_KILLABLE | \
433                              FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE)
434
435 /**
436  * fault_flag_allow_retry_first - check ALLOW_RETRY the first time
437  * @flags: Fault flags.
438  *
439  * This is mostly used for places where we want to try to avoid taking
440  * the mmap_lock for too long a time when waiting for another condition
441  * to change, in which case we can try to be polite to release the
442  * mmap_lock in the first round to avoid potential starvation of other
443  * processes that would also want the mmap_lock.
444  *
445  * Return: true if the page fault allows retry and this is the first
446  * attempt of the fault handling; false otherwise.
447  */
448 static inline bool fault_flag_allow_retry_first(enum fault_flag flags)
449 {
450         return (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) &&
451             (!(flags & FAULT_FLAG_TRIED));
452 }
453
454 #define FAULT_FLAG_TRACE \
455         { FAULT_FLAG_WRITE,             "WRITE" }, \
456         { FAULT_FLAG_MKWRITE,           "MKWRITE" }, \
457         { FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY,       "ALLOW_RETRY" }, \
458         { FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT,      "RETRY_NOWAIT" }, \
459         { FAULT_FLAG_KILLABLE,          "KILLABLE" }, \
460         { FAULT_FLAG_TRIED,             "TRIED" }, \
461         { FAULT_FLAG_USER,              "USER" }, \
462         { FAULT_FLAG_REMOTE,            "REMOTE" }, \
463         { FAULT_FLAG_INSTRUCTION,       "INSTRUCTION" }, \
464         { FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE,     "INTERRUPTIBLE" }
465
466 /*
467  * vm_fault is filled by the pagefault handler and passed to the vma's
468  * ->fault function. The vma's ->fault is responsible for returning a bitmask
469  * of VM_FAULT_xxx flags that give details about how the fault was handled.
470  *
471  * MM layer fills up gfp_mask for page allocations but fault handler might
472  * alter it if its implementation requires a different allocation context.
473  *
474  * pgoff should be used in favour of virtual_address, if possible.
475  */
476 struct vm_fault {
477         const struct {
478                 struct vm_area_struct *vma;     /* Target VMA */
479                 gfp_t gfp_mask;                 /* gfp mask to be used for allocations */
480                 pgoff_t pgoff;                  /* Logical page offset based on vma */
481                 unsigned long address;          /* Faulting virtual address */
482         };
483         enum fault_flag flags;          /* FAULT_FLAG_xxx flags
484                                          * XXX: should really be 'const' */
485         pmd_t *pmd;                     /* Pointer to pmd entry matching
486                                          * the 'address' */
487         pud_t *pud;                     /* Pointer to pud entry matching
488                                          * the 'address'
489                                          */
490         union {
491                 pte_t orig_pte;         /* Value of PTE at the time of fault */
492                 pmd_t orig_pmd;         /* Value of PMD at the time of fault,
493                                          * used by PMD fault only.
494                                          */
495         };
496
497         struct page *cow_page;          /* Page handler may use for COW fault */
498         struct page *page;              /* ->fault handlers should return a
499                                          * page here, unless VM_FAULT_NOPAGE
500                                          * is set (which is also implied by
501                                          * VM_FAULT_ERROR).
502                                          */
503         /* These three entries are valid only while holding ptl lock */
504         pte_t *pte;                     /* Pointer to pte entry matching
505                                          * the 'address'. NULL if the page
506                                          * table hasn't been allocated.
507                                          */
508         spinlock_t *ptl;                /* Page table lock.
509                                          * Protects pte page table if 'pte'
510                                          * is not NULL, otherwise pmd.
511                                          */
512         pgtable_t prealloc_pte;         /* Pre-allocated pte page table.
513                                          * vm_ops->map_pages() sets up a page
514                                          * table from atomic context.
515                                          * do_fault_around() pre-allocates
516                                          * page table to avoid allocation from
517                                          * atomic context.
518                                          */
519 };
520
521 /* page entry size for vm->huge_fault() */
522 enum page_entry_size {
523         PE_SIZE_PTE = 0,
524         PE_SIZE_PMD,
525         PE_SIZE_PUD,
526 };
527
528 /*
529  * These are the virtual MM functions - opening of an area, closing and
530  * unmapping it (needed to keep files on disk up-to-date etc), pointer
531  * to the functions called when a no-page or a wp-page exception occurs.
532  */
533 struct vm_operations_struct {
534         void (*open)(struct vm_area_struct * area);
535         void (*close)(struct vm_area_struct * area);
536         /* Called any time before splitting to check if it's allowed */
537         int (*may_split)(struct vm_area_struct *area, unsigned long addr);
538         int (*mremap)(struct vm_area_struct *area);
539         /*
540          * Called by mprotect() to make driver-specific permission
541          * checks before mprotect() is finalised.   The VMA must not
542          * be modified.  Returns 0 if eprotect() can proceed.
543          */
544         int (*mprotect)(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
545                         unsigned long end, unsigned long newflags);
546         vm_fault_t (*fault)(struct vm_fault *vmf);
547         vm_fault_t (*huge_fault)(struct vm_fault *vmf,
548                         enum page_entry_size pe_size);
549         vm_fault_t (*map_pages)(struct vm_fault *vmf,
550                         pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff);
551         unsigned long (*pagesize)(struct vm_area_struct * area);
552
553         /* notification that a previously read-only page is about to become
554          * writable, if an error is returned it will cause a SIGBUS */
555         vm_fault_t (*page_mkwrite)(struct vm_fault *vmf);
556
557         /* same as page_mkwrite when using VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP */
558         vm_fault_t (*pfn_mkwrite)(struct vm_fault *vmf);
559
560         /* called by access_process_vm when get_user_pages() fails, typically
561          * for use by special VMAs. See also generic_access_phys() for a generic
562          * implementation useful for any iomem mapping.
563          */
564         int (*access)(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
565                       void *buf, int len, int write);
566
567         /* Called by the /proc/PID/maps code to ask the vma whether it
568          * has a special name.  Returning non-NULL will also cause this
569          * vma to be dumped unconditionally. */
570         const char *(*name)(struct vm_area_struct *vma);
571
572 #ifdef CONFIG_NUMA
573         /*
574          * set_policy() op must add a reference to any non-NULL @new mempolicy
575          * to hold the policy upon return.  Caller should pass NULL @new to
576          * remove a policy and fall back to surrounding context--i.e. do not
577          * install a MPOL_DEFAULT policy, nor the task or system default
578          * mempolicy.
579          */
580         int (*set_policy)(struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *new);
581
582         /*
583          * get_policy() op must add reference [mpol_get()] to any policy at
584          * (vma,addr) marked as MPOL_SHARED.  The shared policy infrastructure
585          * in mm/mempolicy.c will do this automatically.
586          * get_policy() must NOT add a ref if the policy at (vma,addr) is not
587          * marked as MPOL_SHARED. vma policies are protected by the mmap_lock.
588          * If no [shared/vma] mempolicy exists at the addr, get_policy() op
589          * must return NULL--i.e., do not "fallback" to task or system default
590          * policy.
591          */
592         struct mempolicy *(*get_policy)(struct vm_area_struct *vma,
593                                         unsigned long addr);
594 #endif
595         /*
596          * Called by vm_normal_page() for special PTEs to find the
597          * page for @addr.  This is useful if the default behavior
598          * (using pte_page()) would not find the correct page.
599          */
600         struct page *(*find_special_page)(struct vm_area_struct *vma,
601                                           unsigned long addr);
602 };
603
604 static inline void vma_init(struct vm_area_struct *vma, struct mm_struct *mm)
605 {
606         static const struct vm_operations_struct dummy_vm_ops = {};
607
608         memset(vma, 0, sizeof(*vma));
609         vma->vm_mm = mm;
610         vma->vm_ops = &dummy_vm_ops;
611         INIT_LIST_HEAD(&vma->anon_vma_chain);
612 }
613
614 static inline void vma_set_anonymous(struct vm_area_struct *vma)
615 {
616         vma->vm_ops = NULL;
617 }
618
619 static inline bool vma_is_anonymous(struct vm_area_struct *vma)
620 {
621         return !vma->vm_ops;
622 }
623
624 static inline bool vma_is_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
625 {
626         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
627
628         if (!maybe_stack)
629                 return false;
630
631         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
632                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
633                 return true;
634
635         return false;
636 }
637
638 static inline bool vma_is_foreign(struct vm_area_struct *vma)
639 {
640         if (!current->mm)
641                 return true;
642
643         if (current->mm != vma->vm_mm)
644                 return true;
645
646         return false;
647 }
648
649 static inline bool vma_is_accessible(struct vm_area_struct *vma)
650 {
651         return vma->vm_flags & VM_ACCESS_FLAGS;
652 }
653
654 #ifdef CONFIG_SHMEM
655 /*
656  * The vma_is_shmem is not inline because it is used only by slow
657  * paths in userfault.
658  */
659 bool vma_is_shmem(struct vm_area_struct *vma);
660 #else
661 static inline bool vma_is_shmem(struct vm_area_struct *vma) { return false; }
662 #endif
663
664 int vma_is_stack_for_current(struct vm_area_struct *vma);
665
666 /* flush_tlb_range() takes a vma, not a mm, and can care about flags */
667 #define TLB_FLUSH_VMA(mm,flags) { .vm_mm = (mm), .vm_flags = (flags) }
668
669 struct mmu_gather;
670 struct inode;
671
672 #include <linux/huge_mm.h>
673
674 /*
675  * Methods to modify the page usage count.
676  *
677  * What counts for a page usage:
678  * - cache mapping   (page->mapping)
679  * - private data    (page->private)
680  * - page mapped in a task's page tables, each mapping
681  *   is counted separately
682  *
683  * Also, many kernel routines increase the page count before a critical
684  * routine so they can be sure the page doesn't go away from under them.
685  */
686
687 /*
688  * Drop a ref, return true if the refcount fell to zero (the page has no users)
689  */
690 static inline int put_page_testzero(struct page *page)
691 {
692         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
693         return page_ref_dec_and_test(page);
694 }
695
696 static inline int folio_put_testzero(struct folio *folio)
697 {
698         return put_page_testzero(&folio->page);
699 }
700
701 /*
702  * Try to grab a ref unless the page has a refcount of zero, return false if
703  * that is the case.
704  * This can be called when MMU is off so it must not access
705  * any of the virtual mappings.
706  */
707 static inline bool get_page_unless_zero(struct page *page)
708 {
709         return page_ref_add_unless(page, 1, 0);
710 }
711
712 extern int page_is_ram(unsigned long pfn);
713
714 enum {
715         REGION_INTERSECTS,
716         REGION_DISJOINT,
717         REGION_MIXED,
718 };
719
720 int region_intersects(resource_size_t offset, size_t size, unsigned long flags,
721                       unsigned long desc);
722
723 /* Support for virtually mapped pages */
724 struct page *vmalloc_to_page(const void *addr);
725 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *addr);
726
727 /*
728  * Determine if an address is within the vmalloc range
729  *
730  * On nommu, vmalloc/vfree wrap through kmalloc/kfree directly, so there
731  * is no special casing required.
732  */
733
734 #ifndef is_ioremap_addr
735 #define is_ioremap_addr(x) is_vmalloc_addr(x)
736 #endif
737
738 #ifdef CONFIG_MMU
739 extern bool is_vmalloc_addr(const void *x);
740 extern int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x);
741 #else
742 static inline bool is_vmalloc_addr(const void *x)
743 {
744         return false;
745 }
746 static inline int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
747 {
748         return 0;
749 }
750 #endif
751
752 static inline int head_compound_mapcount(struct page *head)
753 {
754         return atomic_read(compound_mapcount_ptr(head)) + 1;
755 }
756
757 /*
758  * Mapcount of compound page as a whole, does not include mapped sub-pages.
759  *
760  * Must be called only for compound pages or any their tail sub-pages.
761  */
762 static inline int compound_mapcount(struct page *page)
763 {
764         VM_BUG_ON_PAGE(!PageCompound(page), page);
765         page = compound_head(page);
766         return head_compound_mapcount(page);
767 }
768
769 /*
770  * The atomic page->_mapcount, starts from -1: so that transitions
771  * both from it and to it can be tracked, using atomic_inc_and_test
772  * and atomic_add_negative(-1).
773  */
774 static inline void page_mapcount_reset(struct page *page)
775 {
776         atomic_set(&(page)->_mapcount, -1);
777 }
778
779 int __page_mapcount(struct page *page);
780
781 /*
782  * Mapcount of 0-order page; when compound sub-page, includes
783  * compound_mapcount().
784  *
785  * Result is undefined for pages which cannot be mapped into userspace.
786  * For example SLAB or special types of pages. See function page_has_type().
787  * They use this place in struct page differently.
788  */
789 static inline int page_mapcount(struct page *page)
790 {
791         if (unlikely(PageCompound(page)))
792                 return __page_mapcount(page);
793         return atomic_read(&page->_mapcount) + 1;
794 }
795
796 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
797 int total_mapcount(struct page *page);
798 int page_trans_huge_mapcount(struct page *page, int *total_mapcount);
799 #else
800 static inline int total_mapcount(struct page *page)
801 {
802         return page_mapcount(page);
803 }
804 static inline int page_trans_huge_mapcount(struct page *page,
805                                            int *total_mapcount)
806 {
807         int mapcount = page_mapcount(page);
808         if (total_mapcount)
809                 *total_mapcount = mapcount;
810         return mapcount;
811 }
812 #endif
813
814 static inline struct page *virt_to_head_page(const void *x)
815 {
816         struct page *page = virt_to_page(x);
817
818         return compound_head(page);
819 }
820
821 void __put_page(struct page *page);
822
823 void put_pages_list(struct list_head *pages);
824
825 void split_page(struct page *page, unsigned int order);
826 void folio_copy(struct folio *dst, struct folio *src);
827
828 unsigned long nr_free_buffer_pages(void);
829
830 /*
831  * Compound pages have a destructor function.  Provide a
832  * prototype for that function and accessor functions.
833  * These are _only_ valid on the head of a compound page.
834  */
835 typedef void compound_page_dtor(struct page *);
836
837 /* Keep the enum in sync with compound_page_dtors array in mm/page_alloc.c */
838 enum compound_dtor_id {
839         NULL_COMPOUND_DTOR,
840         COMPOUND_PAGE_DTOR,
841 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
842         HUGETLB_PAGE_DTOR,
843 #endif
844 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
845         TRANSHUGE_PAGE_DTOR,
846 #endif
847         NR_COMPOUND_DTORS,
848 };
849 extern compound_page_dtor * const compound_page_dtors[NR_COMPOUND_DTORS];
850
851 static inline void set_compound_page_dtor(struct page *page,
852                 enum compound_dtor_id compound_dtor)
853 {
854         VM_BUG_ON_PAGE(compound_dtor >= NR_COMPOUND_DTORS, page);
855         page[1].compound_dtor = compound_dtor;
856 }
857
858 static inline void destroy_compound_page(struct page *page)
859 {
860         VM_BUG_ON_PAGE(page[1].compound_dtor >= NR_COMPOUND_DTORS, page);
861         compound_page_dtors[page[1].compound_dtor](page);
862 }
863
864 static inline unsigned int compound_order(struct page *page)
865 {
866         if (!PageHead(page))
867                 return 0;
868         return page[1].compound_order;
869 }
870
871 /**
872  * folio_order - The allocation order of a folio.
873  * @folio: The folio.
874  *
875  * A folio is composed of 2^order pages.  See get_order() for the definition
876  * of order.
877  *
878  * Return: The order of the folio.
879  */
880 static inline unsigned int folio_order(struct folio *folio)
881 {
882         return compound_order(&folio->page);
883 }
884
885 static inline bool hpage_pincount_available(struct page *page)
886 {
887         /*
888          * Can the page->hpage_pinned_refcount field be used? That field is in
889          * the 3rd page of the compound page, so the smallest (2-page) compound
890          * pages cannot support it.
891          */
892         page = compound_head(page);
893         return PageCompound(page) && compound_order(page) > 1;
894 }
895
896 static inline int head_compound_pincount(struct page *head)
897 {
898         return atomic_read(compound_pincount_ptr(head));
899 }
900
901 static inline int compound_pincount(struct page *page)
902 {
903         VM_BUG_ON_PAGE(!hpage_pincount_available(page), page);
904         page = compound_head(page);
905         return head_compound_pincount(page);
906 }
907
908 static inline void set_compound_order(struct page *page, unsigned int order)
909 {
910         page[1].compound_order = order;
911         page[1].compound_nr = 1U << order;
912 }
913
914 /* Returns the number of pages in this potentially compound page. */
915 static inline unsigned long compound_nr(struct page *page)
916 {
917         if (!PageHead(page))
918                 return 1;
919         return page[1].compound_nr;
920 }
921
922 /* Returns the number of bytes in this potentially compound page. */
923 static inline unsigned long page_size(struct page *page)
924 {
925         return PAGE_SIZE << compound_order(page);
926 }
927
928 /* Returns the number of bits needed for the number of bytes in a page */
929 static inline unsigned int page_shift(struct page *page)
930 {
931         return PAGE_SHIFT + compound_order(page);
932 }
933
934 void free_compound_page(struct page *page);
935
936 #ifdef CONFIG_MMU
937 /*
938  * Do pte_mkwrite, but only if the vma says VM_WRITE.  We do this when
939  * servicing faults for write access.  In the normal case, do always want
940  * pte_mkwrite.  But get_user_pages can cause write faults for mappings
941  * that do not have writing enabled, when used by access_process_vm.
942  */
943 static inline pte_t maybe_mkwrite(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma)
944 {
945         if (likely(vma->vm_flags & VM_WRITE))
946                 pte = pte_mkwrite(pte);
947         return pte;
948 }
949
950 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct page *page);
951 void do_set_pte(struct vm_fault *vmf, struct page *page, unsigned long addr);
952
953 vm_fault_t finish_fault(struct vm_fault *vmf);
954 vm_fault_t finish_mkwrite_fault(struct vm_fault *vmf);
955 #endif
956
957 /*
958  * Multiple processes may "see" the same page. E.g. for untouched
959  * mappings of /dev/null, all processes see the same page full of
960  * zeroes, and text pages of executables and shared libraries have
961  * only one copy in memory, at most, normally.
962  *
963  * For the non-reserved pages, page_count(page) denotes a reference count.
964  *   page_count() == 0 means the page is free. page->lru is then used for
965  *   freelist management in the buddy allocator.
966  *   page_count() > 0  means the page has been allocated.
967  *
968  * Pages are allocated by the slab allocator in order to provide memory
969  * to kmalloc and kmem_cache_alloc. In this case, the management of the
970  * page, and the fields in 'struct page' are the responsibility of mm/slab.c
971  * unless a particular usage is carefully commented. (the responsibility of
972  * freeing the kmalloc memory is the caller's, of course).
973  *
974  * A page may be used by anyone else who does a __get_free_page().
975  * In this case, page_count still tracks the references, and should only
976  * be used through the normal accessor functions. The top bits of page->flags
977  * and page->virtual store page management information, but all other fields
978  * are unused and could be used privately, carefully. The management of this
979  * page is the responsibility of the one who allocated it, and those who have
980  * subsequently been given references to it.
981  *
982  * The other pages (we may call them "pagecache pages") are completely
983  * managed by the Linux memory manager: I/O, buffers, swapping etc.
984  * The following discussion applies only to them.
985  *
986  * A pagecache page contains an opaque `private' member, which belongs to the
987  * page's address_space. Usually, this is the address of a circular list of
988  * the page's disk buffers. PG_private must be set to tell the VM to call
989  * into the filesystem to release these pages.
990  *
991  * A page may belong to an inode's memory mapping. In this case, page->mapping
992  * is the pointer to the inode, and page->index is the file offset of the page,
993  * in units of PAGE_SIZE.
994  *
995  * If pagecache pages are not associated with an inode, they are said to be
996  * anonymous pages. These may become associated with the swapcache, and in that
997  * case PG_swapcache is set, and page->private is an offset into the swapcache.
998  *
999  * In either case (swapcache or inode backed), the pagecache itself holds one
1000  * reference to the page. Setting PG_private should also increment the
1001  * refcount. The each user mapping also has a reference to the page.
1002  *
1003  * The pagecache pages are stored in a per-mapping radix tree, which is
1004  * rooted at mapping->i_pages, and indexed by offset.
1005  * Where 2.4 and early 2.6 kernels kept dirty/clean pages in per-address_space
1006  * lists, we instead now tag pages as dirty/writeback in the radix tree.
1007  *
1008  * All pagecache pages may be subject to I/O:
1009  * - inode pages may need to be read from disk,
1010  * - inode pages which have been modified and are MAP_SHARED may need
1011  *   to be written back to the inode on disk,
1012  * - anonymous pages (including MAP_PRIVATE file mappings) which have been
1013  *   modified may need to be swapped out to swap space and (later) to be read
1014  *   back into memory.
1015  */
1016
1017 /*
1018  * The zone field is never updated after free_area_init_core()
1019  * sets it, so none of the operations on it need to be atomic.
1020  */
1021
1022 /* Page flags: | [SECTION] | [NODE] | ZONE | [LAST_CPUPID] | ... | FLAGS | */
1023 #define SECTIONS_PGOFF          ((sizeof(unsigned long)*8) - SECTIONS_WIDTH)
1024 #define NODES_PGOFF             (SECTIONS_PGOFF - NODES_WIDTH)
1025 #define ZONES_PGOFF             (NODES_PGOFF - ZONES_WIDTH)
1026 #define LAST_CPUPID_PGOFF       (ZONES_PGOFF - LAST_CPUPID_WIDTH)
1027 #define KASAN_TAG_PGOFF         (LAST_CPUPID_PGOFF - KASAN_TAG_WIDTH)
1028
1029 /*
1030  * Define the bit shifts to access each section.  For non-existent
1031  * sections we define the shift as 0; that plus a 0 mask ensures
1032  * the compiler will optimise away reference to them.
1033  */
1034 #define SECTIONS_PGSHIFT        (SECTIONS_PGOFF * (SECTIONS_WIDTH != 0))
1035 #define NODES_PGSHIFT           (NODES_PGOFF * (NODES_WIDTH != 0))
1036 #define ZONES_PGSHIFT           (ZONES_PGOFF * (ZONES_WIDTH != 0))
1037 #define LAST_CPUPID_PGSHIFT     (LAST_CPUPID_PGOFF * (LAST_CPUPID_WIDTH != 0))
1038 #define KASAN_TAG_PGSHIFT       (KASAN_TAG_PGOFF * (KASAN_TAG_WIDTH != 0))
1039
1040 /* NODE:ZONE or SECTION:ZONE is used to ID a zone for the buddy allocator */
1041 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
1042 #define ZONEID_SHIFT            (SECTIONS_SHIFT + ZONES_SHIFT)
1043 #define ZONEID_PGOFF            ((SECTIONS_PGOFF < ZONES_PGOFF)? \
1044                                                 SECTIONS_PGOFF : ZONES_PGOFF)
1045 #else
1046 #define ZONEID_SHIFT            (NODES_SHIFT + ZONES_SHIFT)
1047 #define ZONEID_PGOFF            ((NODES_PGOFF < ZONES_PGOFF)? \
1048                                                 NODES_PGOFF : ZONES_PGOFF)
1049 #endif
1050
1051 #define ZONEID_PGSHIFT          (ZONEID_PGOFF * (ZONEID_SHIFT != 0))
1052
1053 #define ZONES_MASK              ((1UL << ZONES_WIDTH) - 1)
1054 #define NODES_MASK              ((1UL << NODES_WIDTH) - 1)
1055 #define SECTIONS_MASK           ((1UL << SECTIONS_WIDTH) - 1)
1056 #define LAST_CPUPID_MASK        ((1UL << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1)
1057 #define KASAN_TAG_MASK          ((1UL << KASAN_TAG_WIDTH) - 1)
1058 #define ZONEID_MASK             ((1UL << ZONEID_SHIFT) - 1)
1059
1060 static inline enum zone_type page_zonenum(const struct page *page)
1061 {
1062         ASSERT_EXCLUSIVE_BITS(page->flags, ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT);
1063         return (page->flags >> ZONES_PGSHIFT) & ZONES_MASK;
1064 }
1065
1066 static inline enum zone_type folio_zonenum(const struct folio *folio)
1067 {
1068         return page_zonenum(&folio->page);
1069 }
1070
1071 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
1072 static inline bool is_zone_device_page(const struct page *page)
1073 {
1074         return page_zonenum(page) == ZONE_DEVICE;
1075 }
1076 extern void memmap_init_zone_device(struct zone *, unsigned long,
1077                                     unsigned long, struct dev_pagemap *);
1078 #else
1079 static inline bool is_zone_device_page(const struct page *page)
1080 {
1081         return false;
1082 }
1083 #endif
1084
1085 static inline bool is_zone_movable_page(const struct page *page)
1086 {
1087         return page_zonenum(page) == ZONE_MOVABLE;
1088 }
1089
1090 #ifdef CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS
1091 void free_devmap_managed_page(struct page *page);
1092 DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(devmap_managed_key);
1093
1094 static inline bool page_is_devmap_managed(struct page *page)
1095 {
1096         if (!static_branch_unlikely(&devmap_managed_key))
1097                 return false;
1098         if (!is_zone_device_page(page))
1099                 return false;
1100         switch (page->pgmap->type) {
1101         case MEMORY_DEVICE_PRIVATE:
1102         case MEMORY_DEVICE_FS_DAX:
1103                 return true;
1104         default:
1105                 break;
1106         }
1107         return false;
1108 }
1109
1110 void put_devmap_managed_page(struct page *page);
1111
1112 #else /* CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS */
1113 static inline bool page_is_devmap_managed(struct page *page)
1114 {
1115         return false;
1116 }
1117
1118 static inline void put_devmap_managed_page(struct page *page)
1119 {
1120 }
1121 #endif /* CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS */
1122
1123 static inline bool is_device_private_page(const struct page *page)
1124 {
1125         return IS_ENABLED(CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS) &&
1126                 IS_ENABLED(CONFIG_DEVICE_PRIVATE) &&
1127                 is_zone_device_page(page) &&
1128                 page->pgmap->type == MEMORY_DEVICE_PRIVATE;
1129 }
1130
1131 static inline bool is_pci_p2pdma_page(const struct page *page)
1132 {
1133         return IS_ENABLED(CONFIG_DEV_PAGEMAP_OPS) &&
1134                 IS_ENABLED(CONFIG_PCI_P2PDMA) &&
1135                 is_zone_device_page(page) &&
1136                 page->pgmap->type == MEMORY_DEVICE_PCI_P2PDMA;
1137 }
1138
1139 /* 127: arbitrary random number, small enough to assemble well */
1140 #define folio_ref_zero_or_close_to_overflow(folio) \
1141         ((unsigned int) folio_ref_count(folio) + 127u <= 127u)
1142
1143 /**
1144  * folio_get - Increment the reference count on a folio.
1145  * @folio: The folio.
1146  *
1147  * Context: May be called in any context, as long as you know that
1148  * you have a refcount on the folio.  If you do not already have one,
1149  * folio_try_get() may be the right interface for you to use.
1150  */
1151 static inline void folio_get(struct folio *folio)
1152 {
1153         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_ref_zero_or_close_to_overflow(folio), folio);
1154         folio_ref_inc(folio);
1155 }
1156
1157 static inline void get_page(struct page *page)
1158 {
1159         folio_get(page_folio(page));
1160 }
1161
1162 bool __must_check try_grab_page(struct page *page, unsigned int flags);
1163 struct page *try_grab_compound_head(struct page *page, int refs,
1164                                     unsigned int flags);
1165
1166
1167 static inline __must_check bool try_get_page(struct page *page)
1168 {
1169         page = compound_head(page);
1170         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
1171                 return false;
1172         page_ref_inc(page);
1173         return true;
1174 }
1175
1176 /**
1177  * folio_put - Decrement the reference count on a folio.
1178  * @folio: The folio.
1179  *
1180  * If the folio's reference count reaches zero, the memory will be
1181  * released back to the page allocator and may be used by another
1182  * allocation immediately.  Do not access the memory or the struct folio
1183  * after calling folio_put() unless you can be sure that it wasn't the
1184  * last reference.
1185  *
1186  * Context: May be called in process or interrupt context, but not in NMI
1187  * context.  May be called while holding a spinlock.
1188  */
1189 static inline void folio_put(struct folio *folio)
1190 {
1191         if (folio_put_testzero(folio))
1192                 __put_page(&folio->page);
1193 }
1194
1195 static inline void put_page(struct page *page)
1196 {
1197         struct folio *folio = page_folio(page);
1198
1199         /*
1200          * For devmap managed pages we need to catch refcount transition from
1201          * 2 to 1, when refcount reach one it means the page is free and we
1202          * need to inform the device driver through callback. See
1203          * include/linux/memremap.h and HMM for details.
1204          */
1205         if (page_is_devmap_managed(&folio->page)) {
1206                 put_devmap_managed_page(&folio->page);
1207                 return;
1208         }
1209
1210         folio_put(folio);
1211 }
1212
1213 /*
1214  * GUP_PIN_COUNTING_BIAS, and the associated functions that use it, overload
1215  * the page's refcount so that two separate items are tracked: the original page
1216  * reference count, and also a new count of how many pin_user_pages() calls were
1217  * made against the page. ("gup-pinned" is another term for the latter).
1218  *
1219  * With this scheme, pin_user_pages() becomes special: such pages are marked as
1220  * distinct from normal pages. As such, the unpin_user_page() call (and its
1221  * variants) must be used in order to release gup-pinned pages.
1222  *
1223  * Choice of value:
1224  *
1225  * By making GUP_PIN_COUNTING_BIAS a power of two, debugging of page reference
1226  * counts with respect to pin_user_pages() and unpin_user_page() becomes
1227  * simpler, due to the fact that adding an even power of two to the page
1228  * refcount has the effect of using only the upper N bits, for the code that
1229  * counts up using the bias value. This means that the lower bits are left for
1230  * the exclusive use of the original code that increments and decrements by one
1231  * (or at least, by much smaller values than the bias value).
1232  *
1233  * Of course, once the lower bits overflow into the upper bits (and this is
1234  * OK, because subtraction recovers the original values), then visual inspection
1235  * no longer suffices to directly view the separate counts. However, for normal
1236  * applications that don't have huge page reference counts, this won't be an
1237  * issue.
1238  *
1239  * Locking: the lockless algorithm described in page_cache_get_speculative()
1240  * and page_cache_gup_pin_speculative() provides safe operation for
1241  * get_user_pages and page_mkclean and other calls that race to set up page
1242  * table entries.
1243  */
1244 #define GUP_PIN_COUNTING_BIAS (1U << 10)
1245
1246 void unpin_user_page(struct page *page);
1247 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
1248                                  bool make_dirty);
1249 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
1250                                       bool make_dirty);
1251 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages);
1252
1253 /**
1254  * page_maybe_dma_pinned - Report if a page is pinned for DMA.
1255  * @page: The page.
1256  *
1257  * This function checks if a page has been pinned via a call to
1258  * a function in the pin_user_pages() family.
1259  *
1260  * For non-huge pages, the return value is partially fuzzy: false is not fuzzy,
1261  * because it means "definitely not pinned for DMA", but true means "probably
1262  * pinned for DMA, but possibly a false positive due to having at least
1263  * GUP_PIN_COUNTING_BIAS worth of normal page references".
1264  *
1265  * False positives are OK, because: a) it's unlikely for a page to get that many
1266  * refcounts, and b) all the callers of this routine are expected to be able to
1267  * deal gracefully with a false positive.
1268  *
1269  * For huge pages, the result will be exactly correct. That's because we have
1270  * more tracking data available: the 3rd struct page in the compound page is
1271  * used to track the pincount (instead using of the GUP_PIN_COUNTING_BIAS
1272  * scheme).
1273  *
1274  * For more information, please see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst.
1275  *
1276  * Return: True, if it is likely that the page has been "dma-pinned".
1277  * False, if the page is definitely not dma-pinned.
1278  */
1279 static inline bool page_maybe_dma_pinned(struct page *page)
1280 {
1281         if (hpage_pincount_available(page))
1282                 return compound_pincount(page) > 0;
1283
1284         /*
1285          * page_ref_count() is signed. If that refcount overflows, then
1286          * page_ref_count() returns a negative value, and callers will avoid
1287          * further incrementing the refcount.
1288          *
1289          * Here, for that overflow case, use the signed bit to count a little
1290          * bit higher via unsigned math, and thus still get an accurate result.
1291          */
1292         return ((unsigned int)page_ref_count(compound_head(page))) >=
1293                 GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
1294 }
1295
1296 static inline bool is_cow_mapping(vm_flags_t flags)
1297 {
1298         return (flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
1299 }
1300
1301 /*
1302  * This should most likely only be called during fork() to see whether we
1303  * should break the cow immediately for a page on the src mm.
1304  */
1305 static inline bool page_needs_cow_for_dma(struct vm_area_struct *vma,
1306                                           struct page *page)
1307 {
1308         if (!is_cow_mapping(vma->vm_flags))
1309                 return false;
1310
1311         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, &vma->vm_mm->flags))
1312                 return false;
1313
1314         return page_maybe_dma_pinned(page);
1315 }
1316
1317 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM) && !defined(CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP)
1318 #define SECTION_IN_PAGE_FLAGS
1319 #endif
1320
1321 /*
1322  * The identification function is mainly used by the buddy allocator for
1323  * determining if two pages could be buddies. We are not really identifying
1324  * the zone since we could be using the section number id if we do not have
1325  * node id available in page flags.
1326  * We only guarantee that it will return the same value for two combinable
1327  * pages in a zone.
1328  */
1329 static inline int page_zone_id(struct page *page)
1330 {
1331         return (page->flags >> ZONEID_PGSHIFT) & ZONEID_MASK;
1332 }
1333
1334 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
1335 extern int page_to_nid(const struct page *page);
1336 #else
1337 static inline int page_to_nid(const struct page *page)
1338 {
1339         struct page *p = (struct page *)page;
1340
1341         return (PF_POISONED_CHECK(p)->flags >> NODES_PGSHIFT) & NODES_MASK;
1342 }
1343 #endif
1344
1345 static inline int folio_nid(const struct folio *folio)
1346 {
1347         return page_to_nid(&folio->page);
1348 }
1349
1350 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1351 static inline int cpu_pid_to_cpupid(int cpu, int pid)
1352 {
1353         return ((cpu & LAST__CPU_MASK) << LAST__PID_SHIFT) | (pid & LAST__PID_MASK);
1354 }
1355
1356 static inline int cpupid_to_pid(int cpupid)
1357 {
1358         return cpupid & LAST__PID_MASK;
1359 }
1360
1361 static inline int cpupid_to_cpu(int cpupid)
1362 {
1363         return (cpupid >> LAST__PID_SHIFT) & LAST__CPU_MASK;
1364 }
1365
1366 static inline int cpupid_to_nid(int cpupid)
1367 {
1368         return cpu_to_node(cpupid_to_cpu(cpupid));
1369 }
1370
1371 static inline bool cpupid_pid_unset(int cpupid)
1372 {
1373         return cpupid_to_pid(cpupid) == (-1 & LAST__PID_MASK);
1374 }
1375
1376 static inline bool cpupid_cpu_unset(int cpupid)
1377 {
1378         return cpupid_to_cpu(cpupid) == (-1 & LAST__CPU_MASK);
1379 }
1380
1381 static inline bool __cpupid_match_pid(pid_t task_pid, int cpupid)
1382 {
1383         return (task_pid & LAST__PID_MASK) == cpupid_to_pid(cpupid);
1384 }
1385
1386 #define cpupid_match_pid(task, cpupid) __cpupid_match_pid(task->pid, cpupid)
1387 #ifdef LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS
1388 static inline int page_cpupid_xchg_last(struct page *page, int cpupid)
1389 {
1390         return xchg(&page->_last_cpupid, cpupid & LAST_CPUPID_MASK);
1391 }
1392
1393 static inline int page_cpupid_last(struct page *page)
1394 {
1395         return page->_last_cpupid;
1396 }
1397 static inline void page_cpupid_reset_last(struct page *page)
1398 {
1399         page->_last_cpupid = -1 & LAST_CPUPID_MASK;
1400 }
1401 #else
1402 static inline int page_cpupid_last(struct page *page)
1403 {
1404         return (page->flags >> LAST_CPUPID_PGSHIFT) & LAST_CPUPID_MASK;
1405 }
1406
1407 extern int page_cpupid_xchg_last(struct page *page, int cpupid);
1408
1409 static inline void page_cpupid_reset_last(struct page *page)
1410 {
1411         page->flags |= LAST_CPUPID_MASK << LAST_CPUPID_PGSHIFT;
1412 }
1413 #endif /* LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS */
1414 #else /* !CONFIG_NUMA_BALANCING */
1415 static inline int page_cpupid_xchg_last(struct page *page, int cpupid)
1416 {
1417         return page_to_nid(page); /* XXX */
1418 }
1419
1420 static inline int page_cpupid_last(struct page *page)
1421 {
1422         return page_to_nid(page); /* XXX */
1423 }
1424
1425 static inline int cpupid_to_nid(int cpupid)
1426 {
1427         return -1;
1428 }
1429
1430 static inline int cpupid_to_pid(int cpupid)
1431 {
1432         return -1;
1433 }
1434
1435 static inline int cpupid_to_cpu(int cpupid)
1436 {
1437         return -1;
1438 }
1439
1440 static inline int cpu_pid_to_cpupid(int nid, int pid)
1441 {
1442         return -1;
1443 }
1444
1445 static inline bool cpupid_pid_unset(int cpupid)
1446 {
1447         return true;
1448 }
1449
1450 static inline void page_cpupid_reset_last(struct page *page)
1451 {
1452 }
1453
1454 static inline bool cpupid_match_pid(struct task_struct *task, int cpupid)
1455 {
1456         return false;
1457 }
1458 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1459
1460 #if defined(CONFIG_KASAN_SW_TAGS) || defined(CONFIG_KASAN_HW_TAGS)
1461
1462 /*
1463  * KASAN per-page tags are stored xor'ed with 0xff. This allows to avoid
1464  * setting tags for all pages to native kernel tag value 0xff, as the default
1465  * value 0x00 maps to 0xff.
1466  */
1467
1468 static inline u8 page_kasan_tag(const struct page *page)
1469 {
1470         u8 tag = 0xff;
1471
1472         if (kasan_enabled()) {
1473                 tag = (page->flags >> KASAN_TAG_PGSHIFT) & KASAN_TAG_MASK;
1474                 tag ^= 0xff;
1475         }
1476
1477         return tag;
1478 }
1479
1480 static inline void page_kasan_tag_set(struct page *page, u8 tag)
1481 {
1482         if (kasan_enabled()) {
1483                 tag ^= 0xff;
1484                 page->flags &= ~(KASAN_TAG_MASK << KASAN_TAG_PGSHIFT);
1485                 page->flags |= (tag & KASAN_TAG_MASK) << KASAN_TAG_PGSHIFT;
1486         }
1487 }
1488
1489 static inline void page_kasan_tag_reset(struct page *page)
1490 {
1491         if (kasan_enabled())
1492                 page_kasan_tag_set(page, 0xff);
1493 }
1494
1495 #else /* CONFIG_KASAN_SW_TAGS || CONFIG_KASAN_HW_TAGS */
1496
1497 static inline u8 page_kasan_tag(const struct page *page)
1498 {
1499         return 0xff;
1500 }
1501
1502 static inline void page_kasan_tag_set(struct page *page, u8 tag) { }
1503 static inline void page_kasan_tag_reset(struct page *page) { }
1504
1505 #endif /* CONFIG_KASAN_SW_TAGS || CONFIG_KASAN_HW_TAGS */
1506
1507 static inline struct zone *page_zone(const struct page *page)
1508 {
1509         return &NODE_DATA(page_to_nid(page))->node_zones[page_zonenum(page)];
1510 }
1511
1512 static inline pg_data_t *page_pgdat(const struct page *page)
1513 {
1514         return NODE_DATA(page_to_nid(page));
1515 }
1516
1517 static inline struct zone *folio_zone(const struct folio *folio)
1518 {
1519         return page_zone(&folio->page);
1520 }
1521
1522 static inline pg_data_t *folio_pgdat(const struct folio *folio)
1523 {
1524         return page_pgdat(&folio->page);
1525 }
1526
1527 #ifdef SECTION_IN_PAGE_FLAGS
1528 static inline void set_page_section(struct page *page, unsigned long section)
1529 {
1530         page->flags &= ~(SECTIONS_MASK << SECTIONS_PGSHIFT);
1531         page->flags |= (section & SECTIONS_MASK) << SECTIONS_PGSHIFT;
1532 }
1533
1534 static inline unsigned long page_to_section(const struct page *page)
1535 {
1536         return (page->flags >> SECTIONS_PGSHIFT) & SECTIONS_MASK;
1537 }
1538 #endif
1539
1540 /**
1541  * folio_pfn - Return the Page Frame Number of a folio.
1542  * @folio: The folio.
1543  *
1544  * A folio may contain multiple pages.  The pages have consecutive
1545  * Page Frame Numbers.
1546  *
1547  * Return: The Page Frame Number of the first page in the folio.
1548  */
1549 static inline unsigned long folio_pfn(struct folio *folio)
1550 {
1551         return page_to_pfn(&folio->page);
1552 }
1553
1554 /* MIGRATE_CMA and ZONE_MOVABLE do not allow pin pages */
1555 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1556 static inline bool is_pinnable_page(struct page *page)
1557 {
1558         return !(is_zone_movable_page(page) || is_migrate_cma_page(page)) ||
1559                 is_zero_pfn(page_to_pfn(page));
1560 }
1561 #else
1562 static inline bool is_pinnable_page(struct page *page)
1563 {
1564         return true;
1565 }
1566 #endif
1567
1568 static inline void set_page_zone(struct page *page, enum zone_type zone)
1569 {
1570         page->flags &= ~(ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT);
1571         page->flags |= (zone & ZONES_MASK) << ZONES_PGSHIFT;
1572 }
1573
1574 static inline void set_page_node(struct page *page, unsigned long node)
1575 {
1576         page->flags &= ~(NODES_MASK << NODES_PGSHIFT);
1577         page->flags |= (node & NODES_MASK) << NODES_PGSHIFT;
1578 }
1579
1580 static inline void set_page_links(struct page *page, enum zone_type zone,
1581         unsigned long node, unsigned long pfn)
1582 {
1583         set_page_zone(page, zone);
1584         set_page_node(page, node);
1585 #ifdef SECTION_IN_PAGE_FLAGS
1586         set_page_section(page, pfn_to_section_nr(pfn));
1587 #endif
1588 }
1589
1590 /**
1591  * folio_nr_pages - The number of pages in the folio.
1592  * @folio: The folio.
1593  *
1594  * Return: A positive power of two.
1595  */
1596 static inline long folio_nr_pages(struct folio *folio)
1597 {
1598         return compound_nr(&folio->page);
1599 }
1600
1601 /**
1602  * folio_next - Move to the next physical folio.
1603  * @folio: The folio we're currently operating on.
1604  *
1605  * If you have physically contiguous memory which may span more than
1606  * one folio (eg a &struct bio_vec), use this function to move from one
1607  * folio to the next.  Do not use it if the memory is only virtually
1608  * contiguous as the folios are almost certainly not adjacent to each
1609  * other.  This is the folio equivalent to writing ``page++``.
1610  *
1611  * Context: We assume that the folios are refcounted and/or locked at a
1612  * higher level and do not adjust the reference counts.
1613  * Return: The next struct folio.
1614  */
1615 static inline struct folio *folio_next(struct folio *folio)
1616 {
1617         return (struct folio *)folio_page(folio, folio_nr_pages(folio));
1618 }
1619
1620 /**
1621  * folio_shift - The size of the memory described by this folio.
1622  * @folio: The folio.
1623  *
1624  * A folio represents a number of bytes which is a power-of-two in size.
1625  * This function tells you which power-of-two the folio is.  See also
1626  * folio_size() and folio_order().
1627  *
1628  * Context: The caller should have a reference on the folio to prevent
1629  * it from being split.  It is not necessary for the folio to be locked.
1630  * Return: The base-2 logarithm of the size of this folio.
1631  */
1632 static inline unsigned int folio_shift(struct folio *folio)
1633 {
1634         return PAGE_SHIFT + folio_order(folio);
1635 }
1636
1637 /**
1638  * folio_size - The number of bytes in a folio.
1639  * @folio: The folio.
1640  *
1641  * Context: The caller should have a reference on the folio to prevent
1642  * it from being split.  It is not necessary for the folio to be locked.
1643  * Return: The number of bytes in this folio.
1644  */
1645 static inline size_t folio_size(struct folio *folio)
1646 {
1647         return PAGE_SIZE << folio_order(folio);
1648 }
1649
1650 #ifndef HAVE_ARCH_MAKE_PAGE_ACCESSIBLE
1651 static inline int arch_make_page_accessible(struct page *page)
1652 {
1653         return 0;
1654 }
1655 #endif
1656
1657 #ifndef HAVE_ARCH_MAKE_FOLIO_ACCESSIBLE
1658 static inline int arch_make_folio_accessible(struct folio *folio)
1659 {
1660         int ret;
1661         long i, nr = folio_nr_pages(folio);
1662
1663         for (i = 0; i < nr; i++) {
1664                 ret = arch_make_page_accessible(folio_page(folio, i));
1665                 if (ret)
1666                         break;
1667         }
1668
1669         return ret;
1670 }
1671 #endif
1672
1673 /*
1674  * Some inline functions in vmstat.h depend on page_zone()
1675  */
1676 #include <linux/vmstat.h>
1677
1678 static __always_inline void *lowmem_page_address(const struct page *page)
1679 {
1680         return page_to_virt(page);
1681 }
1682
1683 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && !defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
1684 #define HASHED_PAGE_VIRTUAL
1685 #endif
1686
1687 #if defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
1688 static inline void *page_address(const struct page *page)
1689 {
1690         return page->virtual;
1691 }
1692 static inline void set_page_address(struct page *page, void *address)
1693 {
1694         page->virtual = address;
1695 }
1696 #define page_address_init()  do { } while(0)
1697 #endif
1698
1699 #if defined(HASHED_PAGE_VIRTUAL)
1700 void *page_address(const struct page *page);
1701 void set_page_address(struct page *page, void *virtual);
1702 void page_address_init(void);
1703 #endif
1704
1705 #if !defined(HASHED_PAGE_VIRTUAL) && !defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
1706 #define page_address(page) lowmem_page_address(page)
1707 #define set_page_address(page, address)  do { } while(0)
1708 #define page_address_init()  do { } while(0)
1709 #endif
1710
1711 extern void *page_rmapping(struct page *page);
1712 extern struct anon_vma *page_anon_vma(struct page *page);
1713 extern pgoff_t __page_file_index(struct page *page);
1714
1715 /*
1716  * Return the pagecache index of the passed page.  Regular pagecache pages
1717  * use ->index whereas swapcache pages use swp_offset(->private)
1718  */
1719 static inline pgoff_t page_index(struct page *page)
1720 {
1721         if (unlikely(PageSwapCache(page)))
1722                 return __page_file_index(page);
1723         return page->index;
1724 }
1725
1726 bool page_mapped(struct page *page);
1727 bool folio_mapped(struct folio *folio);
1728
1729 /*
1730  * Return true only if the page has been allocated with
1731  * ALLOC_NO_WATERMARKS and the low watermark was not
1732  * met implying that the system is under some pressure.
1733  */
1734 static inline bool page_is_pfmemalloc(const struct page *page)
1735 {
1736         /*
1737          * lru.next has bit 1 set if the page is allocated from the
1738          * pfmemalloc reserves.  Callers may simply overwrite it if
1739          * they do not need to preserve that information.
1740          */
1741         return (uintptr_t)page->lru.next & BIT(1);
1742 }
1743
1744 /*
1745  * Only to be called by the page allocator on a freshly allocated
1746  * page.
1747  */
1748 static inline void set_page_pfmemalloc(struct page *page)
1749 {
1750         page->lru.next = (void *)BIT(1);
1751 }
1752
1753 static inline void clear_page_pfmemalloc(struct page *page)
1754 {
1755         page->lru.next = NULL;
1756 }
1757
1758 /*
1759  * Can be called by the pagefault handler when it gets a VM_FAULT_OOM.
1760  */
1761 extern void pagefault_out_of_memory(void);
1762
1763 #define offset_in_page(p)       ((unsigned long)(p) & ~PAGE_MASK)
1764 #define offset_in_thp(page, p)  ((unsigned long)(p) & (thp_size(page) - 1))
1765 #define offset_in_folio(folio, p) ((unsigned long)(p) & (folio_size(folio) - 1))
1766
1767 /*
1768  * Flags passed to show_mem() and show_free_areas() to suppress output in
1769  * various contexts.
1770  */
1771 #define SHOW_MEM_FILTER_NODES           (0x0001u)       /* disallowed nodes */
1772
1773 extern void show_free_areas(unsigned int flags, nodemask_t *nodemask);
1774
1775 #ifdef CONFIG_MMU
1776 extern bool can_do_mlock(void);
1777 #else
1778 static inline bool can_do_mlock(void) { return false; }
1779 #endif
1780 extern int user_shm_lock(size_t, struct ucounts *);
1781 extern void user_shm_unlock(size_t, struct ucounts *);
1782
1783 /*
1784  * Parameter block passed down to zap_pte_range in exceptional cases.
1785  */
1786 struct zap_details {
1787         struct address_space *zap_mapping;      /* Check page->mapping if set */
1788         struct page *single_page;               /* Locked page to be unmapped */
1789 };
1790
1791 /*
1792  * We set details->zap_mappings when we want to unmap shared but keep private
1793  * pages. Return true if skip zapping this page, false otherwise.
1794  */
1795 static inline bool
1796 zap_skip_check_mapping(struct zap_details *details, struct page *page)
1797 {
1798         if (!details || !page)
1799                 return false;
1800
1801         return details->zap_mapping &&
1802             (details->zap_mapping != page_rmapping(page));
1803 }
1804
1805 struct page *vm_normal_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1806                              pte_t pte);
1807 struct page *vm_normal_page_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1808                                 pmd_t pmd);
1809
1810 void zap_vma_ptes(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1811                   unsigned long size);
1812 void zap_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1813                     unsigned long size);
1814 void unmap_vmas(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *start_vma,
1815                 unsigned long start, unsigned long end);
1816
1817 struct mmu_notifier_range;
1818
1819 void free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb, unsigned long addr,
1820                 unsigned long end, unsigned long floor, unsigned long ceiling);
1821 int
1822 copy_page_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma);
1823 int follow_invalidate_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
1824                           struct mmu_notifier_range *range, pte_t **ptepp,
1825                           pmd_t **pmdpp, spinlock_t **ptlp);
1826 int follow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
1827                pte_t **ptepp, spinlock_t **ptlp);
1828 int follow_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1829         unsigned long *pfn);
1830 int follow_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1831                 unsigned int flags, unsigned long *prot, resource_size_t *phys);
1832 int generic_access_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1833                         void *buf, int len, int write);
1834
1835 extern void truncate_pagecache(struct inode *inode, loff_t new);
1836 extern void truncate_setsize(struct inode *inode, loff_t newsize);
1837 void pagecache_isize_extended(struct inode *inode, loff_t from, loff_t to);
1838 void truncate_pagecache_range(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t end);
1839 int truncate_inode_page(struct address_space *mapping, struct page *page);
1840 int generic_error_remove_page(struct address_space *mapping, struct page *page);
1841 int invalidate_inode_page(struct page *page);
1842
1843 #ifdef CONFIG_MMU
1844 extern vm_fault_t handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma,
1845                                   unsigned long address, unsigned int flags,
1846                                   struct pt_regs *regs);
1847 extern int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
1848                             unsigned long address, unsigned int fault_flags,
1849                             bool *unlocked);
1850 void unmap_mapping_page(struct page *page);
1851 void unmap_mapping_pages(struct address_space *mapping,
1852                 pgoff_t start, pgoff_t nr, bool even_cows);
1853 void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
1854                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows);
1855 #else
1856 static inline vm_fault_t handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma,
1857                                          unsigned long address, unsigned int flags,
1858                                          struct pt_regs *regs)
1859 {
1860         /* should never happen if there's no MMU */
1861         BUG();
1862         return VM_FAULT_SIGBUS;
1863 }
1864 static inline int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
1865                 unsigned int fault_flags, bool *unlocked)
1866 {
1867         /* should never happen if there's no MMU */
1868         BUG();
1869         return -EFAULT;
1870 }
1871 static inline void unmap_mapping_page(struct page *page) { }
1872 static inline void unmap_mapping_pages(struct address_space *mapping,
1873                 pgoff_t start, pgoff_t nr, bool even_cows) { }
1874 static inline void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
1875                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows) { }
1876 #endif
1877
1878 static inline void unmap_shared_mapping_range(struct address_space *mapping,
1879                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen)
1880 {
1881         unmap_mapping_range(mapping, holebegin, holelen, 0);
1882 }
1883
1884 extern int access_process_vm(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
1885                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags);
1886 extern int access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1887                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags);
1888 extern int __access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1889                               void *buf, int len, unsigned int gup_flags);
1890
1891 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1892                             unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1893                             unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1894                             struct vm_area_struct **vmas, int *locked);
1895 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
1896                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1897                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1898                            struct vm_area_struct **vmas, int *locked);
1899 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1900                             unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1901                             struct vm_area_struct **vmas);
1902 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1903                     unsigned int gup_flags, struct page **pages,
1904                     struct vm_area_struct **vmas);
1905 long get_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1906                     unsigned int gup_flags, struct page **pages, int *locked);
1907 long pin_user_pages_locked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1908                     unsigned int gup_flags, struct page **pages, int *locked);
1909 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1910                     struct page **pages, unsigned int gup_flags);
1911 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1912                     struct page **pages, unsigned int gup_flags);
1913
1914 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
1915                         unsigned int gup_flags, struct page **pages);
1916 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
1917                         unsigned int gup_flags, struct page **pages);
1918
1919 int account_locked_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long pages, bool inc);
1920 int __account_locked_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long pages, bool inc,
1921                         struct task_struct *task, bool bypass_rlim);
1922
1923 struct kvec;
1924 int get_kernel_pages(const struct kvec *iov, int nr_pages, int write,
1925                         struct page **pages);
1926 struct page *get_dump_page(unsigned long addr);
1927
1928 extern int try_to_release_page(struct page * page, gfp_t gfp_mask);
1929 extern void do_invalidatepage(struct page *page, unsigned int offset,
1930                               unsigned int length);
1931
1932 bool folio_mark_dirty(struct folio *folio);
1933 bool set_page_dirty(struct page *page);
1934 int set_page_dirty_lock(struct page *page);
1935
1936 int get_cmdline(struct task_struct *task, char *buffer, int buflen);
1937
1938 extern unsigned long move_page_tables(struct vm_area_struct *vma,
1939                 unsigned long old_addr, struct vm_area_struct *new_vma,
1940                 unsigned long new_addr, unsigned long len,
1941                 bool need_rmap_locks);
1942
1943 /*
1944  * Flags used by change_protection().  For now we make it a bitmap so
1945  * that we can pass in multiple flags just like parameters.  However
1946  * for now all the callers are only use one of the flags at the same
1947  * time.
1948  */
1949 /* Whether we should allow dirty bit accounting */
1950 #define  MM_CP_DIRTY_ACCT                  (1UL << 0)
1951 /* Whether this protection change is for NUMA hints */
1952 #define  MM_CP_PROT_NUMA                   (1UL << 1)
1953 /* Whether this change is for write protecting */
1954 #define  MM_CP_UFFD_WP                     (1UL << 2) /* do wp */
1955 #define  MM_CP_UFFD_WP_RESOLVE             (1UL << 3) /* Resolve wp */
1956 #define  MM_CP_UFFD_WP_ALL                 (MM_CP_UFFD_WP | \
1957                                             MM_CP_UFFD_WP_RESOLVE)
1958
1959 extern unsigned long change_protection(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1960                               unsigned long end, pgprot_t newprot,
1961                               unsigned long cp_flags);
1962 extern int mprotect_fixup(struct vm_area_struct *vma,
1963                           struct vm_area_struct **pprev, unsigned long start,
1964                           unsigned long end, unsigned long newflags);
1965
1966 /*
1967  * doesn't attempt to fault and will return short.
1968  */
1969 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
1970                              unsigned int gup_flags, struct page **pages);
1971 int pin_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
1972                              unsigned int gup_flags, struct page **pages);
1973
1974 static inline bool get_user_page_fast_only(unsigned long addr,
1975                         unsigned int gup_flags, struct page **pagep)
1976 {
1977         return get_user_pages_fast_only(addr, 1, gup_flags, pagep) == 1;
1978 }
1979 /*
1980  * per-process(per-mm_struct) statistics.
1981  */
1982 static inline unsigned long get_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member)
1983 {
1984         long val = atomic_long_read(&mm->rss_stat.count[member]);
1985
1986 #ifdef SPLIT_RSS_COUNTING
1987         /*
1988          * counter is updated in asynchronous manner and may go to minus.
1989          * But it's never be expected number for users.
1990          */
1991         if (val < 0)
1992                 val = 0;
1993 #endif
1994         return (unsigned long)val;
1995 }
1996
1997 void mm_trace_rss_stat(struct mm_struct *mm, int member, long count);
1998
1999 static inline void add_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member, long value)
2000 {
2001         long count = atomic_long_add_return(value, &mm->rss_stat.count[member]);
2002
2003         mm_trace_rss_stat(mm, member, count);
2004 }
2005
2006 static inline void inc_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member)
2007 {
2008         long count = atomic_long_inc_return(&mm->rss_stat.count[member]);
2009
2010         mm_trace_rss_stat(mm, member, count);
2011 }
2012
2013 static inline void dec_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member)
2014 {
2015         long count = atomic_long_dec_return(&mm->rss_stat.count[member]);
2016
2017         mm_trace_rss_stat(mm, member, count);
2018 }
2019
2020 /* Optimized variant when page is already known not to be PageAnon */
2021 static inline int mm_counter_file(struct page *page)
2022 {
2023         if (PageSwapBacked(page))
2024                 return MM_SHMEMPAGES;
2025         return MM_FILEPAGES;
2026 }
2027
2028 static inline int mm_counter(struct page *page)
2029 {
2030         if (PageAnon(page))
2031                 return MM_ANONPAGES;
2032         return mm_counter_file(page);
2033 }
2034
2035 static inline unsigned long get_mm_rss(struct mm_struct *mm)
2036 {
2037         return get_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES) +
2038                 get_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES) +
2039                 get_mm_counter(mm, MM_SHMEMPAGES);
2040 }
2041
2042 static inline unsigned long get_mm_hiwater_rss(struct mm_struct *mm)
2043 {
2044         return max(mm->hiwater_rss, get_mm_rss(mm));
2045 }
2046
2047 static inline unsigned long get_mm_hiwater_vm(struct mm_struct *mm)
2048 {
2049         return max(mm->hiwater_vm, mm->total_vm);
2050 }
2051
2052 static inline void update_hiwater_rss(struct mm_struct *mm)
2053 {
2054         unsigned long _rss = get_mm_rss(mm);
2055
2056         if ((mm)->hiwater_rss < _rss)
2057                 (mm)->hiwater_rss = _rss;
2058 }
2059
2060 static inline void update_hiwater_vm(struct mm_struct *mm)
2061 {
2062         if (mm->hiwater_vm < mm->total_vm)
2063                 mm->hiwater_vm = mm->total_vm;
2064 }
2065
2066 static inline void reset_mm_hiwater_rss(struct mm_struct *mm)
2067 {
2068         mm->hiwater_rss = get_mm_rss(mm);
2069 }
2070
2071 static inline void setmax_mm_hiwater_rss(unsigned long *maxrss,
2072                                          struct mm_struct *mm)
2073 {
2074         unsigned long hiwater_rss = get_mm_hiwater_rss(mm);
2075
2076         if (*maxrss < hiwater_rss)
2077                 *maxrss = hiwater_rss;
2078 }
2079
2080 #if defined(SPLIT_RSS_COUNTING)
2081 void sync_mm_rss(struct mm_struct *mm);
2082 #else
2083 static inline void sync_mm_rss(struct mm_struct *mm)
2084 {
2085 }
2086 #endif
2087
2088 #ifndef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2089 static inline int pte_special(pte_t pte)
2090 {
2091         return 0;
2092 }
2093
2094 static inline pte_t pte_mkspecial(pte_t pte)
2095 {
2096         return pte;
2097 }
2098 #endif
2099
2100 #ifndef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP
2101 static inline int pte_devmap(pte_t pte)
2102 {
2103         return 0;
2104 }
2105 #endif
2106
2107 int vma_wants_writenotify(struct vm_area_struct *vma, pgprot_t vm_page_prot);
2108
2109 extern pte_t *__get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2110                                spinlock_t **ptl);
2111 static inline pte_t *get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2112                                     spinlock_t **ptl)
2113 {
2114         pte_t *ptep;
2115         __cond_lock(*ptl, ptep = __get_locked_pte(mm, addr, ptl));
2116         return ptep;
2117 }
2118
2119 #ifdef __PAGETABLE_P4D_FOLDED
2120 static inline int __p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2121                                                 unsigned long address)
2122 {
2123         return 0;
2124 }
2125 #else
2126 int __p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, unsigned long address);
2127 #endif
2128
2129 #if defined(__PAGETABLE_PUD_FOLDED) || !defined(CONFIG_MMU)
2130 static inline int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2131                                                 unsigned long address)
2132 {
2133         return 0;
2134 }
2135 static inline void mm_inc_nr_puds(struct mm_struct *mm) {}
2136 static inline void mm_dec_nr_puds(struct mm_struct *mm) {}
2137
2138 #else
2139 int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d, unsigned long address);
2140
2141 static inline void mm_inc_nr_puds(struct mm_struct *mm)
2142 {
2143         if (mm_pud_folded(mm))
2144                 return;
2145         atomic_long_add(PTRS_PER_PUD * sizeof(pud_t), &mm->pgtables_bytes);
2146 }
2147
2148 static inline void mm_dec_nr_puds(struct mm_struct *mm)
2149 {
2150         if (mm_pud_folded(mm))
2151                 return;
2152         atomic_long_sub(PTRS_PER_PUD * sizeof(pud_t), &mm->pgtables_bytes);
2153 }
2154 #endif
2155
2156 #if defined(__PAGETABLE_PMD_FOLDED) || !defined(CONFIG_MMU)
2157 static inline int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2158                                                 unsigned long address)
2159 {
2160         return 0;
2161 }
2162
2163 static inline void mm_inc_nr_pmds(struct mm_struct *mm) {}
2164 static inline void mm_dec_nr_pmds(struct mm_struct *mm) {}
2165
2166 #else
2167 int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address);
2168
2169 static inline void mm_inc_nr_pmds(struct mm_struct *mm)
2170 {
2171         if (mm_pmd_folded(mm))
2172                 return;
2173         atomic_long_add(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t), &mm->pgtables_bytes);
2174 }
2175
2176 static inline void mm_dec_nr_pmds(struct mm_struct *mm)
2177 {
2178         if (mm_pmd_folded(mm))
2179                 return;
2180         atomic_long_sub(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t), &mm->pgtables_bytes);
2181 }
2182 #endif
2183
2184 #ifdef CONFIG_MMU
2185 static inline void mm_pgtables_bytes_init(struct mm_struct *mm)
2186 {
2187         atomic_long_set(&mm->pgtables_bytes, 0);
2188 }
2189
2190 static inline unsigned long mm_pgtables_bytes(const struct mm_struct *mm)
2191 {
2192         return atomic_long_read(&mm->pgtables_bytes);
2193 }
2194
2195 static inline void mm_inc_nr_ptes(struct mm_struct *mm)
2196 {
2197         atomic_long_add(PTRS_PER_PTE * sizeof(pte_t), &mm->pgtables_bytes);
2198 }
2199
2200 static inline void mm_dec_nr_ptes(struct mm_struct *mm)
2201 {
2202         atomic_long_sub(PTRS_PER_PTE * sizeof(pte_t), &mm->pgtables_bytes);
2203 }
2204 #else
2205
2206 static inline void mm_pgtables_bytes_init(struct mm_struct *mm) {}
2207 static inline unsigned long mm_pgtables_bytes(const struct mm_struct *mm)
2208 {
2209         return 0;
2210 }
2211
2212 static inline void mm_inc_nr_ptes(struct mm_struct *mm) {}
2213 static inline void mm_dec_nr_ptes(struct mm_struct *mm) {}
2214 #endif
2215
2216 int __pte_alloc(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd);
2217 int __pte_alloc_kernel(pmd_t *pmd);
2218
2219 #if defined(CONFIG_MMU)
2220
2221 static inline p4d_t *p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2222                 unsigned long address)
2223 {
2224         return (unlikely(pgd_none(*pgd)) && __p4d_alloc(mm, pgd, address)) ?
2225                 NULL : p4d_offset(pgd, address);
2226 }
2227
2228 static inline pud_t *pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2229                 unsigned long address)
2230 {
2231         return (unlikely(p4d_none(*p4d)) && __pud_alloc(mm, p4d, address)) ?
2232                 NULL : pud_offset(p4d, address);
2233 }
2234
2235 static inline pmd_t *pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address)
2236 {
2237         return (unlikely(pud_none(*pud)) && __pmd_alloc(mm, pud, address))?
2238                 NULL: pmd_offset(pud, address);
2239 }
2240 #endif /* CONFIG_MMU */
2241
2242 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS
2243 #if ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
2244 void __init ptlock_cache_init(void);
2245 extern bool ptlock_alloc(struct page *page);
2246 extern void ptlock_free(struct page *page);
2247
2248 static inline spinlock_t *ptlock_ptr(struct page *page)
2249 {
2250         return page->ptl;
2251 }
2252 #else /* ALLOC_SPLIT_PTLOCKS */
2253 static inline void ptlock_cache_init(void)
2254 {
2255 }
2256
2257 static inline bool ptlock_alloc(struct page *page)
2258 {
2259         return true;
2260 }
2261
2262 static inline void ptlock_free(struct page *page)
2263 {
2264 }
2265
2266 static inline spinlock_t *ptlock_ptr(struct page *page)
2267 {
2268         return &page->ptl;
2269 }
2270 #endif /* ALLOC_SPLIT_PTLOCKS */
2271
2272 static inline spinlock_t *pte_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
2273 {
2274         return ptlock_ptr(pmd_page(*pmd));
2275 }
2276
2277 static inline bool ptlock_init(struct page *page)
2278 {
2279         /*
2280          * prep_new_page() initialize page->private (and therefore page->ptl)
2281          * with 0. Make sure nobody took it in use in between.
2282          *
2283          * It can happen if arch try to use slab for page table allocation:
2284          * slab code uses page->slab_cache, which share storage with page->ptl.
2285          */
2286         VM_BUG_ON_PAGE(*(unsigned long *)&page->ptl, page);
2287         if (!ptlock_alloc(page))
2288                 return false;
2289         spin_lock_init(ptlock_ptr(page));
2290         return true;
2291 }
2292
2293 #else   /* !USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS */
2294 /*
2295  * We use mm->page_table_lock to guard all pagetable pages of the mm.
2296  */
2297 static inline spinlock_t *pte_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
2298 {
2299         return &mm->page_table_lock;
2300 }
2301 static inline void ptlock_cache_init(void) {}
2302 static inline bool ptlock_init(struct page *page) { return true; }
2303 static inline void ptlock_free(struct page *page) {}
2304 #endif /* USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS */
2305
2306 static inline void pgtable_init(void)
2307 {
2308         ptlock_cache_init();
2309         pgtable_cache_init();
2310 }
2311
2312 static inline bool pgtable_pte_page_ctor(struct page *page)
2313 {
2314         if (!ptlock_init(page))
2315                 return false;
2316         __SetPageTable(page);
2317         inc_lruvec_page_state(page, NR_PAGETABLE);
2318         return true;
2319 }
2320
2321 static inline void pgtable_pte_page_dtor(struct page *page)
2322 {
2323         ptlock_free(page);
2324         __ClearPageTable(page);
2325         dec_lruvec_page_state(page, NR_PAGETABLE);
2326 }
2327
2328 #define pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, ptlp)     \
2329 ({                                                      \
2330         spinlock_t *__ptl = pte_lockptr(mm, pmd);       \
2331         pte_t *__pte = pte_offset_map(pmd, address);    \
2332         *(ptlp) = __ptl;                                \
2333         spin_lock(__ptl);                               \
2334         __pte;                                          \
2335 })
2336
2337 #define pte_unmap_unlock(pte, ptl)      do {            \
2338         spin_unlock(ptl);                               \
2339         pte_unmap(pte);                                 \
2340 } while (0)
2341
2342 #define pte_alloc(mm, pmd) (unlikely(pmd_none(*(pmd))) && __pte_alloc(mm, pmd))
2343
2344 #define pte_alloc_map(mm, pmd, address)                 \
2345         (pte_alloc(mm, pmd) ? NULL : pte_offset_map(pmd, address))
2346
2347 #define pte_alloc_map_lock(mm, pmd, address, ptlp)      \
2348         (pte_alloc(mm, pmd) ?                   \
2349                  NULL : pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, ptlp))
2350
2351 #define pte_alloc_kernel(pmd, address)                  \
2352         ((unlikely(pmd_none(*(pmd))) && __pte_alloc_kernel(pmd))? \
2353                 NULL: pte_offset_kernel(pmd, address))
2354
2355 #if USE_SPLIT_PMD_PTLOCKS
2356
2357 static struct page *pmd_to_page(pmd_t *pmd)
2358 {
2359         unsigned long mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
2360         return virt_to_page((void *)((unsigned long) pmd & mask));
2361 }
2362
2363 static inline spinlock_t *pmd_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
2364 {
2365         return ptlock_ptr(pmd_to_page(pmd));
2366 }
2367
2368 static inline bool pmd_ptlock_init(struct page *page)
2369 {
2370 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2371         page->pmd_huge_pte = NULL;
2372 #endif
2373         return ptlock_init(page);
2374 }
2375
2376 static inline void pmd_ptlock_free(struct page *page)
2377 {
2378 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2379         VM_BUG_ON_PAGE(page->pmd_huge_pte, page);
2380 #endif
2381         ptlock_free(page);
2382 }
2383
2384 #define pmd_huge_pte(mm, pmd) (pmd_to_page(pmd)->pmd_huge_pte)
2385
2386 #else
2387
2388 static inline spinlock_t *pmd_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
2389 {
2390         return &mm->page_table_lock;
2391 }
2392
2393 static inline bool pmd_ptlock_init(struct page *page) { return true; }
2394 static inline void pmd_ptlock_free(struct page *page) {}
2395
2396 #define pmd_huge_pte(mm, pmd) ((mm)->pmd_huge_pte)
2397
2398 #endif
2399
2400 static inline spinlock_t *pmd_lock(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
2401 {
2402         spinlock_t *ptl = pmd_lockptr(mm, pmd);
2403         spin_lock(ptl);
2404         return ptl;
2405 }
2406
2407 static inline bool pgtable_pmd_page_ctor(struct page *page)
2408 {
2409         if (!pmd_ptlock_init(page))
2410                 return false;
2411         __SetPageTable(page);
2412         inc_lruvec_page_state(page, NR_PAGETABLE);
2413         return true;
2414 }
2415
2416 static inline void pgtable_pmd_page_dtor(struct page *page)
2417 {
2418         pmd_ptlock_free(page);
2419         __ClearPageTable(page);
2420         dec_lruvec_page_state(page, NR_PAGETABLE);
2421 }
2422
2423 /*
2424  * No scalability reason to split PUD locks yet, but follow the same pattern
2425  * as the PMD locks to make it easier if we decide to.  The VM should not be
2426  * considered ready to switch to split PUD locks yet; there may be places
2427  * which need to be converted from page_table_lock.
2428  */
2429 static inline spinlock_t *pud_lockptr(struct mm_struct *mm, pud_t *pud)
2430 {
2431         return &mm->page_table_lock;
2432 }
2433
2434 static inline spinlock_t *pud_lock(struct mm_struct *mm, pud_t *pud)
2435 {
2436         spinlock_t *ptl = pud_lockptr(mm, pud);
2437
2438         spin_lock(ptl);
2439         return ptl;
2440 }
2441
2442 extern void __init pagecache_init(void);
2443 extern void __init free_area_init_memoryless_node(int nid);
2444 extern void free_initmem(void);
2445
2446 /*
2447  * Free reserved pages within range [PAGE_ALIGN(start), end & PAGE_MASK)
2448  * into the buddy system. The freed pages will be poisoned with pattern
2449  * "poison" if it's within range [0, UCHAR_MAX].
2450  * Return pages freed into the buddy system.
2451  */
2452 extern unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end,
2453                                         int poison, const char *s);
2454
2455 extern void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count);
2456 extern void mem_init_print_info(void);
2457
2458 extern void reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end);
2459
2460 /* Free the reserved page into the buddy system, so it gets managed. */
2461 static inline void free_reserved_page(struct page *page)
2462 {
2463         ClearPageReserved(page);
2464         init_page_count(page);
2465         __free_page(page);
2466         adjust_managed_page_count(page, 1);
2467 }
2468 #define free_highmem_page(page) free_reserved_page(page)
2469
2470 static inline void mark_page_reserved(struct page *page)
2471 {
2472         SetPageReserved(page);
2473         adjust_managed_page_count(page, -1);
2474 }
2475
2476 /*
2477  * Default method to free all the __init memory into the buddy system.
2478  * The freed pages will be poisoned with pattern "poison" if it's within
2479  * range [0, UCHAR_MAX].
2480  * Return pages freed into the buddy system.
2481  */
2482 static inline unsigned long free_initmem_default(int poison)
2483 {
2484         extern char __init_begin[], __init_end[];
2485
2486         return free_reserved_area(&__init_begin, &__init_end,
2487                                   poison, "unused kernel image (initmem)");
2488 }
2489
2490 static inline unsigned long get_num_physpages(void)
2491 {
2492         int nid;
2493         unsigned long phys_pages = 0;
2494
2495         for_each_online_node(nid)
2496                 phys_pages += node_present_pages(nid);
2497
2498         return phys_pages;
2499 }
2500
2501 /*
2502  * Using memblock node mappings, an architecture may initialise its
2503  * zones, allocate the backing mem_map and account for memory holes in an
2504  * architecture independent manner.
2505  *
2506  * An architecture is expected to register range of page frames backed by
2507  * physical memory with memblock_add[_node]() before calling
2508  * free_area_init() passing in the PFN each zone ends at. At a basic
2509  * usage, an architecture is expected to do something like
2510  *
2511  * unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = {max_dma, max_normal_pfn,
2512  *                                                       max_highmem_pfn};
2513  * for_each_valid_physical_page_range()
2514  *      memblock_add_node(base, size, nid, MEMBLOCK_NONE)
2515  * free_area_init(max_zone_pfns);
2516  */
2517 void free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn);
2518 unsigned long node_map_pfn_alignment(void);
2519 unsigned long __absent_pages_in_range(int nid, unsigned long start_pfn,
2520                                                 unsigned long end_pfn);
2521 extern unsigned long absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
2522                                                 unsigned long end_pfn);
2523 extern void get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
2524                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn);
2525 extern unsigned long find_min_pfn_with_active_regions(void);
2526
2527 #ifndef CONFIG_NUMA
2528 static inline int early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
2529 {
2530         return 0;
2531 }
2532 #else
2533 /* please see mm/page_alloc.c */
2534 extern int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn);
2535 #endif
2536
2537 extern void set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve);
2538 extern void memmap_init_range(unsigned long, int, unsigned long,
2539                 unsigned long, unsigned long, enum meminit_context,
2540                 struct vmem_altmap *, int migratetype);
2541 extern void setup_per_zone_wmarks(void);
2542 extern void calculate_min_free_kbytes(void);
2543 extern int __meminit init_per_zone_wmark_min(void);
2544 extern void mem_init(void);
2545 extern void __init mmap_init(void);
2546 extern void show_mem(unsigned int flags, nodemask_t *nodemask);
2547 extern long si_mem_available(void);
2548 extern void si_meminfo(struct sysinfo * val);
2549 extern void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid);
2550 #ifdef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
2551 extern unsigned long arch_reserved_kernel_pages(void);
2552 #endif
2553
2554 extern __printf(3, 4)
2555 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...);
2556
2557 extern void setup_per_cpu_pageset(void);
2558
2559 /* page_alloc.c */
2560 extern int min_free_kbytes;
2561 extern int watermark_boost_factor;
2562 extern int watermark_scale_factor;
2563 extern bool arch_has_descending_max_zone_pfns(void);
2564
2565 /* nommu.c */
2566 extern atomic_long_t mmap_pages_allocated;
2567 extern int nommu_shrink_inode_mappings(struct inode *, size_t, size_t);
2568
2569 /* interval_tree.c */
2570 void vma_interval_tree_insert(struct vm_area_struct *node,
2571                               struct rb_root_cached *root);
2572 void vma_interval_tree_insert_after(struct vm_area_struct *node,
2573                                     struct vm_area_struct *prev,
2574                                     struct rb_root_cached *root);
2575 void vma_interval_tree_remove(struct vm_area_struct *node,
2576                               struct rb_root_cached *root);
2577 struct vm_area_struct *vma_interval_tree_iter_first(struct rb_root_cached *root,
2578                                 unsigned long start, unsigned long last);
2579 struct vm_area_struct *vma_interval_tree_iter_next(struct vm_area_struct *node,
2580                                 unsigned long start, unsigned long last);
2581
2582 #define vma_interval_tree_foreach(vma, root, start, last)               \
2583         for (vma = vma_interval_tree_iter_first(root, start, last);     \
2584              vma; vma = vma_interval_tree_iter_next(vma, start, last))
2585
2586 void anon_vma_interval_tree_insert(struct anon_vma_chain *node,
2587                                    struct rb_root_cached *root);
2588 void anon_vma_interval_tree_remove(struct anon_vma_chain *node,
2589                                    struct rb_root_cached *root);
2590 struct anon_vma_chain *
2591 anon_vma_interval_tree_iter_first(struct rb_root_cached *root,
2592                                   unsigned long start, unsigned long last);
2593 struct anon_vma_chain *anon_vma_interval_tree_iter_next(
2594         struct anon_vma_chain *node, unsigned long start, unsigned long last);
2595 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM_RB
2596 void anon_vma_interval_tree_verify(struct anon_vma_chain *node);
2597 #endif
2598
2599 #define anon_vma_interval_tree_foreach(avc, root, start, last)           \
2600         for (avc = anon_vma_interval_tree_iter_first(root, start, last); \
2601              avc; avc = anon_vma_interval_tree_iter_next(avc, start, last))
2602
2603 /* mmap.c */
2604 extern int __vm_enough_memory(struct mm_struct *mm, long pages, int cap_sys_admin);
2605 extern int __vma_adjust(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
2606         unsigned long end, pgoff_t pgoff, struct vm_area_struct *insert,
2607         struct vm_area_struct *expand);
2608 static inline int vma_adjust(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
2609         unsigned long end, pgoff_t pgoff, struct vm_area_struct *insert)
2610 {
2611         return __vma_adjust(vma, start, end, pgoff, insert, NULL);
2612 }
2613 extern struct vm_area_struct *vma_merge(struct mm_struct *,
2614         struct vm_area_struct *prev, unsigned long addr, unsigned long end,
2615         unsigned long vm_flags, struct anon_vma *, struct file *, pgoff_t,
2616         struct mempolicy *, struct vm_userfaultfd_ctx, const char *);
2617 extern struct anon_vma *find_mergeable_anon_vma(struct vm_area_struct *);
2618 extern int __split_vma(struct mm_struct *, struct vm_area_struct *,
2619         unsigned long addr, int new_below);
2620 extern int split_vma(struct mm_struct *, struct vm_area_struct *,
2621         unsigned long addr, int new_below);
2622 extern int insert_vm_struct(struct mm_struct *, struct vm_area_struct *);
2623 extern void __vma_link_rb(struct mm_struct *, struct vm_area_struct *,
2624         struct rb_node **, struct rb_node *);
2625 extern void unlink_file_vma(struct vm_area_struct *);
2626 extern struct vm_area_struct *copy_vma(struct vm_area_struct **,
2627         unsigned long addr, unsigned long len, pgoff_t pgoff,
2628         bool *need_rmap_locks);
2629 extern void exit_mmap(struct mm_struct *);
2630
2631 static inline int check_data_rlimit(unsigned long rlim,
2632                                     unsigned long new,
2633                                     unsigned long start,
2634                                     unsigned long end_data,
2635                                     unsigned long start_data)
2636 {
2637         if (rlim < RLIM_INFINITY) {
2638                 if (((new - start) + (end_data - start_data)) > rlim)
2639                         return -ENOSPC;
2640         }
2641
2642         return 0;
2643 }
2644
2645 extern int mm_take_all_locks(struct mm_struct *mm);
2646 extern void mm_drop_all_locks(struct mm_struct *mm);
2647
2648 extern int set_mm_exe_file(struct mm_struct *mm, struct file *new_exe_file);
2649 extern int replace_mm_exe_file(struct mm_struct *mm, struct file *new_exe_file);
2650 extern struct file *get_mm_exe_file(struct mm_struct *mm);
2651 extern struct file *get_task_exe_file(struct task_struct *task);
2652
2653 extern bool may_expand_vm(struct mm_struct *, vm_flags_t, unsigned long npages);
2654 extern void vm_stat_account(struct mm_struct *, vm_flags_t, long npages);
2655
2656 extern bool vma_is_special_mapping(const struct vm_area_struct *vma,
2657                                    const struct vm_special_mapping *sm);
2658 extern struct vm_area_struct *_install_special_mapping(struct mm_struct *mm,
2659                                    unsigned long addr, unsigned long len,
2660                                    unsigned long flags,
2661                                    const struct vm_special_mapping *spec);
2662 /* This is an obsolete alternative to _install_special_mapping. */
2663 extern int install_special_mapping(struct mm_struct *mm,
2664                                    unsigned long addr, unsigned long len,
2665                                    unsigned long flags, struct page **pages);
2666
2667 unsigned long randomize_stack_top(unsigned long stack_top);
2668
2669 extern unsigned long get_unmapped_area(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
2670
2671 extern unsigned long mmap_region(struct file *file, unsigned long addr,
2672         unsigned long len, vm_flags_t vm_flags, unsigned long pgoff,
2673         struct list_head *uf);
2674 extern unsigned long do_mmap(struct file *file, unsigned long addr,
2675         unsigned long len, unsigned long prot, unsigned long flags,
2676         unsigned long pgoff, unsigned long *populate, struct list_head *uf);
2677 extern int __do_munmap(struct mm_struct *, unsigned long, size_t,
2678                        struct list_head *uf, bool downgrade);
2679 extern int do_munmap(struct mm_struct *, unsigned long, size_t,
2680                      struct list_head *uf);
2681 extern int do_madvise(struct mm_struct *mm, unsigned long start, size_t len_in, int behavior);
2682
2683 #ifdef CONFIG_MMU
2684 extern int __mm_populate(unsigned long addr, unsigned long len,
2685                          int ignore_errors);
2686 static inline void mm_populate(unsigned long addr, unsigned long len)
2687 {
2688         /* Ignore errors */
2689         (void) __mm_populate(addr, len, 1);
2690 }
2691 #else
2692 static inline void mm_populate(unsigned long addr, unsigned long len) {}
2693 #endif
2694
2695 /* These take the mm semaphore themselves */
2696 extern int __must_check vm_brk(unsigned long, unsigned long);
2697 extern int __must_check vm_brk_flags(unsigned long, unsigned long, unsigned long);
2698 extern int vm_munmap(unsigned long, size_t);
2699 extern unsigned long __must_check vm_mmap(struct file *, unsigned long,
2700         unsigned long, unsigned long,
2701         unsigned long, unsigned long);
2702
2703 struct vm_unmapped_area_info {
2704 #define VM_UNMAPPED_AREA_TOPDOWN 1
2705         unsigned long flags;
2706         unsigned long length;
2707         unsigned long low_limit;
2708         unsigned long high_limit;
2709         unsigned long align_mask;
2710         unsigned long align_offset;
2711 };
2712
2713 extern unsigned long vm_unmapped_area(struct vm_unmapped_area_info *info);
2714
2715 /* truncate.c */
2716 extern void truncate_inode_pages(struct address_space *, loff_t);
2717 extern void truncate_inode_pages_range(struct address_space *,
2718                                        loff_t lstart, loff_t lend);
2719 extern void truncate_inode_pages_final(struct address_space *);
2720
2721 /* generic vm_area_ops exported for stackable file systems */
2722 extern vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf);
2723 extern vm_fault_t filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
2724                 pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff);
2725 extern vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf);
2726
2727 extern unsigned long stack_guard_gap;
2728 /* Generic expand stack which grows the stack according to GROWS{UP,DOWN} */
2729 extern int expand_stack(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address);
2730
2731 /* CONFIG_STACK_GROWSUP still needs to grow downwards at some places */
2732 extern int expand_downwards(struct vm_area_struct *vma,
2733                 unsigned long address);
2734 #if VM_GROWSUP
2735 extern int expand_upwards(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address);
2736 #else
2737   #define expand_upwards(vma, address) (0)
2738 #endif
2739
2740 /* Look up the first VMA which satisfies  addr < vm_end,  NULL if none. */
2741 extern struct vm_area_struct * find_vma(struct mm_struct * mm, unsigned long addr);
2742 extern struct vm_area_struct * find_vma_prev(struct mm_struct * mm, unsigned long addr,
2743                                              struct vm_area_struct **pprev);
2744
2745 /**
2746  * find_vma_intersection() - Look up the first VMA which intersects the interval
2747  * @mm: The process address space.
2748  * @start_addr: The inclusive start user address.
2749  * @end_addr: The exclusive end user address.
2750  *
2751  * Returns: The first VMA within the provided range, %NULL otherwise.  Assumes
2752  * start_addr < end_addr.
2753  */
2754 static inline
2755 struct vm_area_struct *find_vma_intersection(struct mm_struct *mm,
2756                                              unsigned long start_addr,
2757                                              unsigned long end_addr)
2758 {
2759         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, start_addr);
2760
2761         if (vma && end_addr <= vma->vm_start)
2762                 vma = NULL;
2763         return vma;
2764 }
2765
2766 /**
2767  * vma_lookup() - Find a VMA at a specific address
2768  * @mm: The process address space.
2769  * @addr: The user address.
2770  *
2771  * Return: The vm_area_struct at the given address, %NULL otherwise.
2772  */
2773 static inline
2774 struct vm_area_struct *vma_lookup(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
2775 {
2776         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, addr);
2777
2778         if (vma && addr < vma->vm_start)
2779                 vma = NULL;
2780
2781         return vma;
2782 }
2783
2784 static inline unsigned long vm_start_gap(struct vm_area_struct *vma)
2785 {
2786         unsigned long vm_start = vma->vm_start;
2787
2788         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN) {
2789                 vm_start -= stack_guard_gap;
2790                 if (vm_start > vma->vm_start)
2791                         vm_start = 0;
2792         }
2793         return vm_start;
2794 }
2795
2796 static inline unsigned long vm_end_gap(struct vm_area_struct *vma)
2797 {
2798         unsigned long vm_end = vma->vm_end;
2799
2800         if (vma->vm_flags & VM_GROWSUP) {
2801                 vm_end += stack_guard_gap;
2802                 if (vm_end < vma->vm_end)
2803                         vm_end = -PAGE_SIZE;
2804         }
2805         return vm_end;
2806 }
2807
2808 static inline unsigned long vma_pages(struct vm_area_struct *vma)
2809 {
2810         return (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
2811 }
2812
2813 /* Look up the first VMA which exactly match the interval vm_start ... vm_end */
2814 static inline struct vm_area_struct *find_exact_vma(struct mm_struct *mm,
2815                                 unsigned long vm_start, unsigned long vm_end)
2816 {
2817         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, vm_start);
2818
2819         if (vma && (vma->vm_start != vm_start || vma->vm_end != vm_end))
2820                 vma = NULL;
2821
2822         return vma;
2823 }
2824
2825 static inline bool range_in_vma(struct vm_area_struct *vma,
2826                                 unsigned long start, unsigned long end)
2827 {
2828         return (vma && vma->vm_start <= start && end <= vma->vm_end);
2829 }
2830
2831 #ifdef CONFIG_MMU
2832 pgprot_t vm_get_page_prot(unsigned long vm_flags);
2833 void vma_set_page_prot(struct vm_area_struct *vma);
2834 #else
2835 static inline pgprot_t vm_get_page_prot(unsigned long vm_flags)
2836 {
2837         return __pgprot(0);
2838 }
2839 static inline void vma_set_page_prot(struct vm_area_struct *vma)
2840 {
2841         vma->vm_page_prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
2842 }
2843 #endif
2844
2845 void vma_set_file(struct vm_area_struct *vma, struct file *file);
2846
2847 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2848 unsigned long change_prot_numa(struct vm_area_struct *vma,
2849                         unsigned long start, unsigned long end);
2850 #endif
2851
2852 struct vm_area_struct *find_extend_vma(struct mm_struct *, unsigned long addr);
2853 int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *, unsigned long addr,
2854                         unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t);
2855 int remap_pfn_range_notrack(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2856                 unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot);
2857 int vm_insert_page(struct vm_area_struct *, unsigned long addr, struct page *);
2858 int vm_insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2859                         struct page **pages, unsigned long *num);
2860 int vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2861                                 unsigned long num);
2862 int vm_map_pages_zero(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
2863                                 unsigned long num);
2864 vm_fault_t vmf_insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2865                         unsigned long pfn);
2866 vm_fault_t vmf_insert_pfn_prot(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2867                         unsigned long pfn, pgprot_t pgprot);
2868 vm_fault_t vmf_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2869                         pfn_t pfn);
2870 vm_fault_t vmf_insert_mixed_prot(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2871                         pfn_t pfn, pgprot_t pgprot);
2872 vm_fault_t vmf_insert_mixed_mkwrite(struct vm_area_struct *vma,
2873                 unsigned long addr, pfn_t pfn);
2874 int vm_iomap_memory(struct vm_area_struct *vma, phys_addr_t start, unsigned long len);
2875
2876 static inline vm_fault_t vmf_insert_page(struct vm_area_struct *vma,
2877                                 unsigned long addr, struct page *page)
2878 {
2879         int err = vm_insert_page(vma, addr, page);
2880
2881         if (err == -ENOMEM)
2882                 return VM_FAULT_OOM;
2883         if (err < 0 && err != -EBUSY)
2884                 return VM_FAULT_SIGBUS;
2885
2886         return VM_FAULT_NOPAGE;
2887 }
2888
2889 #ifndef io_remap_pfn_range
2890 static inline int io_remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2891                                      unsigned long addr, unsigned long pfn,
2892                                      unsigned long size, pgprot_t prot)
2893 {
2894         return remap_pfn_range(vma, addr, pfn, size, pgprot_decrypted(prot));
2895 }
2896 #endif
2897
2898 static inline vm_fault_t vmf_error(int err)
2899 {
2900         if (err == -ENOMEM)
2901                 return VM_FAULT_OOM;
2902         return VM_FAULT_SIGBUS;
2903 }
2904
2905 struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2906                          unsigned int foll_flags);
2907
2908 #define FOLL_WRITE      0x01    /* check pte is writable */
2909 #define FOLL_TOUCH      0x02    /* mark page accessed */
2910 #define FOLL_GET        0x04    /* do get_page on page */
2911 #define FOLL_DUMP       0x08    /* give error on hole if it would be zero */
2912 #define FOLL_FORCE      0x10    /* get_user_pages read/write w/o permission */
2913 #define FOLL_NOWAIT     0x20    /* if a disk transfer is needed, start the IO
2914                                  * and return without waiting upon it */
2915 #define FOLL_POPULATE   0x40    /* fault in pages (with FOLL_MLOCK) */
2916 #define FOLL_NOFAULT    0x80    /* do not fault in pages */
2917 #define FOLL_HWPOISON   0x100   /* check page is hwpoisoned */
2918 #define FOLL_NUMA       0x200   /* force NUMA hinting page fault */
2919 #define FOLL_MIGRATION  0x400   /* wait for page to replace migration entry */
2920 #define FOLL_TRIED      0x800   /* a retry, previous pass started an IO */
2921 #define FOLL_MLOCK      0x1000  /* lock present pages */
2922 #define FOLL_REMOTE     0x2000  /* we are working on non-current tsk/mm */
2923 #define FOLL_COW        0x4000  /* internal GUP flag */
2924 #define FOLL_ANON       0x8000  /* don't do file mappings */
2925 #define FOLL_LONGTERM   0x10000 /* mapping lifetime is indefinite: see below */
2926 #define FOLL_SPLIT_PMD  0x20000 /* split huge pmd before returning */
2927 #define FOLL_PIN        0x40000 /* pages must be released via unpin_user_page */
2928 #define FOLL_FAST_ONLY  0x80000 /* gup_fast: prevent fall-back to slow gup */
2929
2930 /*
2931  * FOLL_PIN and FOLL_LONGTERM may be used in various combinations with each
2932  * other. Here is what they mean, and how to use them:
2933  *
2934  * FOLL_LONGTERM indicates that the page will be held for an indefinite time
2935  * period _often_ under userspace control.  This is in contrast to
2936  * iov_iter_get_pages(), whose usages are transient.
2937  *
2938  * FIXME: For pages which are part of a filesystem, mappings are subject to the
2939  * lifetime enforced by the filesystem and we need guarantees that longterm
2940  * users like RDMA and V4L2 only establish mappings which coordinate usage with
2941  * the filesystem.  Ideas for this coordination include revoking the longterm
2942  * pin, delaying writeback, bounce buffer page writeback, etc.  As FS DAX was
2943  * added after the problem with filesystems was found FS DAX VMAs are
2944  * specifically failed.  Filesystem pages are still subject to bugs and use of
2945  * FOLL_LONGTERM should be avoided on those pages.
2946  *
2947  * FIXME: Also NOTE that FOLL_LONGTERM is not supported in every GUP call.
2948  * Currently only get_user_pages() and get_user_pages_fast() support this flag
2949  * and calls to get_user_pages_[un]locked are specifically not allowed.  This
2950  * is due to an incompatibility with the FS DAX check and
2951  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY.
2952  *
2953  * In the CMA case: long term pins in a CMA region would unnecessarily fragment
2954  * that region.  And so, CMA attempts to migrate the page before pinning, when
2955  * FOLL_LONGTERM is specified.
2956  *
2957  * FOLL_PIN indicates that a special kind of tracking (not just page->_refcount,
2958  * but an additional pin counting system) will be invoked. This is intended for
2959  * anything that gets a page reference and then touches page data (for example,
2960  * Direct IO). This lets the filesystem know that some non-file-system entity is
2961  * potentially changing the pages' data. In contrast to FOLL_GET (whose pages
2962  * are released via put_page()), FOLL_PIN pages must be released, ultimately, by
2963  * a call to unpin_user_page().
2964  *
2965  * FOLL_PIN is similar to FOLL_GET: both of these pin pages. They use different
2966  * and separate refcounting mechanisms, however, and that means that each has
2967  * its own acquire and release mechanisms:
2968  *
2969  *     FOLL_GET: get_user_pages*() to acquire, and put_page() to release.
2970  *
2971  *     FOLL_PIN: pin_user_pages*() to acquire, and unpin_user_pages to release.
2972  *
2973  * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive for a given function call.
2974  * (The underlying pages may experience both FOLL_GET-based and FOLL_PIN-based
2975  * calls applied to them, and that's perfectly OK. This is a constraint on the
2976  * callers, not on the pages.)
2977  *
2978  * FOLL_PIN should be set internally by the pin_user_pages*() APIs, never
2979  * directly by the caller. That's in order to help avoid mismatches when
2980  * releasing pages: get_user_pages*() pages must be released via put_page(),
2981  * while pin_user_pages*() pages must be released via unpin_user_page().
2982  *
2983  * Please see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for more information.
2984  */
2985
2986 static inline int vm_fault_to_errno(vm_fault_t vm_fault, int foll_flags)
2987 {
2988         if (vm_fault & VM_FAULT_OOM)
2989                 return -ENOMEM;
2990         if (vm_fault & (VM_FAULT_HWPOISON | VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
2991                 return (foll_flags & FOLL_HWPOISON) ? -EHWPOISON : -EFAULT;
2992         if (vm_fault & (VM_FAULT_SIGBUS | VM_FAULT_SIGSEGV))
2993                 return -EFAULT;
2994         return 0;
2995 }
2996
2997 typedef int (*pte_fn_t)(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data);
2998 extern int apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
2999                                unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data);
3000 extern int apply_to_existing_page_range(struct mm_struct *mm,
3001                                    unsigned long address, unsigned long size,
3002                                    pte_fn_t fn, void *data);
3003
3004 extern void init_mem_debugging_and_hardening(void);
3005 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
3006 extern void __kernel_poison_pages(struct page *page, int numpages);
3007 extern void __kernel_unpoison_pages(struct page *page, int numpages);
3008 extern bool _page_poisoning_enabled_early;
3009 DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(_page_poisoning_enabled);
3010 static inline bool page_poisoning_enabled(void)
3011 {
3012         return _page_poisoning_enabled_early;
3013 }
3014 /*
3015  * For use in fast paths after init_mem_debugging() has run, or when a
3016  * false negative result is not harmful when called too early.
3017  */
3018 static inline bool page_poisoning_enabled_static(void)
3019 {
3020         return static_branch_unlikely(&_page_poisoning_enabled);
3021 }
3022 static inline void kernel_poison_pages(struct page *page, int numpages)
3023 {
3024         if (page_poisoning_enabled_static())
3025                 __kernel_poison_pages(page, numpages);
3026 }
3027 static inline void kernel_unpoison_pages(struct page *page, int numpages)
3028 {
3029         if (page_poisoning_enabled_static())
3030                 __kernel_unpoison_pages(page, numpages);
3031 }
3032 #else
3033 static inline bool page_poisoning_enabled(void) { return false; }
3034 static inline bool page_poisoning_enabled_static(void) { return false; }
3035 static inline void __kernel_poison_pages(struct page *page, int nunmpages) { }
3036 static inline void kernel_poison_pages(struct page *page, int numpages) { }
3037 static inline void kernel_unpoison_pages(struct page *page, int numpages) { }
3038 #endif
3039
3040 DECLARE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
3041 static inline bool want_init_on_alloc(gfp_t flags)
3042 {
3043         if (static_branch_maybe(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON,
3044                                 &init_on_alloc))
3045                 return true;
3046         return flags & __GFP_ZERO;
3047 }
3048
3049 DECLARE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
3050 static inline bool want_init_on_free(void)
3051 {
3052         return static_branch_maybe(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON,
3053                                    &init_on_free);
3054 }
3055
3056 extern bool _debug_pagealloc_enabled_early;
3057 DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
3058
3059 static inline bool debug_pagealloc_enabled(void)
3060 {
3061         return IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
3062                 _debug_pagealloc_enabled_early;
3063 }
3064
3065 /*
3066  * For use in fast paths after init_debug_pagealloc() has run, or when a
3067  * false negative result is not harmful when called too early.
3068  */
3069 static inline bool debug_pagealloc_enabled_static(void)
3070 {
3071         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC))
3072                 return false;
3073
3074         return static_branch_unlikely(&_debug_pagealloc_enabled);
3075 }
3076
3077 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3078 /*
3079  * To support DEBUG_PAGEALLOC architecture must ensure that
3080  * __kernel_map_pages() never fails
3081  */
3082 extern void __kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable);
3083
3084 static inline void debug_pagealloc_map_pages(struct page *page, int numpages)
3085 {
3086         if (debug_pagealloc_enabled_static())
3087                 __kernel_map_pages(page, numpages, 1);
3088 }
3089
3090 static inline void debug_pagealloc_unmap_pages(struct page *page, int numpages)
3091 {
3092         if (debug_pagealloc_enabled_static())
3093                 __kernel_map_pages(page, numpages, 0);
3094 }
3095 #else   /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
3096 static inline void debug_pagealloc_map_pages(struct page *page, int numpages) {}
3097 static inline void debug_pagealloc_unmap_pages(struct page *page, int numpages) {}
3098 #endif  /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
3099
3100 #ifdef __HAVE_ARCH_GATE_AREA
3101 extern struct vm_area_struct *get_gate_vma(struct mm_struct *mm);
3102 extern int in_gate_area_no_mm(unsigned long addr);
3103 extern int in_gate_area(struct mm_struct *mm, unsigned long addr);
3104 #else
3105 static inline struct vm_area_struct *get_gate_vma(struct mm_struct *mm)
3106 {
3107         return NULL;
3108 }
3109 static inline int in_gate_area_no_mm(unsigned long addr) { return 0; }
3110 static inline int in_gate_area(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
3111 {
3112         return 0;
3113 }
3114 #endif  /* __HAVE_ARCH_GATE_AREA */
3115
3116 extern bool process_shares_mm(struct task_struct *p, struct mm_struct *mm);
3117
3118 #ifdef CONFIG_SYSCTL
3119 extern int sysctl_drop_caches;
3120 int drop_caches_sysctl_handler(struct ctl_table *, int, void *, size_t *,
3121                 loff_t *);
3122 #endif
3123
3124 void drop_slab(void);
3125 void drop_slab_node(int nid);
3126
3127 #ifndef CONFIG_MMU
3128 #define randomize_va_space 0
3129 #else
3130 extern int randomize_va_space;
3131 #endif
3132
3133 const char * arch_vma_name(struct vm_area_struct *vma);
3134 #ifdef CONFIG_MMU
3135 void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long rip);
3136 #else
3137 static inline void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long rip)
3138 {
3139 }
3140 #endif
3141
3142 int vmemmap_remap_free(unsigned long start, unsigned long end,
3143                        unsigned long reuse);
3144 int vmemmap_remap_alloc(unsigned long start, unsigned long end,
3145                         unsigned long reuse, gfp_t gfp_mask);
3146
3147 void *sparse_buffer_alloc(unsigned long size);
3148 struct page * __populate_section_memmap(unsigned long pfn,
3149                 unsigned long nr_pages, int nid, struct vmem_altmap *altmap);
3150 pgd_t *vmemmap_pgd_populate(unsigned long addr, int node);
3151 p4d_t *vmemmap_p4d_populate(pgd_t *pgd, unsigned long addr, int node);
3152 pud_t *vmemmap_pud_populate(p4d_t *p4d, unsigned long addr, int node);
3153 pmd_t *vmemmap_pmd_populate(pud_t *pud, unsigned long addr, int node);
3154 pte_t *vmemmap_pte_populate(pmd_t *pmd, unsigned long addr, int node,
3155                             struct vmem_altmap *altmap);
3156 void *vmemmap_alloc_block(unsigned long size, int node);
3157 struct vmem_altmap;
3158 void *vmemmap_alloc_block_buf(unsigned long size, int node,
3159                               struct vmem_altmap *altmap);
3160 void vmemmap_verify(pte_t *, int, unsigned long, unsigned long);
3161 int vmemmap_populate_basepages(unsigned long start, unsigned long end,
3162                                int node, struct vmem_altmap *altmap);
3163 int vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
3164                 struct vmem_altmap *altmap);
3165 void vmemmap_populate_print_last(void);
3166 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3167 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
3168                 struct vmem_altmap *altmap);
3169 #endif
3170 void register_page_bootmem_memmap(unsigned long section_nr, struct page *map,
3171                                   unsigned long nr_pages);
3172
3173 enum mf_flags {
3174         MF_COUNT_INCREASED = 1 << 0,
3175         MF_ACTION_REQUIRED = 1 << 1,
3176         MF_MUST_KILL = 1 << 2,
3177         MF_SOFT_OFFLINE = 1 << 3,
3178 };
3179 extern int memory_failure(unsigned long pfn, int flags);
3180 extern void memory_failure_queue(unsigned long pfn, int flags);
3181 extern void memory_failure_queue_kick(int cpu);
3182 extern int unpoison_memory(unsigned long pfn);
3183 extern int sysctl_memory_failure_early_kill;
3184 extern int sysctl_memory_failure_recovery;
3185 extern void shake_page(struct page *p);
3186 extern atomic_long_t num_poisoned_pages __read_mostly;
3187 extern int soft_offline_page(unsigned long pfn, int flags);
3188
3189
3190 /*
3191  * Error handlers for various types of pages.
3192  */
3193 enum mf_result {
3194         MF_IGNORED,     /* Error: cannot be handled */
3195         MF_FAILED,      /* Error: handling failed */
3196         MF_DELAYED,     /* Will be handled later */
3197         MF_RECOVERED,   /* Successfully recovered */
3198 };
3199
3200 enum mf_action_page_type {
3201         MF_MSG_KERNEL,
3202         MF_MSG_KERNEL_HIGH_ORDER,
3203         MF_MSG_SLAB,
3204         MF_MSG_DIFFERENT_COMPOUND,
3205         MF_MSG_POISONED_HUGE,
3206         MF_MSG_HUGE,
3207         MF_MSG_FREE_HUGE,
3208         MF_MSG_NON_PMD_HUGE,
3209         MF_MSG_UNMAP_FAILED,
3210         MF_MSG_DIRTY_SWAPCACHE,
3211         MF_MSG_CLEAN_SWAPCACHE,
3212         MF_MSG_DIRTY_MLOCKED_LRU,
3213         MF_MSG_CLEAN_MLOCKED_LRU,
3214         MF_MSG_DIRTY_UNEVICTABLE_LRU,
3215         MF_MSG_CLEAN_UNEVICTABLE_LRU,
3216         MF_MSG_DIRTY_LRU,
3217         MF_MSG_CLEAN_LRU,
3218         MF_MSG_TRUNCATED_LRU,
3219         MF_MSG_BUDDY,
3220         MF_MSG_BUDDY_2ND,
3221         MF_MSG_DAX,
3222         MF_MSG_UNSPLIT_THP,
3223         MF_MSG_UNKNOWN,
3224 };
3225
3226 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_HUGETLBFS)
3227 extern void clear_huge_page(struct page *page,
3228                             unsigned long addr_hint,
3229                             unsigned int pages_per_huge_page);
3230 extern void copy_user_huge_page(struct page *dst, struct page *src,
3231                                 unsigned long addr_hint,
3232                                 struct vm_area_struct *vma,
3233                                 unsigned int pages_per_huge_page);
3234 extern long copy_huge_page_from_user(struct page *dst_page,
3235                                 const void __user *usr_src,
3236                                 unsigned int pages_per_huge_page,
3237                                 bool allow_pagefault);
3238
3239 /**
3240  * vma_is_special_huge - Are transhuge page-table entries considered special?
3241  * @vma: Pointer to the struct vm_area_struct to consider
3242  *
3243  * Whether transhuge page-table entries are considered "special" following
3244  * the definition in vm_normal_page().
3245  *
3246  * Return: true if transhuge page-table entries should be considered special,
3247  * false otherwise.
3248  */
3249 static inline bool vma_is_special_huge(const struct vm_area_struct *vma)
3250 {
3251         return vma_is_dax(vma) || (vma->vm_file &&
3252                                    (vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP)));
3253 }
3254
3255 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE || CONFIG_HUGETLBFS */
3256
3257 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3258 extern unsigned int _debug_guardpage_minorder;
3259 DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
3260
3261 static inline unsigned int debug_guardpage_minorder(void)
3262 {
3263         return _debug_guardpage_minorder;
3264 }
3265
3266 static inline bool debug_guardpage_enabled(void)
3267 {
3268         return static_branch_unlikely(&_debug_guardpage_enabled);
3269 }
3270
3271 static inline bool page_is_guard(struct page *page)
3272 {
3273         if (!debug_guardpage_enabled())
3274                 return false;
3275
3276         return PageGuard(page);
3277 }
3278 #else
3279 static inline unsigned int debug_guardpage_minorder(void) { return 0; }
3280 static inline bool debug_guardpage_enabled(void) { return false; }
3281 static inline bool page_is_guard(struct page *page) { return false; }
3282 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
3283
3284 #if MAX_NUMNODES > 1
3285 void __init setup_nr_node_ids(void);
3286 #else
3287 static inline void setup_nr_node_ids(void) {}
3288 #endif
3289
3290 extern int memcmp_pages(struct page *page1, struct page *page2);
3291
3292 static inline int pages_identical(struct page *page1, struct page *page2)
3293 {
3294         return !memcmp_pages(page1, page2);
3295 }
3296
3297 #ifdef CONFIG_MAPPING_DIRTY_HELPERS
3298 unsigned long clean_record_shared_mapping_range(struct address_space *mapping,
3299                                                 pgoff_t first_index, pgoff_t nr,
3300                                                 pgoff_t bitmap_pgoff,
3301                                                 unsigned long *bitmap,
3302                                                 pgoff_t *start,
3303                                                 pgoff_t *end);
3304
3305 unsigned long wp_shared_mapping_range(struct address_space *mapping,
3306                                       pgoff_t first_index, pgoff_t nr);
3307 #endif
3308
3309 extern int sysctl_nr_trim_pages;
3310
3311 #ifdef CONFIG_PRINTK
3312 void mem_dump_obj(void *object);
3313 #else
3314 static inline void mem_dump_obj(void *object) {}
3315 #endif
3316
3317 /**
3318  * seal_check_future_write - Check for F_SEAL_FUTURE_WRITE flag and handle it
3319  * @seals: the seals to check
3320  * @vma: the vma to operate on
3321  *
3322  * Check whether F_SEAL_FUTURE_WRITE is set; if so, do proper check/handling on
3323  * the vma flags.  Return 0 if check pass, or <0 for errors.
3324  */
3325 static inline int seal_check_future_write(int seals, struct vm_area_struct *vma)
3326 {
3327         if (seals & F_SEAL_FUTURE_WRITE) {
3328                 /*
3329                  * New PROT_WRITE and MAP_SHARED mmaps are not allowed when
3330                  * "future write" seal active.
3331                  */
3332                 if ((vma->vm_flags & VM_SHARED) && (vma->vm_flags & VM_WRITE))
3333                         return -EPERM;
3334
3335                 /*
3336                  * Since an F_SEAL_FUTURE_WRITE sealed memfd can be mapped as
3337                  * MAP_SHARED and read-only, take care to not allow mprotect to
3338                  * revert protections on such mappings. Do this only for shared
3339                  * mappings. For private mappings, don't need to mask
3340                  * VM_MAYWRITE as we still want them to be COW-writable.
3341                  */
3342                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
3343                         vma->vm_flags &= ~(VM_MAYWRITE);
3344         }
3345
3346         return 0;
3347 }
3348
3349 #ifdef CONFIG_ANON_VMA_NAME
3350 int madvise_set_anon_name(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
3351                           unsigned long len_in, const char *name);
3352 #else
3353 static inline int
3354 madvise_set_anon_name(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
3355                       unsigned long len_in, const char *name) {
3356         return 0;
3357 }
3358 #endif
3359
3360 #endif /* __KERNEL__ */
3361 #endif /* _LINUX_MM_H */