fa538feaa8d953900bfef37e68e10f72a98141cb
[linux-2.6-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 #include <linux/mmdebug.h>
7 #include <linux/gfp.h>
8 #include <linux/pgalloc_tag.h>
9 #include <linux/bug.h>
10 #include <linux/list.h>
11 #include <linux/mmzone.h>
12 #include <linux/rbtree.h>
13 #include <linux/atomic.h>
14 #include <linux/debug_locks.h>
15 #include <linux/compiler.h>
16 #include <linux/mm_types.h>
17 #include <linux/mmap_lock.h>
18 #include <linux/range.h>
19 #include <linux/pfn.h>
20 #include <linux/percpu-refcount.h>
21 #include <linux/bit_spinlock.h>
22 #include <linux/shrinker.h>
23 #include <linux/resource.h>
24 #include <linux/page_ext.h>
25 #include <linux/err.h>
26 #include <linux/page-flags.h>
27 #include <linux/page_ref.h>
28 #include <linux/overflow.h>
29 #include <linux/sizes.h>
30 #include <linux/sched.h>
31 #include <linux/pgtable.h>
32 #include <linux/kasan.h>
33 #include <linux/memremap.h>
34 #include <linux/slab.h>
35 #include <linux/cacheinfo.h>
36 #include <linux/rcuwait.h>
37
38 struct mempolicy;
39 struct anon_vma;
40 struct anon_vma_chain;
41 struct user_struct;
42 struct pt_regs;
43 struct folio_batch;
44
45 void arch_mm_preinit(void);
46 void mm_core_init(void);
47 void init_mm_internals(void);
48
49 extern atomic_long_t _totalram_pages;
50 static inline unsigned long totalram_pages(void)
51 {
52         return (unsigned long)atomic_long_read(&_totalram_pages);
53 }
54
55 static inline void totalram_pages_inc(void)
56 {
57         atomic_long_inc(&_totalram_pages);
58 }
59
60 static inline void totalram_pages_dec(void)
61 {
62         atomic_long_dec(&_totalram_pages);
63 }
64
65 static inline void totalram_pages_add(long count)
66 {
67         atomic_long_add(count, &_totalram_pages);
68 }
69
70 extern void * high_memory;
71
72 #ifdef CONFIG_SYSCTL
73 extern int sysctl_legacy_va_layout;
74 #else
75 #define sysctl_legacy_va_layout 0
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_MMAP_RND_BITS
79 extern const int mmap_rnd_bits_min;
80 extern int mmap_rnd_bits_max __ro_after_init;
81 extern int mmap_rnd_bits __read_mostly;
82 #endif
83 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_MMAP_RND_COMPAT_BITS
84 extern const int mmap_rnd_compat_bits_min;
85 extern const int mmap_rnd_compat_bits_max;
86 extern int mmap_rnd_compat_bits __read_mostly;
87 #endif
88
89 #ifndef DIRECT_MAP_PHYSMEM_END
90 # ifdef MAX_PHYSMEM_BITS
91 # define DIRECT_MAP_PHYSMEM_END ((1ULL << MAX_PHYSMEM_BITS) - 1)
92 # else
93 # define DIRECT_MAP_PHYSMEM_END (((phys_addr_t)-1)&~(1ULL<<63))
94 # endif
95 #endif
96
97 #include <asm/page.h>
98 #include <asm/processor.h>
99
100 #ifndef __pa_symbol
101 #define __pa_symbol(x)  __pa(RELOC_HIDE((unsigned long)(x), 0))
102 #endif
103
104 #ifndef page_to_virt
105 #define page_to_virt(x) __va(PFN_PHYS(page_to_pfn(x)))
106 #endif
107
108 #ifndef lm_alias
109 #define lm_alias(x)     __va(__pa_symbol(x))
110 #endif
111
112 /*
113  * To prevent common memory management code establishing
114  * a zero page mapping on a read fault.
115  * This macro should be defined within <asm/pgtable.h>.
116  * s390 does this to prevent multiplexing of hardware bits
117  * related to the physical page in case of virtualization.
118  */
119 #ifndef mm_forbids_zeropage
120 #define mm_forbids_zeropage(X)  (0)
121 #endif
122
123 /*
124  * On some architectures it is expensive to call memset() for small sizes.
125  * If an architecture decides to implement their own version of
126  * mm_zero_struct_page they should wrap the defines below in a #ifndef and
127  * define their own version of this macro in <asm/pgtable.h>
128  */
129 #if BITS_PER_LONG == 64
130 /* This function must be updated when the size of struct page grows above 96
131  * or reduces below 56. The idea that compiler optimizes out switch()
132  * statement, and only leaves move/store instructions. Also the compiler can
133  * combine write statements if they are both assignments and can be reordered,
134  * this can result in several of the writes here being dropped.
135  */
136 #define mm_zero_struct_page(pp) __mm_zero_struct_page(pp)
137 static inline void __mm_zero_struct_page(struct page *page)
138 {
139         unsigned long *_pp = (void *)page;
140
141          /* Check that struct page is either 56, 64, 72, 80, 88 or 96 bytes */
142         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct page) & 7);
143         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct page) < 56);
144         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct page) > 96);
145
146         switch (sizeof(struct page)) {
147         case 96:
148                 _pp[11] = 0;
149                 fallthrough;
150         case 88:
151                 _pp[10] = 0;
152                 fallthrough;
153         case 80:
154                 _pp[9] = 0;
155                 fallthrough;
156         case 72:
157                 _pp[8] = 0;
158                 fallthrough;
159         case 64:
160                 _pp[7] = 0;
161                 fallthrough;
162         case 56:
163                 _pp[6] = 0;
164                 _pp[5] = 0;
165                 _pp[4] = 0;
166                 _pp[3] = 0;
167                 _pp[2] = 0;
168                 _pp[1] = 0;
169                 _pp[0] = 0;
170         }
171 }
172 #else
173 #define mm_zero_struct_page(pp)  ((void)memset((pp), 0, sizeof(struct page)))
174 #endif
175
176 /*
177  * Default maximum number of active map areas, this limits the number of vmas
178  * per mm struct. Users can overwrite this number by sysctl but there is a
179  * problem.
180  *
181  * When a program's coredump is generated as ELF format, a section is created
182  * per a vma. In ELF, the number of sections is represented in unsigned short.
183  * This means the number of sections should be smaller than 65535 at coredump.
184  * Because the kernel adds some informative sections to a image of program at
185  * generating coredump, we need some margin. The number of extra sections is
186  * 1-3 now and depends on arch. We use "5" as safe margin, here.
187  *
188  * ELF extended numbering allows more than 65535 sections, so 16-bit bound is
189  * not a hard limit any more. Although some userspace tools can be surprised by
190  * that.
191  */
192 #define MAPCOUNT_ELF_CORE_MARGIN        (5)
193 #define DEFAULT_MAX_MAP_COUNT   (USHRT_MAX - MAPCOUNT_ELF_CORE_MARGIN)
194
195 extern int sysctl_max_map_count;
196
197 extern unsigned long sysctl_user_reserve_kbytes;
198 extern unsigned long sysctl_admin_reserve_kbytes;
199
200 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM) && !defined(CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP)
201 #define nth_page(page,n) pfn_to_page(page_to_pfn((page)) + (n))
202 #define folio_page_idx(folio, p)        (page_to_pfn(p) - folio_pfn(folio))
203 #else
204 #define nth_page(page,n) ((page) + (n))
205 #define folio_page_idx(folio, p)        ((p) - &(folio)->page)
206 #endif
207
208 /* to align the pointer to the (next) page boundary */
209 #define PAGE_ALIGN(addr) ALIGN(addr, PAGE_SIZE)
210
211 /* to align the pointer to the (prev) page boundary */
212 #define PAGE_ALIGN_DOWN(addr) ALIGN_DOWN(addr, PAGE_SIZE)
213
214 /* test whether an address (unsigned long or pointer) is aligned to PAGE_SIZE */
215 #define PAGE_ALIGNED(addr)      IS_ALIGNED((unsigned long)(addr), PAGE_SIZE)
216
217 static inline struct folio *lru_to_folio(struct list_head *head)
218 {
219         return list_entry((head)->prev, struct folio, lru);
220 }
221
222 void setup_initial_init_mm(void *start_code, void *end_code,
223                            void *end_data, void *brk);
224
225 /*
226  * Linux kernel virtual memory manager primitives.
227  * The idea being to have a "virtual" mm in the same way
228  * we have a virtual fs - giving a cleaner interface to the
229  * mm details, and allowing different kinds of memory mappings
230  * (from shared memory to executable loading to arbitrary
231  * mmap() functions).
232  */
233
234 struct vm_area_struct *vm_area_alloc(struct mm_struct *);
235 struct vm_area_struct *vm_area_dup(struct vm_area_struct *);
236 void vm_area_free(struct vm_area_struct *);
237
238 #ifndef CONFIG_MMU
239 extern struct rb_root nommu_region_tree;
240 extern struct rw_semaphore nommu_region_sem;
241
242 extern unsigned int kobjsize(const void *objp);
243 #endif
244
245 /*
246  * vm_flags in vm_area_struct, see mm_types.h.
247  * When changing, update also include/trace/events/mmflags.h
248  */
249 #define VM_NONE         0x00000000
250
251 #define VM_READ         0x00000001      /* currently active flags */
252 #define VM_WRITE        0x00000002
253 #define VM_EXEC         0x00000004
254 #define VM_SHARED       0x00000008
255
256 /* mprotect() hardcodes VM_MAYREAD >> 4 == VM_READ, and so for r/w/x bits. */
257 #define VM_MAYREAD      0x00000010      /* limits for mprotect() etc */
258 #define VM_MAYWRITE     0x00000020
259 #define VM_MAYEXEC      0x00000040
260 #define VM_MAYSHARE     0x00000080
261
262 #define VM_GROWSDOWN    0x00000100      /* general info on the segment */
263 #ifdef CONFIG_MMU
264 #define VM_UFFD_MISSING 0x00000200      /* missing pages tracking */
265 #else /* CONFIG_MMU */
266 #define VM_MAYOVERLAY   0x00000200      /* nommu: R/O MAP_PRIVATE mapping that might overlay a file mapping */
267 #define VM_UFFD_MISSING 0
268 #endif /* CONFIG_MMU */
269 #define VM_PFNMAP       0x00000400      /* Page-ranges managed without "struct page", just pure PFN */
270 #define VM_UFFD_WP      0x00001000      /* wrprotect pages tracking */
271
272 #define VM_LOCKED       0x00002000
273 #define VM_IO           0x00004000      /* Memory mapped I/O or similar */
274
275                                         /* Used by sys_madvise() */
276 #define VM_SEQ_READ     0x00008000      /* App will access data sequentially */
277 #define VM_RAND_READ    0x00010000      /* App will not benefit from clustered reads */
278
279 #define VM_DONTCOPY     0x00020000      /* Do not copy this vma on fork */
280 #define VM_DONTEXPAND   0x00040000      /* Cannot expand with mremap() */
281 #define VM_LOCKONFAULT  0x00080000      /* Lock the pages covered when they are faulted in */
282 #define VM_ACCOUNT      0x00100000      /* Is a VM accounted object */
283 #define VM_NORESERVE    0x00200000      /* should the VM suppress accounting */
284 #define VM_HUGETLB      0x00400000      /* Huge TLB Page VM */
285 #define VM_SYNC         0x00800000      /* Synchronous page faults */
286 #define VM_ARCH_1       0x01000000      /* Architecture-specific flag */
287 #define VM_WIPEONFORK   0x02000000      /* Wipe VMA contents in child. */
288 #define VM_DONTDUMP     0x04000000      /* Do not include in the core dump */
289
290 #ifdef CONFIG_MEM_SOFT_DIRTY
291 # define VM_SOFTDIRTY   0x08000000      /* Not soft dirty clean area */
292 #else
293 # define VM_SOFTDIRTY   0
294 #endif
295
296 #define VM_MIXEDMAP     0x10000000      /* Can contain "struct page" and pure PFN pages */
297 #define VM_HUGEPAGE     0x20000000      /* MADV_HUGEPAGE marked this vma */
298 #define VM_NOHUGEPAGE   0x40000000      /* MADV_NOHUGEPAGE marked this vma */
299 #define VM_MERGEABLE    0x80000000      /* KSM may merge identical pages */
300
301 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_HIGH_VMA_FLAGS
302 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_0      32      /* bit only usable on 64-bit architectures */
303 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_1      33      /* bit only usable on 64-bit architectures */
304 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_2      34      /* bit only usable on 64-bit architectures */
305 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_3      35      /* bit only usable on 64-bit architectures */
306 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_4      36      /* bit only usable on 64-bit architectures */
307 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_5      37      /* bit only usable on 64-bit architectures */
308 #define VM_HIGH_ARCH_BIT_6      38      /* bit only usable on 64-bit architectures */
309 #define VM_HIGH_ARCH_0  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_0)
310 #define VM_HIGH_ARCH_1  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_1)
311 #define VM_HIGH_ARCH_2  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_2)
312 #define VM_HIGH_ARCH_3  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_3)
313 #define VM_HIGH_ARCH_4  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_4)
314 #define VM_HIGH_ARCH_5  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_5)
315 #define VM_HIGH_ARCH_6  BIT(VM_HIGH_ARCH_BIT_6)
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
321 # define VM_PKEY_BIT1  VM_HIGH_ARCH_1
322 # define VM_PKEY_BIT2  VM_HIGH_ARCH_2
323 #if CONFIG_ARCH_PKEY_BITS > 3
324 # define VM_PKEY_BIT3  VM_HIGH_ARCH_3
325 #else
326 # define VM_PKEY_BIT3  0
327 #endif
328 #if CONFIG_ARCH_PKEY_BITS > 4
329 # define VM_PKEY_BIT4  VM_HIGH_ARCH_4
330 #else
331 # define VM_PKEY_BIT4  0
332 #endif
333 #endif /* CONFIG_ARCH_HAS_PKEYS */
334
335 #ifdef CONFIG_X86_USER_SHADOW_STACK
336 /*
337  * VM_SHADOW_STACK should not be set with VM_SHARED because of lack of
338  * support core mm.
339  *
340  * These VMAs will get a single end guard page. This helps userspace protect
341  * itself from attacks. A single page is enough for current shadow stack archs
342  * (x86). See the comments near alloc_shstk() in arch/x86/kernel/shstk.c
343  * for more details on the guard size.
344  */
345 # define VM_SHADOW_STACK        VM_HIGH_ARCH_5
346 #endif
347
348 #if defined(CONFIG_ARM64_GCS)
349 /*
350  * arm64's Guarded Control Stack implements similar functionality and
351  * has similar constraints to shadow stacks.
352  */
353 # define VM_SHADOW_STACK        VM_HIGH_ARCH_6
354 #endif
355
356 #ifndef VM_SHADOW_STACK
357 # define VM_SHADOW_STACK        VM_NONE
358 #endif
359
360 #if defined(CONFIG_PPC64)
361 # define VM_SAO         VM_ARCH_1       /* Strong Access Ordering (powerpc) */
362 #elif defined(CONFIG_PARISC)
363 # define VM_GROWSUP     VM_ARCH_1
364 #elif defined(CONFIG_SPARC64)
365 # define VM_SPARC_ADI   VM_ARCH_1       /* Uses ADI tag for access control */
366 # define VM_ARCH_CLEAR  VM_SPARC_ADI
367 #elif defined(CONFIG_ARM64)
368 # define VM_ARM64_BTI   VM_ARCH_1       /* BTI guarded page, a.k.a. GP bit */
369 # define VM_ARCH_CLEAR  VM_ARM64_BTI
370 #elif !defined(CONFIG_MMU)
371 # define VM_MAPPED_COPY VM_ARCH_1       /* T if mapped copy of data (nommu mmap) */
372 #endif
373
374 #if defined(CONFIG_ARM64_MTE)
375 # define VM_MTE         VM_HIGH_ARCH_4  /* Use Tagged memory for access control */
376 # define VM_MTE_ALLOWED VM_HIGH_ARCH_5  /* Tagged memory permitted */
377 #else
378 # define VM_MTE         VM_NONE
379 # define VM_MTE_ALLOWED VM_NONE
380 #endif
381
382 #ifndef VM_GROWSUP
383 # define VM_GROWSUP     VM_NONE
384 #endif
385
386 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_USERFAULTFD_MINOR
387 # define VM_UFFD_MINOR_BIT      41
388 # define VM_UFFD_MINOR          BIT(VM_UFFD_MINOR_BIT)  /* UFFD minor faults */
389 #else /* !CONFIG_HAVE_ARCH_USERFAULTFD_MINOR */
390 # define VM_UFFD_MINOR          VM_NONE
391 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_USERFAULTFD_MINOR */
392
393 /*
394  * This flag is used to connect VFIO to arch specific KVM code. It
395  * indicates that the memory under this VMA is safe for use with any
396  * non-cachable memory type inside KVM. Some VFIO devices, on some
397  * platforms, are thought to be unsafe and can cause machine crashes
398  * if KVM does not lock down the memory type.
399  */
400 #ifdef CONFIG_64BIT
401 #define VM_ALLOW_ANY_UNCACHED_BIT       39
402 #define VM_ALLOW_ANY_UNCACHED           BIT(VM_ALLOW_ANY_UNCACHED_BIT)
403 #else
404 #define VM_ALLOW_ANY_UNCACHED           VM_NONE
405 #endif
406
407 #ifdef CONFIG_64BIT
408 #define VM_DROPPABLE_BIT        40
409 #define VM_DROPPABLE            BIT(VM_DROPPABLE_BIT)
410 #elif defined(CONFIG_PPC32)
411 #define VM_DROPPABLE            VM_ARCH_1
412 #else
413 #define VM_DROPPABLE            VM_NONE
414 #endif
415
416 #ifdef CONFIG_64BIT
417 /* VM is sealed, in vm_flags */
418 #define VM_SEALED       _BITUL(63)
419 #endif
420
421 /* Bits set in the VMA until the stack is in its final location */
422 #define VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP (VM_RAND_READ | VM_SEQ_READ | VM_STACK_EARLY)
423
424 #define TASK_EXEC ((current->personality & READ_IMPLIES_EXEC) ? VM_EXEC : 0)
425
426 /* Common data flag combinations */
427 #define VM_DATA_FLAGS_TSK_EXEC  (VM_READ | VM_WRITE | TASK_EXEC | \
428                                  VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE | VM_MAYEXEC)
429 #define VM_DATA_FLAGS_NON_EXEC  (VM_READ | VM_WRITE | VM_MAYREAD | \
430                                  VM_MAYWRITE | VM_MAYEXEC)
431 #define VM_DATA_FLAGS_EXEC      (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC | \
432                                  VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE | VM_MAYEXEC)
433
434 #ifndef VM_DATA_DEFAULT_FLAGS           /* arch can override this */
435 #define VM_DATA_DEFAULT_FLAGS  VM_DATA_FLAGS_EXEC
436 #endif
437
438 #ifndef VM_STACK_DEFAULT_FLAGS          /* arch can override this */
439 #define VM_STACK_DEFAULT_FLAGS VM_DATA_DEFAULT_FLAGS
440 #endif
441
442 #define VM_STARTGAP_FLAGS (VM_GROWSDOWN | VM_SHADOW_STACK)
443
444 #ifdef CONFIG_STACK_GROWSUP
445 #define VM_STACK        VM_GROWSUP
446 #define VM_STACK_EARLY  VM_GROWSDOWN
447 #else
448 #define VM_STACK        VM_GROWSDOWN
449 #define VM_STACK_EARLY  0
450 #endif
451
452 #define VM_STACK_FLAGS  (VM_STACK | VM_STACK_DEFAULT_FLAGS | VM_ACCOUNT)
453
454 /* VMA basic access permission flags */
455 #define VM_ACCESS_FLAGS (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC)
456
457
458 /*
459  * Special vmas that are non-mergable, non-mlock()able.
460  */
461 #define VM_SPECIAL (VM_IO | VM_DONTEXPAND | VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP)
462
463 /* This mask prevents VMA from being scanned with khugepaged */
464 #define VM_NO_KHUGEPAGED (VM_SPECIAL | VM_HUGETLB)
465
466 /* This mask defines which mm->def_flags a process can inherit its parent */
467 #define VM_INIT_DEF_MASK        VM_NOHUGEPAGE
468
469 /* This mask represents all the VMA flag bits used by mlock */
470 #define VM_LOCKED_MASK  (VM_LOCKED | VM_LOCKONFAULT)
471
472 /* Arch-specific flags to clear when updating VM flags on protection change */
473 #ifndef VM_ARCH_CLEAR
474 # define VM_ARCH_CLEAR  VM_NONE
475 #endif
476 #define VM_FLAGS_CLEAR  (ARCH_VM_PKEY_FLAGS | VM_ARCH_CLEAR)
477
478 /*
479  * mapping from the currently active vm_flags protection bits (the
480  * low four bits) to a page protection mask..
481  */
482
483 /*
484  * The default fault flags that should be used by most of the
485  * arch-specific page fault handlers.
486  */
487 #define FAULT_FLAG_DEFAULT  (FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY | \
488                              FAULT_FLAG_KILLABLE | \
489                              FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE)
490
491 /**
492  * fault_flag_allow_retry_first - check ALLOW_RETRY the first time
493  * @flags: Fault flags.
494  *
495  * This is mostly used for places where we want to try to avoid taking
496  * the mmap_lock for too long a time when waiting for another condition
497  * to change, in which case we can try to be polite to release the
498  * mmap_lock in the first round to avoid potential starvation of other
499  * processes that would also want the mmap_lock.
500  *
501  * Return: true if the page fault allows retry and this is the first
502  * attempt of the fault handling; false otherwise.
503  */
504 static inline bool fault_flag_allow_retry_first(enum fault_flag flags)
505 {
506         return (flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY) &&
507             (!(flags & FAULT_FLAG_TRIED));
508 }
509
510 #define FAULT_FLAG_TRACE \
511         { FAULT_FLAG_WRITE,             "WRITE" }, \
512         { FAULT_FLAG_MKWRITE,           "MKWRITE" }, \
513         { FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY,       "ALLOW_RETRY" }, \
514         { FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT,      "RETRY_NOWAIT" }, \
515         { FAULT_FLAG_KILLABLE,          "KILLABLE" }, \
516         { FAULT_FLAG_TRIED,             "TRIED" }, \
517         { FAULT_FLAG_USER,              "USER" }, \
518         { FAULT_FLAG_REMOTE,            "REMOTE" }, \
519         { FAULT_FLAG_INSTRUCTION,       "INSTRUCTION" }, \
520         { FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE,     "INTERRUPTIBLE" }, \
521         { FAULT_FLAG_VMA_LOCK,          "VMA_LOCK" }
522
523 /*
524  * vm_fault is filled by the pagefault handler and passed to the vma's
525  * ->fault function. The vma's ->fault is responsible for returning a bitmask
526  * of VM_FAULT_xxx flags that give details about how the fault was handled.
527  *
528  * MM layer fills up gfp_mask for page allocations but fault handler might
529  * alter it if its implementation requires a different allocation context.
530  *
531  * pgoff should be used in favour of virtual_address, if possible.
532  */
533 struct vm_fault {
534         const struct {
535                 struct vm_area_struct *vma;     /* Target VMA */
536                 gfp_t gfp_mask;                 /* gfp mask to be used for allocations */
537                 pgoff_t pgoff;                  /* Logical page offset based on vma */
538                 unsigned long address;          /* Faulting virtual address - masked */
539                 unsigned long real_address;     /* Faulting virtual address - unmasked */
540         };
541         enum fault_flag flags;          /* FAULT_FLAG_xxx flags
542                                          * XXX: should really be 'const' */
543         pmd_t *pmd;                     /* Pointer to pmd entry matching
544                                          * the 'address' */
545         pud_t *pud;                     /* Pointer to pud entry matching
546                                          * the 'address'
547                                          */
548         union {
549                 pte_t orig_pte;         /* Value of PTE at the time of fault */
550                 pmd_t orig_pmd;         /* Value of PMD at the time of fault,
551                                          * used by PMD fault only.
552                                          */
553         };
554
555         struct page *cow_page;          /* Page handler may use for COW fault */
556         struct page *page;              /* ->fault handlers should return a
557                                          * page here, unless VM_FAULT_NOPAGE
558                                          * is set (which is also implied by
559                                          * VM_FAULT_ERROR).
560                                          */
561         /* These three entries are valid only while holding ptl lock */
562         pte_t *pte;                     /* Pointer to pte entry matching
563                                          * the 'address'. NULL if the page
564                                          * table hasn't been allocated.
565                                          */
566         spinlock_t *ptl;                /* Page table lock.
567                                          * Protects pte page table if 'pte'
568                                          * is not NULL, otherwise pmd.
569                                          */
570         pgtable_t prealloc_pte;         /* Pre-allocated pte page table.
571                                          * vm_ops->map_pages() sets up a page
572                                          * table from atomic context.
573                                          * do_fault_around() pre-allocates
574                                          * page table to avoid allocation from
575                                          * atomic context.
576                                          */
577 };
578
579 /*
580  * These are the virtual MM functions - opening of an area, closing and
581  * unmapping it (needed to keep files on disk up-to-date etc), pointer
582  * to the functions called when a no-page or a wp-page exception occurs.
583  */
584 struct vm_operations_struct {
585         void (*open)(struct vm_area_struct * area);
586         /**
587          * @close: Called when the VMA is being removed from the MM.
588          * Context: User context.  May sleep.  Caller holds mmap_lock.
589          */
590         void (*close)(struct vm_area_struct * area);
591         /* Called any time before splitting to check if it's allowed */
592         int (*may_split)(struct vm_area_struct *area, unsigned long addr);
593         int (*mremap)(struct vm_area_struct *area);
594         /*
595          * Called by mprotect() to make driver-specific permission
596          * checks before mprotect() is finalised.   The VMA must not
597          * be modified.  Returns 0 if mprotect() can proceed.
598          */
599         int (*mprotect)(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
600                         unsigned long end, unsigned long newflags);
601         vm_fault_t (*fault)(struct vm_fault *vmf);
602         vm_fault_t (*huge_fault)(struct vm_fault *vmf, unsigned int order);
603         vm_fault_t (*map_pages)(struct vm_fault *vmf,
604                         pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff);
605         unsigned long (*pagesize)(struct vm_area_struct * area);
606
607         /* notification that a previously read-only page is about to become
608          * writable, if an error is returned it will cause a SIGBUS */
609         vm_fault_t (*page_mkwrite)(struct vm_fault *vmf);
610
611         /* same as page_mkwrite when using VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP */
612         vm_fault_t (*pfn_mkwrite)(struct vm_fault *vmf);
613
614         /* called by access_process_vm when get_user_pages() fails, typically
615          * for use by special VMAs. See also generic_access_phys() for a generic
616          * implementation useful for any iomem mapping.
617          */
618         int (*access)(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
619                       void *buf, int len, int write);
620
621         /* Called by the /proc/PID/maps code to ask the vma whether it
622          * has a special name.  Returning non-NULL will also cause this
623          * vma to be dumped unconditionally. */
624         const char *(*name)(struct vm_area_struct *vma);
625
626 #ifdef CONFIG_NUMA
627         /*
628          * set_policy() op must add a reference to any non-NULL @new mempolicy
629          * to hold the policy upon return.  Caller should pass NULL @new to
630          * remove a policy and fall back to surrounding context--i.e. do not
631          * install a MPOL_DEFAULT policy, nor the task or system default
632          * mempolicy.
633          */
634         int (*set_policy)(struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *new);
635
636         /*
637          * get_policy() op must add reference [mpol_get()] to any policy at
638          * (vma,addr) marked as MPOL_SHARED.  The shared policy infrastructure
639          * in mm/mempolicy.c will do this automatically.
640          * get_policy() must NOT add a ref if the policy at (vma,addr) is not
641          * marked as MPOL_SHARED. vma policies are protected by the mmap_lock.
642          * If no [shared/vma] mempolicy exists at the addr, get_policy() op
643          * must return NULL--i.e., do not "fallback" to task or system default
644          * policy.
645          */
646         struct mempolicy *(*get_policy)(struct vm_area_struct *vma,
647                                         unsigned long addr, pgoff_t *ilx);
648 #endif
649         /*
650          * Called by vm_normal_page() for special PTEs to find the
651          * page for @addr.  This is useful if the default behavior
652          * (using pte_page()) would not find the correct page.
653          */
654         struct page *(*find_special_page)(struct vm_area_struct *vma,
655                                           unsigned long addr);
656 };
657
658 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
659 static inline void vma_numab_state_init(struct vm_area_struct *vma)
660 {
661         vma->numab_state = NULL;
662 }
663 static inline void vma_numab_state_free(struct vm_area_struct *vma)
664 {
665         kfree(vma->numab_state);
666 }
667 #else
668 static inline void vma_numab_state_init(struct vm_area_struct *vma) {}
669 static inline void vma_numab_state_free(struct vm_area_struct *vma) {}
670 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
671
672 /*
673  * These must be here rather than mmap_lock.h as dependent on vm_fault type,
674  * declared in this header.
675  */
676 #ifdef CONFIG_PER_VMA_LOCK
677 static inline void release_fault_lock(struct vm_fault *vmf)
678 {
679         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK)
680                 vma_end_read(vmf->vma);
681         else
682                 mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
683 }
684
685 static inline void assert_fault_locked(struct vm_fault *vmf)
686 {
687         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_VMA_LOCK)
688                 vma_assert_locked(vmf->vma);
689         else
690                 mmap_assert_locked(vmf->vma->vm_mm);
691 }
692 #else
693 static inline void release_fault_lock(struct vm_fault *vmf)
694 {
695         mmap_read_unlock(vmf->vma->vm_mm);
696 }
697
698 static inline void assert_fault_locked(struct vm_fault *vmf)
699 {
700         mmap_assert_locked(vmf->vma->vm_mm);
701 }
702 #endif /* CONFIG_PER_VMA_LOCK */
703
704 extern const struct vm_operations_struct vma_dummy_vm_ops;
705
706 static inline void vma_init(struct vm_area_struct *vma, struct mm_struct *mm)
707 {
708         memset(vma, 0, sizeof(*vma));
709         vma->vm_mm = mm;
710         vma->vm_ops = &vma_dummy_vm_ops;
711         INIT_LIST_HEAD(&vma->anon_vma_chain);
712         vma_lock_init(vma, false);
713 }
714
715 /* Use when VMA is not part of the VMA tree and needs no locking */
716 static inline void vm_flags_init(struct vm_area_struct *vma,
717                                  vm_flags_t flags)
718 {
719         ACCESS_PRIVATE(vma, __vm_flags) = flags;
720 }
721
722 /*
723  * Use when VMA is part of the VMA tree and modifications need coordination
724  * Note: vm_flags_reset and vm_flags_reset_once do not lock the vma and
725  * it should be locked explicitly beforehand.
726  */
727 static inline void vm_flags_reset(struct vm_area_struct *vma,
728                                   vm_flags_t flags)
729 {
730         vma_assert_write_locked(vma);
731         vm_flags_init(vma, flags);
732 }
733
734 static inline void vm_flags_reset_once(struct vm_area_struct *vma,
735                                        vm_flags_t flags)
736 {
737         vma_assert_write_locked(vma);
738         WRITE_ONCE(ACCESS_PRIVATE(vma, __vm_flags), flags);
739 }
740
741 static inline void vm_flags_set(struct vm_area_struct *vma,
742                                 vm_flags_t flags)
743 {
744         vma_start_write(vma);
745         ACCESS_PRIVATE(vma, __vm_flags) |= flags;
746 }
747
748 static inline void vm_flags_clear(struct vm_area_struct *vma,
749                                   vm_flags_t flags)
750 {
751         vma_start_write(vma);
752         ACCESS_PRIVATE(vma, __vm_flags) &= ~flags;
753 }
754
755 /*
756  * Use only if VMA is not part of the VMA tree or has no other users and
757  * therefore needs no locking.
758  */
759 static inline void __vm_flags_mod(struct vm_area_struct *vma,
760                                   vm_flags_t set, vm_flags_t clear)
761 {
762         vm_flags_init(vma, (vma->vm_flags | set) & ~clear);
763 }
764
765 /*
766  * Use only when the order of set/clear operations is unimportant, otherwise
767  * use vm_flags_{set|clear} explicitly.
768  */
769 static inline void vm_flags_mod(struct vm_area_struct *vma,
770                                 vm_flags_t set, vm_flags_t clear)
771 {
772         vma_start_write(vma);
773         __vm_flags_mod(vma, set, clear);
774 }
775
776 static inline void vma_set_anonymous(struct vm_area_struct *vma)
777 {
778         vma->vm_ops = NULL;
779 }
780
781 static inline bool vma_is_anonymous(struct vm_area_struct *vma)
782 {
783         return !vma->vm_ops;
784 }
785
786 /*
787  * Indicate if the VMA is a heap for the given task; for
788  * /proc/PID/maps that is the heap of the main task.
789  */
790 static inline bool vma_is_initial_heap(const struct vm_area_struct *vma)
791 {
792         return vma->vm_start < vma->vm_mm->brk &&
793                 vma->vm_end > vma->vm_mm->start_brk;
794 }
795
796 /*
797  * Indicate if the VMA is a stack for the given task; for
798  * /proc/PID/maps that is the stack of the main task.
799  */
800 static inline bool vma_is_initial_stack(const struct vm_area_struct *vma)
801 {
802         /*
803          * We make no effort to guess what a given thread considers to be
804          * its "stack".  It's not even well-defined for programs written
805          * languages like Go.
806          */
807         return vma->vm_start <= vma->vm_mm->start_stack &&
808                 vma->vm_end >= vma->vm_mm->start_stack;
809 }
810
811 static inline bool vma_is_temporary_stack(struct vm_area_struct *vma)
812 {
813         int maybe_stack = vma->vm_flags & (VM_GROWSDOWN | VM_GROWSUP);
814
815         if (!maybe_stack)
816                 return false;
817
818         if ((vma->vm_flags & VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP) ==
819                                                 VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP)
820                 return true;
821
822         return false;
823 }
824
825 static inline bool vma_is_foreign(struct vm_area_struct *vma)
826 {
827         if (!current->mm)
828                 return true;
829
830         if (current->mm != vma->vm_mm)
831                 return true;
832
833         return false;
834 }
835
836 static inline bool vma_is_accessible(struct vm_area_struct *vma)
837 {
838         return vma->vm_flags & VM_ACCESS_FLAGS;
839 }
840
841 static inline bool is_shared_maywrite(vm_flags_t vm_flags)
842 {
843         return (vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) ==
844                 (VM_SHARED | VM_MAYWRITE);
845 }
846
847 static inline bool vma_is_shared_maywrite(struct vm_area_struct *vma)
848 {
849         return is_shared_maywrite(vma->vm_flags);
850 }
851
852 static inline
853 struct vm_area_struct *vma_find(struct vma_iterator *vmi, unsigned long max)
854 {
855         return mas_find(&vmi->mas, max - 1);
856 }
857
858 static inline struct vm_area_struct *vma_next(struct vma_iterator *vmi)
859 {
860         /*
861          * Uses mas_find() to get the first VMA when the iterator starts.
862          * Calling mas_next() could skip the first entry.
863          */
864         return mas_find(&vmi->mas, ULONG_MAX);
865 }
866
867 static inline
868 struct vm_area_struct *vma_iter_next_range(struct vma_iterator *vmi)
869 {
870         return mas_next_range(&vmi->mas, ULONG_MAX);
871 }
872
873
874 static inline struct vm_area_struct *vma_prev(struct vma_iterator *vmi)
875 {
876         return mas_prev(&vmi->mas, 0);
877 }
878
879 static inline int vma_iter_clear_gfp(struct vma_iterator *vmi,
880                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp)
881 {
882         __mas_set_range(&vmi->mas, start, end - 1);
883         mas_store_gfp(&vmi->mas, NULL, gfp);
884         if (unlikely(mas_is_err(&vmi->mas)))
885                 return -ENOMEM;
886
887         return 0;
888 }
889
890 /* Free any unused preallocations */
891 static inline void vma_iter_free(struct vma_iterator *vmi)
892 {
893         mas_destroy(&vmi->mas);
894 }
895
896 static inline int vma_iter_bulk_store(struct vma_iterator *vmi,
897                                       struct vm_area_struct *vma)
898 {
899         vmi->mas.index = vma->vm_start;
900         vmi->mas.last = vma->vm_end - 1;
901         mas_store(&vmi->mas, vma);
902         if (unlikely(mas_is_err(&vmi->mas)))
903                 return -ENOMEM;
904
905         vma_mark_attached(vma);
906         return 0;
907 }
908
909 static inline void vma_iter_invalidate(struct vma_iterator *vmi)
910 {
911         mas_pause(&vmi->mas);
912 }
913
914 static inline void vma_iter_set(struct vma_iterator *vmi, unsigned long addr)
915 {
916         mas_set(&vmi->mas, addr);
917 }
918
919 #define for_each_vma(__vmi, __vma)                                      \
920         while (((__vma) = vma_next(&(__vmi))) != NULL)
921
922 /* The MM code likes to work with exclusive end addresses */
923 #define for_each_vma_range(__vmi, __vma, __end)                         \
924         while (((__vma) = vma_find(&(__vmi), (__end))) != NULL)
925
926 #ifdef CONFIG_SHMEM
927 /*
928  * The vma_is_shmem is not inline because it is used only by slow
929  * paths in userfault.
930  */
931 bool vma_is_shmem(struct vm_area_struct *vma);
932 bool vma_is_anon_shmem(struct vm_area_struct *vma);
933 #else
934 static inline bool vma_is_shmem(struct vm_area_struct *vma) { return false; }
935 static inline bool vma_is_anon_shmem(struct vm_area_struct *vma) { return false; }
936 #endif
937
938 int vma_is_stack_for_current(struct vm_area_struct *vma);
939
940 /* flush_tlb_range() takes a vma, not a mm, and can care about flags */
941 #define TLB_FLUSH_VMA(mm,flags) { .vm_mm = (mm), .vm_flags = (flags) }
942
943 struct mmu_gather;
944 struct inode;
945
946 extern void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order);
947
948 static inline unsigned int folio_large_order(const struct folio *folio)
949 {
950         return folio->_flags_1 & 0xff;
951 }
952
953 #ifdef NR_PAGES_IN_LARGE_FOLIO
954 static inline long folio_large_nr_pages(const struct folio *folio)
955 {
956         return folio->_nr_pages;
957 }
958 #else
959 static inline long folio_large_nr_pages(const struct folio *folio)
960 {
961         return 1L << folio_large_order(folio);
962 }
963 #endif
964
965 /*
966  * compound_order() can be called without holding a reference, which means
967  * that niceties like page_folio() don't work.  These callers should be
968  * prepared to handle wild return values.  For example, PG_head may be
969  * set before the order is initialised, or this may be a tail page.
970  * See compaction.c for some good examples.
971  */
972 static inline unsigned int compound_order(struct page *page)
973 {
974         struct folio *folio = (struct folio *)page;
975
976         if (!test_bit(PG_head, &folio->flags))
977                 return 0;
978         return folio_large_order(folio);
979 }
980
981 /**
982  * folio_order - The allocation order of a folio.
983  * @folio: The folio.
984  *
985  * A folio is composed of 2^order pages.  See get_order() for the definition
986  * of order.
987  *
988  * Return: The order of the folio.
989  */
990 static inline unsigned int folio_order(const struct folio *folio)
991 {
992         if (!folio_test_large(folio))
993                 return 0;
994         return folio_large_order(folio);
995 }
996
997 /**
998  * folio_reset_order - Reset the folio order and derived _nr_pages
999  * @folio: The folio.
1000  *
1001  * Reset the order and derived _nr_pages to 0. Must only be used in the
1002  * process of splitting large folios.
1003  */
1004 static inline void folio_reset_order(struct folio *folio)
1005 {
1006         if (WARN_ON_ONCE(!folio_test_large(folio)))
1007                 return;
1008         folio->_flags_1 &= ~0xffUL;
1009 #ifdef NR_PAGES_IN_LARGE_FOLIO
1010         folio->_nr_pages = 0;
1011 #endif
1012 }
1013
1014 #include <linux/huge_mm.h>
1015
1016 /*
1017  * Methods to modify the page usage count.
1018  *
1019  * What counts for a page usage:
1020  * - cache mapping   (page->mapping)
1021  * - private data    (page->private)
1022  * - page mapped in a task's page tables, each mapping
1023  *   is counted separately
1024  *
1025  * Also, many kernel routines increase the page count before a critical
1026  * routine so they can be sure the page doesn't go away from under them.
1027  */
1028
1029 /*
1030  * Drop a ref, return true if the refcount fell to zero (the page has no users)
1031  */
1032 static inline int put_page_testzero(struct page *page)
1033 {
1034         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
1035         return page_ref_dec_and_test(page);
1036 }
1037
1038 static inline int folio_put_testzero(struct folio *folio)
1039 {
1040         return put_page_testzero(&folio->page);
1041 }
1042
1043 /*
1044  * Try to grab a ref unless the page has a refcount of zero, return false if
1045  * that is the case.
1046  * This can be called when MMU is off so it must not access
1047  * any of the virtual mappings.
1048  */
1049 static inline bool get_page_unless_zero(struct page *page)
1050 {
1051         return page_ref_add_unless(page, 1, 0);
1052 }
1053
1054 static inline struct folio *folio_get_nontail_page(struct page *page)
1055 {
1056         if (unlikely(!get_page_unless_zero(page)))
1057                 return NULL;
1058         return (struct folio *)page;
1059 }
1060
1061 extern int page_is_ram(unsigned long pfn);
1062
1063 enum {
1064         REGION_INTERSECTS,
1065         REGION_DISJOINT,
1066         REGION_MIXED,
1067 };
1068
1069 int region_intersects(resource_size_t offset, size_t size, unsigned long flags,
1070                       unsigned long desc);
1071
1072 /* Support for virtually mapped pages */
1073 struct page *vmalloc_to_page(const void *addr);
1074 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *addr);
1075
1076 /*
1077  * Determine if an address is within the vmalloc range
1078  *
1079  * On nommu, vmalloc/vfree wrap through kmalloc/kfree directly, so there
1080  * is no special casing required.
1081  */
1082 #ifdef CONFIG_MMU
1083 extern bool is_vmalloc_addr(const void *x);
1084 extern int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x);
1085 #else
1086 static inline bool is_vmalloc_addr(const void *x)
1087 {
1088         return false;
1089 }
1090 static inline int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
1091 {
1092         return 0;
1093 }
1094 #endif
1095
1096 /*
1097  * How many times the entire folio is mapped as a single unit (eg by a
1098  * PMD or PUD entry).  This is probably not what you want, except for
1099  * debugging purposes or implementation of other core folio_*() primitives.
1100  */
1101 static inline int folio_entire_mapcount(const struct folio *folio)
1102 {
1103         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_large(folio), folio);
1104         if (!IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) && unlikely(folio_large_order(folio) == 1))
1105                 return 0;
1106         return atomic_read(&folio->_entire_mapcount) + 1;
1107 }
1108
1109 static inline int folio_large_mapcount(const struct folio *folio)
1110 {
1111         VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_large(folio), folio);
1112         return atomic_read(&folio->_large_mapcount) + 1;
1113 }
1114
1115 /**
1116  * folio_mapcount() - Number of mappings of this folio.
1117  * @folio: The folio.
1118  *
1119  * The folio mapcount corresponds to the number of present user page table
1120  * entries that reference any part of a folio. Each such present user page
1121  * table entry must be paired with exactly on folio reference.
1122  *
1123  * For ordindary folios, each user page table entry (PTE/PMD/PUD/...) counts
1124  * exactly once.
1125  *
1126  * For hugetlb folios, each abstracted "hugetlb" user page table entry that
1127  * references the entire folio counts exactly once, even when such special
1128  * page table entries are comprised of multiple ordinary page table entries.
1129  *
1130  * Will report 0 for pages which cannot be mapped into userspace, such as
1131  * slab, page tables and similar.
1132  *
1133  * Return: The number of times this folio is mapped.
1134  */
1135 static inline int folio_mapcount(const struct folio *folio)
1136 {
1137         int mapcount;
1138
1139         if (likely(!folio_test_large(folio))) {
1140                 mapcount = atomic_read(&folio->_mapcount) + 1;
1141                 if (page_mapcount_is_type(mapcount))
1142                         mapcount = 0;
1143                 return mapcount;
1144         }
1145         return folio_large_mapcount(folio);
1146 }
1147
1148 /**
1149  * folio_mapped - Is this folio mapped into userspace?
1150  * @folio: The folio.
1151  *
1152  * Return: True if any page in this folio is referenced by user page tables.
1153  */
1154 static inline bool folio_mapped(const struct folio *folio)
1155 {
1156         return folio_mapcount(folio) >= 1;
1157 }
1158
1159 /*
1160  * Return true if this page is mapped into pagetables.
1161  * For compound page it returns true if any sub-page of compound page is mapped,
1162  * even if this particular sub-page is not itself mapped by any PTE or PMD.
1163  */
1164 static inline bool page_mapped(const struct page *page)
1165 {
1166         return folio_mapped(page_folio(page));
1167 }
1168
1169 static inline struct page *virt_to_head_page(const void *x)
1170 {
1171         struct page *page = virt_to_page(x);
1172
1173         return compound_head(page);
1174 }
1175
1176 static inline struct folio *virt_to_folio(const void *x)
1177 {
1178         struct page *page = virt_to_page(x);
1179
1180         return page_folio(page);
1181 }
1182
1183 void __folio_put(struct folio *folio);
1184
1185 void split_page(struct page *page, unsigned int order);
1186 void folio_copy(struct folio *dst, struct folio *src);
1187 int folio_mc_copy(struct folio *dst, struct folio *src);
1188
1189 unsigned long nr_free_buffer_pages(void);
1190
1191 /* Returns the number of bytes in this potentially compound page. */
1192 static inline unsigned long page_size(struct page *page)
1193 {
1194         return PAGE_SIZE << compound_order(page);
1195 }
1196
1197 /* Returns the number of bits needed for the number of bytes in a page */
1198 static inline unsigned int page_shift(struct page *page)
1199 {
1200         return PAGE_SHIFT + compound_order(page);
1201 }
1202
1203 /**
1204  * thp_order - Order of a transparent huge page.
1205  * @page: Head page of a transparent huge page.
1206  */
1207 static inline unsigned int thp_order(struct page *page)
1208 {
1209         VM_BUG_ON_PGFLAGS(PageTail(page), page);
1210         return compound_order(page);
1211 }
1212
1213 /**
1214  * thp_size - Size of a transparent huge page.
1215  * @page: Head page of a transparent huge page.
1216  *
1217  * Return: Number of bytes in this page.
1218  */
1219 static inline unsigned long thp_size(struct page *page)
1220 {
1221         return PAGE_SIZE << thp_order(page);
1222 }
1223
1224 #ifdef CONFIG_MMU
1225 /*
1226  * Do pte_mkwrite, but only if the vma says VM_WRITE.  We do this when
1227  * servicing faults for write access.  In the normal case, do always want
1228  * pte_mkwrite.  But get_user_pages can cause write faults for mappings
1229  * that do not have writing enabled, when used by access_process_vm.
1230  */
1231 static inline pte_t maybe_mkwrite(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma)
1232 {
1233         if (likely(vma->vm_flags & VM_WRITE))
1234                 pte = pte_mkwrite(pte, vma);
1235         return pte;
1236 }
1237
1238 vm_fault_t do_set_pmd(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio, struct page *page);
1239 void set_pte_range(struct vm_fault *vmf, struct folio *folio,
1240                 struct page *page, unsigned int nr, unsigned long addr);
1241
1242 vm_fault_t finish_fault(struct vm_fault *vmf);
1243 #endif
1244
1245 /*
1246  * Multiple processes may "see" the same page. E.g. for untouched
1247  * mappings of /dev/null, all processes see the same page full of
1248  * zeroes, and text pages of executables and shared libraries have
1249  * only one copy in memory, at most, normally.
1250  *
1251  * For the non-reserved pages, page_count(page) denotes a reference count.
1252  *   page_count() == 0 means the page is free. page->lru is then used for
1253  *   freelist management in the buddy allocator.
1254  *   page_count() > 0  means the page has been allocated.
1255  *
1256  * Pages are allocated by the slab allocator in order to provide memory
1257  * to kmalloc and kmem_cache_alloc. In this case, the management of the
1258  * page, and the fields in 'struct page' are the responsibility of mm/slab.c
1259  * unless a particular usage is carefully commented. (the responsibility of
1260  * freeing the kmalloc memory is the caller's, of course).
1261  *
1262  * A page may be used by anyone else who does a __get_free_page().
1263  * In this case, page_count still tracks the references, and should only
1264  * be used through the normal accessor functions. The top bits of page->flags
1265  * and page->virtual store page management information, but all other fields
1266  * are unused and could be used privately, carefully. The management of this
1267  * page is the responsibility of the one who allocated it, and those who have
1268  * subsequently been given references to it.
1269  *
1270  * The other pages (we may call them "pagecache pages") are completely
1271  * managed by the Linux memory manager: I/O, buffers, swapping etc.
1272  * The following discussion applies only to them.
1273  *
1274  * A pagecache page contains an opaque `private' member, which belongs to the
1275  * page's address_space. Usually, this is the address of a circular list of
1276  * the page's disk buffers. PG_private must be set to tell the VM to call
1277  * into the filesystem to release these pages.
1278  *
1279  * A folio may belong to an inode's memory mapping. In this case,
1280  * folio->mapping points to the inode, and folio->index is the file
1281  * offset of the folio, in units of PAGE_SIZE.
1282  *
1283  * If pagecache pages are not associated with an inode, they are said to be
1284  * anonymous pages. These may become associated with the swapcache, and in that
1285  * case PG_swapcache is set, and page->private is an offset into the swapcache.
1286  *
1287  * In either case (swapcache or inode backed), the pagecache itself holds one
1288  * reference to the page. Setting PG_private should also increment the
1289  * refcount. The each user mapping also has a reference to the page.
1290  *
1291  * The pagecache pages are stored in a per-mapping radix tree, which is
1292  * rooted at mapping->i_pages, and indexed by offset.
1293  * Where 2.4 and early 2.6 kernels kept dirty/clean pages in per-address_space
1294  * lists, we instead now tag pages as dirty/writeback in the radix tree.
1295  *
1296  * All pagecache pages may be subject to I/O:
1297  * - inode pages may need to be read from disk,
1298  * - inode pages which have been modified and are MAP_SHARED may need
1299  *   to be written back to the inode on disk,
1300  * - anonymous pages (including MAP_PRIVATE file mappings) which have been
1301  *   modified may need to be swapped out to swap space and (later) to be read
1302  *   back into memory.
1303  */
1304
1305 /* 127: arbitrary random number, small enough to assemble well */
1306 #define folio_ref_zero_or_close_to_overflow(folio) \
1307         ((unsigned int) folio_ref_count(folio) + 127u <= 127u)
1308
1309 /**
1310  * folio_get - Increment the reference count on a folio.
1311  * @folio: The folio.
1312  *
1313  * Context: May be called in any context, as long as you know that
1314  * you have a refcount on the folio.  If you do not already have one,
1315  * folio_try_get() may be the right interface for you to use.
1316  */
1317 static inline void folio_get(struct folio *folio)
1318 {
1319         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_ref_zero_or_close_to_overflow(folio), folio);
1320         folio_ref_inc(folio);
1321 }
1322
1323 static inline void get_page(struct page *page)
1324 {
1325         struct folio *folio = page_folio(page);
1326         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_slab(folio)))
1327                 return;
1328         folio_get(folio);
1329 }
1330
1331 static inline __must_check bool try_get_page(struct page *page)
1332 {
1333         page = compound_head(page);
1334         if (WARN_ON_ONCE(page_ref_count(page) <= 0))
1335                 return false;
1336         page_ref_inc(page);
1337         return true;
1338 }
1339
1340 /**
1341  * folio_put - Decrement the reference count on a folio.
1342  * @folio: The folio.
1343  *
1344  * If the folio's reference count reaches zero, the memory will be
1345  * released back to the page allocator and may be used by another
1346  * allocation immediately.  Do not access the memory or the struct folio
1347  * after calling folio_put() unless you can be sure that it wasn't the
1348  * last reference.
1349  *
1350  * Context: May be called in process or interrupt context, but not in NMI
1351  * context.  May be called while holding a spinlock.
1352  */
1353 static inline void folio_put(struct folio *folio)
1354 {
1355         if (folio_put_testzero(folio))
1356                 __folio_put(folio);
1357 }
1358
1359 /**
1360  * folio_put_refs - Reduce the reference count on a folio.
1361  * @folio: The folio.
1362  * @refs: The amount to subtract from the folio's reference count.
1363  *
1364  * If the folio's reference count reaches zero, the memory will be
1365  * released back to the page allocator and may be used by another
1366  * allocation immediately.  Do not access the memory or the struct folio
1367  * after calling folio_put_refs() unless you can be sure that these weren't
1368  * the last references.
1369  *
1370  * Context: May be called in process or interrupt context, but not in NMI
1371  * context.  May be called while holding a spinlock.
1372  */
1373 static inline void folio_put_refs(struct folio *folio, int refs)
1374 {
1375         if (folio_ref_sub_and_test(folio, refs))
1376                 __folio_put(folio);
1377 }
1378
1379 void folios_put_refs(struct folio_batch *folios, unsigned int *refs);
1380
1381 /*
1382  * union release_pages_arg - an array of pages or folios
1383  *
1384  * release_pages() releases a simple array of multiple pages, and
1385  * accepts various different forms of said page array: either
1386  * a regular old boring array of pages, an array of folios, or
1387  * an array of encoded page pointers.
1388  *
1389  * The transparent union syntax for this kind of "any of these
1390  * argument types" is all kinds of ugly, so look away.
1391  */
1392 typedef union {
1393         struct page **pages;
1394         struct folio **folios;
1395         struct encoded_page **encoded_pages;
1396 } release_pages_arg __attribute__ ((__transparent_union__));
1397
1398 void release_pages(release_pages_arg, int nr);
1399
1400 /**
1401  * folios_put - Decrement the reference count on an array of folios.
1402  * @folios: The folios.
1403  *
1404  * Like folio_put(), but for a batch of folios.  This is more efficient
1405  * than writing the loop yourself as it will optimise the locks which need
1406  * to be taken if the folios are freed.  The folios batch is returned
1407  * empty and ready to be reused for another batch; there is no need to
1408  * reinitialise it.
1409  *
1410  * Context: May be called in process or interrupt context, but not in NMI
1411  * context.  May be called while holding a spinlock.
1412  */
1413 static inline void folios_put(struct folio_batch *folios)
1414 {
1415         folios_put_refs(folios, NULL);
1416 }
1417
1418 static inline void put_page(struct page *page)
1419 {
1420         struct folio *folio = page_folio(page);
1421
1422         if (folio_test_slab(folio))
1423                 return;
1424
1425         folio_put(folio);
1426 }
1427
1428 /*
1429  * GUP_PIN_COUNTING_BIAS, and the associated functions that use it, overload
1430  * the page's refcount so that two separate items are tracked: the original page
1431  * reference count, and also a new count of how many pin_user_pages() calls were
1432  * made against the page. ("gup-pinned" is another term for the latter).
1433  *
1434  * With this scheme, pin_user_pages() becomes special: such pages are marked as
1435  * distinct from normal pages. As such, the unpin_user_page() call (and its
1436  * variants) must be used in order to release gup-pinned pages.
1437  *
1438  * Choice of value:
1439  *
1440  * By making GUP_PIN_COUNTING_BIAS a power of two, debugging of page reference
1441  * counts with respect to pin_user_pages() and unpin_user_page() becomes
1442  * simpler, due to the fact that adding an even power of two to the page
1443  * refcount has the effect of using only the upper N bits, for the code that
1444  * counts up using the bias value. This means that the lower bits are left for
1445  * the exclusive use of the original code that increments and decrements by one
1446  * (or at least, by much smaller values than the bias value).
1447  *
1448  * Of course, once the lower bits overflow into the upper bits (and this is
1449  * OK, because subtraction recovers the original values), then visual inspection
1450  * no longer suffices to directly view the separate counts. However, for normal
1451  * applications that don't have huge page reference counts, this won't be an
1452  * issue.
1453  *
1454  * Locking: the lockless algorithm described in folio_try_get_rcu()
1455  * provides safe operation for get_user_pages(), folio_mkclean() and
1456  * other calls that race to set up page table entries.
1457  */
1458 #define GUP_PIN_COUNTING_BIAS (1U << 10)
1459
1460 void unpin_user_page(struct page *page);
1461 void unpin_folio(struct folio *folio);
1462 void unpin_user_pages_dirty_lock(struct page **pages, unsigned long npages,
1463                                  bool make_dirty);
1464 void unpin_user_page_range_dirty_lock(struct page *page, unsigned long npages,
1465                                       bool make_dirty);
1466 void unpin_user_pages(struct page **pages, unsigned long npages);
1467 void unpin_user_folio(struct folio *folio, unsigned long npages);
1468 void unpin_folios(struct folio **folios, unsigned long nfolios);
1469
1470 static inline bool is_cow_mapping(vm_flags_t flags)
1471 {
1472         return (flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
1473 }
1474
1475 #ifndef CONFIG_MMU
1476 static inline bool is_nommu_shared_mapping(vm_flags_t flags)
1477 {
1478         /*
1479          * NOMMU shared mappings are ordinary MAP_SHARED mappings and selected
1480          * R/O MAP_PRIVATE file mappings that are an effective R/O overlay of
1481          * a file mapping. R/O MAP_PRIVATE mappings might still modify
1482          * underlying memory if ptrace is active, so this is only possible if
1483          * ptrace does not apply. Note that there is no mprotect() to upgrade
1484          * write permissions later.
1485          */
1486         return flags & (VM_MAYSHARE | VM_MAYOVERLAY);
1487 }
1488 #endif
1489
1490 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM) && !defined(CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP)
1491 #define SECTION_IN_PAGE_FLAGS
1492 #endif
1493
1494 /*
1495  * The identification function is mainly used by the buddy allocator for
1496  * determining if two pages could be buddies. We are not really identifying
1497  * the zone since we could be using the section number id if we do not have
1498  * node id available in page flags.
1499  * We only guarantee that it will return the same value for two combinable
1500  * pages in a zone.
1501  */
1502 static inline int page_zone_id(struct page *page)
1503 {
1504         return (page->flags >> ZONEID_PGSHIFT) & ZONEID_MASK;
1505 }
1506
1507 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
1508 int page_to_nid(const struct page *page);
1509 #else
1510 static inline int page_to_nid(const struct page *page)
1511 {
1512         return (PF_POISONED_CHECK(page)->flags >> NODES_PGSHIFT) & NODES_MASK;
1513 }
1514 #endif
1515
1516 static inline int folio_nid(const struct folio *folio)
1517 {
1518         return page_to_nid(&folio->page);
1519 }
1520
1521 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1522 /* page access time bits needs to hold at least 4 seconds */
1523 #define PAGE_ACCESS_TIME_MIN_BITS       12
1524 #if LAST_CPUPID_SHIFT < PAGE_ACCESS_TIME_MIN_BITS
1525 #define PAGE_ACCESS_TIME_BUCKETS                                \
1526         (PAGE_ACCESS_TIME_MIN_BITS - LAST_CPUPID_SHIFT)
1527 #else
1528 #define PAGE_ACCESS_TIME_BUCKETS        0
1529 #endif
1530
1531 #define PAGE_ACCESS_TIME_MASK                           \
1532         (LAST_CPUPID_MASK << PAGE_ACCESS_TIME_BUCKETS)
1533
1534 static inline int cpu_pid_to_cpupid(int cpu, int pid)
1535 {
1536         return ((cpu & LAST__CPU_MASK) << LAST__PID_SHIFT) | (pid & LAST__PID_MASK);
1537 }
1538
1539 static inline int cpupid_to_pid(int cpupid)
1540 {
1541         return cpupid & LAST__PID_MASK;
1542 }
1543
1544 static inline int cpupid_to_cpu(int cpupid)
1545 {
1546         return (cpupid >> LAST__PID_SHIFT) & LAST__CPU_MASK;
1547 }
1548
1549 static inline int cpupid_to_nid(int cpupid)
1550 {
1551         return cpu_to_node(cpupid_to_cpu(cpupid));
1552 }
1553
1554 static inline bool cpupid_pid_unset(int cpupid)
1555 {
1556         return cpupid_to_pid(cpupid) == (-1 & LAST__PID_MASK);
1557 }
1558
1559 static inline bool cpupid_cpu_unset(int cpupid)
1560 {
1561         return cpupid_to_cpu(cpupid) == (-1 & LAST__CPU_MASK);
1562 }
1563
1564 static inline bool __cpupid_match_pid(pid_t task_pid, int cpupid)
1565 {
1566         return (task_pid & LAST__PID_MASK) == cpupid_to_pid(cpupid);
1567 }
1568
1569 #define cpupid_match_pid(task, cpupid) __cpupid_match_pid(task->pid, cpupid)
1570 #ifdef LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS
1571 static inline int folio_xchg_last_cpupid(struct folio *folio, int cpupid)
1572 {
1573         return xchg(&folio->_last_cpupid, cpupid & LAST_CPUPID_MASK);
1574 }
1575
1576 static inline int folio_last_cpupid(struct folio *folio)
1577 {
1578         return folio->_last_cpupid;
1579 }
1580 static inline void page_cpupid_reset_last(struct page *page)
1581 {
1582         page->_last_cpupid = -1 & LAST_CPUPID_MASK;
1583 }
1584 #else
1585 static inline int folio_last_cpupid(struct folio *folio)
1586 {
1587         return (folio->flags >> LAST_CPUPID_PGSHIFT) & LAST_CPUPID_MASK;
1588 }
1589
1590 int folio_xchg_last_cpupid(struct folio *folio, int cpupid);
1591
1592 static inline void page_cpupid_reset_last(struct page *page)
1593 {
1594         page->flags |= LAST_CPUPID_MASK << LAST_CPUPID_PGSHIFT;
1595 }
1596 #endif /* LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS */
1597
1598 static inline int folio_xchg_access_time(struct folio *folio, int time)
1599 {
1600         int last_time;
1601
1602         last_time = folio_xchg_last_cpupid(folio,
1603                                            time >> PAGE_ACCESS_TIME_BUCKETS);
1604         return last_time << PAGE_ACCESS_TIME_BUCKETS;
1605 }
1606
1607 static inline void vma_set_access_pid_bit(struct vm_area_struct *vma)
1608 {
1609         unsigned int pid_bit;
1610
1611         pid_bit = hash_32(current->pid, ilog2(BITS_PER_LONG));
1612         if (vma->numab_state && !test_bit(pid_bit, &vma->numab_state->pids_active[1])) {
1613                 __set_bit(pid_bit, &vma->numab_state->pids_active[1]);
1614         }
1615 }
1616
1617 bool folio_use_access_time(struct folio *folio);
1618 #else /* !CONFIG_NUMA_BALANCING */
1619 static inline int folio_xchg_last_cpupid(struct folio *folio, int cpupid)
1620 {
1621         return folio_nid(folio); /* XXX */
1622 }
1623
1624 static inline int folio_xchg_access_time(struct folio *folio, int time)
1625 {
1626         return 0;
1627 }
1628
1629 static inline int folio_last_cpupid(struct folio *folio)
1630 {
1631         return folio_nid(folio); /* XXX */
1632 }
1633
1634 static inline int cpupid_to_nid(int cpupid)
1635 {
1636         return -1;
1637 }
1638
1639 static inline int cpupid_to_pid(int cpupid)
1640 {
1641         return -1;
1642 }
1643
1644 static inline int cpupid_to_cpu(int cpupid)
1645 {
1646         return -1;
1647 }
1648
1649 static inline int cpu_pid_to_cpupid(int nid, int pid)
1650 {
1651         return -1;
1652 }
1653
1654 static inline bool cpupid_pid_unset(int cpupid)
1655 {
1656         return true;
1657 }
1658
1659 static inline void page_cpupid_reset_last(struct page *page)
1660 {
1661 }
1662
1663 static inline bool cpupid_match_pid(struct task_struct *task, int cpupid)
1664 {
1665         return false;
1666 }
1667
1668 static inline void vma_set_access_pid_bit(struct vm_area_struct *vma)
1669 {
1670 }
1671 static inline bool folio_use_access_time(struct folio *folio)
1672 {
1673         return false;
1674 }
1675 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1676
1677 #if defined(CONFIG_KASAN_SW_TAGS) || defined(CONFIG_KASAN_HW_TAGS)
1678
1679 /*
1680  * KASAN per-page tags are stored xor'ed with 0xff. This allows to avoid
1681  * setting tags for all pages to native kernel tag value 0xff, as the default
1682  * value 0x00 maps to 0xff.
1683  */
1684
1685 static inline u8 page_kasan_tag(const struct page *page)
1686 {
1687         u8 tag = KASAN_TAG_KERNEL;
1688
1689         if (kasan_enabled()) {
1690                 tag = (page->flags >> KASAN_TAG_PGSHIFT) & KASAN_TAG_MASK;
1691                 tag ^= 0xff;
1692         }
1693
1694         return tag;
1695 }
1696
1697 static inline void page_kasan_tag_set(struct page *page, u8 tag)
1698 {
1699         unsigned long old_flags, flags;
1700
1701         if (!kasan_enabled())
1702                 return;
1703
1704         tag ^= 0xff;
1705         old_flags = READ_ONCE(page->flags);
1706         do {
1707                 flags = old_flags;
1708                 flags &= ~(KASAN_TAG_MASK << KASAN_TAG_PGSHIFT);
1709                 flags |= (tag & KASAN_TAG_MASK) << KASAN_TAG_PGSHIFT;
1710         } while (unlikely(!try_cmpxchg(&page->flags, &old_flags, flags)));
1711 }
1712
1713 static inline void page_kasan_tag_reset(struct page *page)
1714 {
1715         if (kasan_enabled())
1716                 page_kasan_tag_set(page, KASAN_TAG_KERNEL);
1717 }
1718
1719 #else /* CONFIG_KASAN_SW_TAGS || CONFIG_KASAN_HW_TAGS */
1720
1721 static inline u8 page_kasan_tag(const struct page *page)
1722 {
1723         return 0xff;
1724 }
1725
1726 static inline void page_kasan_tag_set(struct page *page, u8 tag) { }
1727 static inline void page_kasan_tag_reset(struct page *page) { }
1728
1729 #endif /* CONFIG_KASAN_SW_TAGS || CONFIG_KASAN_HW_TAGS */
1730
1731 static inline struct zone *page_zone(const struct page *page)
1732 {
1733         return &NODE_DATA(page_to_nid(page))->node_zones[page_zonenum(page)];
1734 }
1735
1736 static inline pg_data_t *page_pgdat(const struct page *page)
1737 {
1738         return NODE_DATA(page_to_nid(page));
1739 }
1740
1741 static inline struct zone *folio_zone(const struct folio *folio)
1742 {
1743         return page_zone(&folio->page);
1744 }
1745
1746 static inline pg_data_t *folio_pgdat(const struct folio *folio)
1747 {
1748         return page_pgdat(&folio->page);
1749 }
1750
1751 #ifdef SECTION_IN_PAGE_FLAGS
1752 static inline void set_page_section(struct page *page, unsigned long section)
1753 {
1754         page->flags &= ~(SECTIONS_MASK << SECTIONS_PGSHIFT);
1755         page->flags |= (section & SECTIONS_MASK) << SECTIONS_PGSHIFT;
1756 }
1757
1758 static inline unsigned long page_to_section(const struct page *page)
1759 {
1760         return (page->flags >> SECTIONS_PGSHIFT) & SECTIONS_MASK;
1761 }
1762 #endif
1763
1764 /**
1765  * folio_pfn - Return the Page Frame Number of a folio.
1766  * @folio: The folio.
1767  *
1768  * A folio may contain multiple pages.  The pages have consecutive
1769  * Page Frame Numbers.
1770  *
1771  * Return: The Page Frame Number of the first page in the folio.
1772  */
1773 static inline unsigned long folio_pfn(const struct folio *folio)
1774 {
1775         return page_to_pfn(&folio->page);
1776 }
1777
1778 static inline struct folio *pfn_folio(unsigned long pfn)
1779 {
1780         return page_folio(pfn_to_page(pfn));
1781 }
1782
1783 #ifdef CONFIG_MMU
1784 static inline pte_t mk_pte(struct page *page, pgprot_t pgprot)
1785 {
1786         return pfn_pte(page_to_pfn(page), pgprot);
1787 }
1788
1789 /**
1790  * folio_mk_pte - Create a PTE for this folio
1791  * @folio: The folio to create a PTE for
1792  * @pgprot: The page protection bits to use
1793  *
1794  * Create a page table entry for the first page of this folio.
1795  * This is suitable for passing to set_ptes().
1796  *
1797  * Return: A page table entry suitable for mapping this folio.
1798  */
1799 static inline pte_t folio_mk_pte(struct folio *folio, pgprot_t pgprot)
1800 {
1801         return pfn_pte(folio_pfn(folio), pgprot);
1802 }
1803
1804 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1805 /**
1806  * folio_mk_pmd - Create a PMD for this folio
1807  * @folio: The folio to create a PMD for
1808  * @pgprot: The page protection bits to use
1809  *
1810  * Create a page table entry for the first page of this folio.
1811  * This is suitable for passing to set_pmd_at().
1812  *
1813  * Return: A page table entry suitable for mapping this folio.
1814  */
1815 static inline pmd_t folio_mk_pmd(struct folio *folio, pgprot_t pgprot)
1816 {
1817         return pmd_mkhuge(pfn_pmd(folio_pfn(folio), pgprot));
1818 }
1819 #endif
1820 #endif /* CONFIG_MMU */
1821
1822 static inline bool folio_has_pincount(const struct folio *folio)
1823 {
1824         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT))
1825                 return folio_test_large(folio);
1826         return folio_order(folio) > 1;
1827 }
1828
1829 /**
1830  * folio_maybe_dma_pinned - Report if a folio may be pinned for DMA.
1831  * @folio: The folio.
1832  *
1833  * This function checks if a folio has been pinned via a call to
1834  * a function in the pin_user_pages() family.
1835  *
1836  * For small folios, the return value is partially fuzzy: false is not fuzzy,
1837  * because it means "definitely not pinned for DMA", but true means "probably
1838  * pinned for DMA, but possibly a false positive due to having at least
1839  * GUP_PIN_COUNTING_BIAS worth of normal folio references".
1840  *
1841  * False positives are OK, because: a) it's unlikely for a folio to
1842  * get that many refcounts, and b) all the callers of this routine are
1843  * expected to be able to deal gracefully with a false positive.
1844  *
1845  * For most large folios, the result will be exactly correct. That's because
1846  * we have more tracking data available: the _pincount field is used
1847  * instead of the GUP_PIN_COUNTING_BIAS scheme.
1848  *
1849  * For more information, please see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst.
1850  *
1851  * Return: True, if it is likely that the folio has been "dma-pinned".
1852  * False, if the folio is definitely not dma-pinned.
1853  */
1854 static inline bool folio_maybe_dma_pinned(struct folio *folio)
1855 {
1856         if (folio_has_pincount(folio))
1857                 return atomic_read(&folio->_pincount) > 0;
1858
1859         /*
1860          * folio_ref_count() is signed. If that refcount overflows, then
1861          * folio_ref_count() returns a negative value, and callers will avoid
1862          * further incrementing the refcount.
1863          *
1864          * Here, for that overflow case, use the sign bit to count a little
1865          * bit higher via unsigned math, and thus still get an accurate result.
1866          */
1867         return ((unsigned int)folio_ref_count(folio)) >=
1868                 GUP_PIN_COUNTING_BIAS;
1869 }
1870
1871 /*
1872  * This should most likely only be called during fork() to see whether we
1873  * should break the cow immediately for an anon page on the src mm.
1874  *
1875  * The caller has to hold the PT lock and the vma->vm_mm->->write_protect_seq.
1876  */
1877 static inline bool folio_needs_cow_for_dma(struct vm_area_struct *vma,
1878                                           struct folio *folio)
1879 {
1880         VM_BUG_ON(!(raw_read_seqcount(&vma->vm_mm->write_protect_seq) & 1));
1881
1882         if (!test_bit(MMF_HAS_PINNED, &vma->vm_mm->flags))
1883                 return false;
1884
1885         return folio_maybe_dma_pinned(folio);
1886 }
1887
1888 /**
1889  * is_zero_page - Query if a page is a zero page
1890  * @page: The page to query
1891  *
1892  * This returns true if @page is one of the permanent zero pages.
1893  */
1894 static inline bool is_zero_page(const struct page *page)
1895 {
1896         return is_zero_pfn(page_to_pfn(page));
1897 }
1898
1899 /**
1900  * is_zero_folio - Query if a folio is a zero page
1901  * @folio: The folio to query
1902  *
1903  * This returns true if @folio is one of the permanent zero pages.
1904  */
1905 static inline bool is_zero_folio(const struct folio *folio)
1906 {
1907         return is_zero_page(&folio->page);
1908 }
1909
1910 /* MIGRATE_CMA and ZONE_MOVABLE do not allow pin folios */
1911 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1912 static inline bool folio_is_longterm_pinnable(struct folio *folio)
1913 {
1914 #ifdef CONFIG_CMA
1915         int mt = folio_migratetype(folio);
1916
1917         if (mt == MIGRATE_CMA || mt == MIGRATE_ISOLATE)
1918                 return false;
1919 #endif
1920         /* The zero page can be "pinned" but gets special handling. */
1921         if (is_zero_folio(folio))
1922                 return true;
1923
1924         /* Coherent device memory must always allow eviction. */
1925         if (folio_is_device_coherent(folio))
1926                 return false;
1927
1928         /*
1929          * Filesystems can only tolerate transient delays to truncate and
1930          * hole-punch operations
1931          */
1932         if (folio_is_fsdax(folio))
1933                 return false;
1934
1935         /* Otherwise, non-movable zone folios can be pinned. */
1936         return !folio_is_zone_movable(folio);
1937
1938 }
1939 #else
1940 static inline bool folio_is_longterm_pinnable(struct folio *folio)
1941 {
1942         return true;
1943 }
1944 #endif
1945
1946 static inline void set_page_zone(struct page *page, enum zone_type zone)
1947 {
1948         page->flags &= ~(ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT);
1949         page->flags |= (zone & ZONES_MASK) << ZONES_PGSHIFT;
1950 }
1951
1952 static inline void set_page_node(struct page *page, unsigned long node)
1953 {
1954         page->flags &= ~(NODES_MASK << NODES_PGSHIFT);
1955         page->flags |= (node & NODES_MASK) << NODES_PGSHIFT;
1956 }
1957
1958 static inline void set_page_links(struct page *page, enum zone_type zone,
1959         unsigned long node, unsigned long pfn)
1960 {
1961         set_page_zone(page, zone);
1962         set_page_node(page, node);
1963 #ifdef SECTION_IN_PAGE_FLAGS
1964         set_page_section(page, pfn_to_section_nr(pfn));
1965 #endif
1966 }
1967
1968 /**
1969  * folio_nr_pages - The number of pages in the folio.
1970  * @folio: The folio.
1971  *
1972  * Return: A positive power of two.
1973  */
1974 static inline long folio_nr_pages(const struct folio *folio)
1975 {
1976         if (!folio_test_large(folio))
1977                 return 1;
1978         return folio_large_nr_pages(folio);
1979 }
1980
1981 /* Only hugetlbfs can allocate folios larger than MAX_ORDER */
1982 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_GIGANTIC_PAGE
1983 #define MAX_FOLIO_NR_PAGES      (1UL << PUD_ORDER)
1984 #else
1985 #define MAX_FOLIO_NR_PAGES      MAX_ORDER_NR_PAGES
1986 #endif
1987
1988 /*
1989  * compound_nr() returns the number of pages in this potentially compound
1990  * page.  compound_nr() can be called on a tail page, and is defined to
1991  * return 1 in that case.
1992  */
1993 static inline long compound_nr(struct page *page)
1994 {
1995         struct folio *folio = (struct folio *)page;
1996
1997         if (!test_bit(PG_head, &folio->flags))
1998                 return 1;
1999         return folio_large_nr_pages(folio);
2000 }
2001
2002 /**
2003  * folio_next - Move to the next physical folio.
2004  * @folio: The folio we're currently operating on.
2005  *
2006  * If you have physically contiguous memory which may span more than
2007  * one folio (eg a &struct bio_vec), use this function to move from one
2008  * folio to the next.  Do not use it if the memory is only virtually
2009  * contiguous as the folios are almost certainly not adjacent to each
2010  * other.  This is the folio equivalent to writing ``page++``.
2011  *
2012  * Context: We assume that the folios are refcounted and/or locked at a
2013  * higher level and do not adjust the reference counts.
2014  * Return: The next struct folio.
2015  */
2016 static inline struct folio *folio_next(struct folio *folio)
2017 {
2018         return (struct folio *)folio_page(folio, folio_nr_pages(folio));
2019 }
2020
2021 /**
2022  * folio_shift - The size of the memory described by this folio.
2023  * @folio: The folio.
2024  *
2025  * A folio represents a number of bytes which is a power-of-two in size.
2026  * This function tells you which power-of-two the folio is.  See also
2027  * folio_size() and folio_order().
2028  *
2029  * Context: The caller should have a reference on the folio to prevent
2030  * it from being split.  It is not necessary for the folio to be locked.
2031  * Return: The base-2 logarithm of the size of this folio.
2032  */
2033 static inline unsigned int folio_shift(const struct folio *folio)
2034 {
2035         return PAGE_SHIFT + folio_order(folio);
2036 }
2037
2038 /**
2039  * folio_size - The number of bytes in a folio.
2040  * @folio: The folio.
2041  *
2042  * Context: The caller should have a reference on the folio to prevent
2043  * it from being split.  It is not necessary for the folio to be locked.
2044  * Return: The number of bytes in this folio.
2045  */
2046 static inline size_t folio_size(const struct folio *folio)
2047 {
2048         return PAGE_SIZE << folio_order(folio);
2049 }
2050
2051 /**
2052  * folio_maybe_mapped_shared - Whether the folio is mapped into the page
2053  *                             tables of more than one MM
2054  * @folio: The folio.
2055  *
2056  * This function checks if the folio maybe currently mapped into more than one
2057  * MM ("maybe mapped shared"), or if the folio is certainly mapped into a single
2058  * MM ("mapped exclusively").
2059  *
2060  * For KSM folios, this function also returns "mapped shared" when a folio is
2061  * mapped multiple times into the same MM, because the individual page mappings
2062  * are independent.
2063  *
2064  * For small anonymous folios and anonymous hugetlb folios, the return
2065  * value will be exactly correct: non-KSM folios can only be mapped at most once
2066  * into an MM, and they cannot be partially mapped. KSM folios are
2067  * considered shared even if mapped multiple times into the same MM.
2068  *
2069  * For other folios, the result can be fuzzy:
2070  *    #. For partially-mappable large folios (THP), the return value can wrongly
2071  *       indicate "mapped shared" (false positive) if a folio was mapped by
2072  *       more than two MMs at one point in time.
2073  *    #. For pagecache folios (including hugetlb), the return value can wrongly
2074  *       indicate "mapped shared" (false positive) when two VMAs in the same MM
2075  *       cover the same file range.
2076  *
2077  * Further, this function only considers current page table mappings that
2078  * are tracked using the folio mapcount(s).
2079  *
2080  * This function does not consider:
2081  *    #. If the folio might get mapped in the (near) future (e.g., swapcache,
2082  *       pagecache, temporary unmapping for migration).
2083  *    #. If the folio is mapped differently (VM_PFNMAP).
2084  *    #. If hugetlb page table sharing applies. Callers might want to check
2085  *       hugetlb_pmd_shared().
2086  *
2087  * Return: Whether the folio is estimated to be mapped into more than one MM.
2088  */
2089 static inline bool folio_maybe_mapped_shared(struct folio *folio)
2090 {
2091         int mapcount = folio_mapcount(folio);
2092
2093         /* Only partially-mappable folios require more care. */
2094         if (!folio_test_large(folio) || unlikely(folio_test_hugetlb(folio)))
2095                 return mapcount > 1;
2096
2097         /*
2098          * vm_insert_page() without CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE ...
2099          * simply assume "mapped shared", nobody should really care
2100          * about this for arbitrary kernel allocations.
2101          */
2102         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MM_ID))
2103                 return true;
2104
2105         /*
2106          * A single mapping implies "mapped exclusively", even if the
2107          * folio flag says something different: it's easier to handle this
2108          * case here instead of on the RMAP hot path.
2109          */
2110         if (mapcount <= 1)
2111                 return false;
2112         return test_bit(FOLIO_MM_IDS_SHARED_BITNUM, &folio->_mm_ids);
2113 }
2114
2115 /**
2116  * folio_expected_ref_count - calculate the expected folio refcount
2117  * @folio: the folio
2118  *
2119  * Calculate the expected folio refcount, taking references from the pagecache,
2120  * swapcache, PG_private and page table mappings into account. Useful in
2121  * combination with folio_ref_count() to detect unexpected references (e.g.,
2122  * GUP or other temporary references).
2123  *
2124  * Does currently not consider references from the LRU cache. If the folio
2125  * was isolated from the LRU (which is the case during migration or split),
2126  * the LRU cache does not apply.
2127  *
2128  * Calling this function on an unmapped folio -- !folio_mapped() -- that is
2129  * locked will return a stable result.
2130  *
2131  * Calling this function on a mapped folio will not result in a stable result,
2132  * because nothing stops additional page table mappings from coming (e.g.,
2133  * fork()) or going (e.g., munmap()).
2134  *
2135  * Calling this function without the folio lock will also not result in a
2136  * stable result: for example, the folio might get dropped from the swapcache
2137  * concurrently.
2138  *
2139  * However, even when called without the folio lock or on a mapped folio,
2140  * this function can be used to detect unexpected references early (for example,
2141  * if it makes sense to even lock the folio and unmap it).
2142  *
2143  * The caller must add any reference (e.g., from folio_try_get()) it might be
2144  * holding itself to the result.
2145  *
2146  * Returns the expected folio refcount.
2147  */
2148 static inline int folio_expected_ref_count(const struct folio *folio)
2149 {
2150         const int order = folio_order(folio);
2151         int ref_count = 0;
2152
2153         if (WARN_ON_ONCE(folio_test_slab(folio)))
2154                 return 0;
2155
2156         if (folio_test_anon(folio)) {
2157                 /* One reference per page from the swapcache. */
2158                 ref_count += folio_test_swapcache(folio) << order;
2159         } else if (!((unsigned long)folio->mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS)) {
2160                 /* One reference per page from the pagecache. */
2161                 ref_count += !!folio->mapping << order;
2162                 /* One reference from PG_private. */
2163                 ref_count += folio_test_private(folio);
2164         }
2165
2166         /* One reference per page table mapping. */
2167         return ref_count + folio_mapcount(folio);
2168 }
2169
2170 #ifndef HAVE_ARCH_MAKE_FOLIO_ACCESSIBLE
2171 static inline int arch_make_folio_accessible(struct folio *folio)
2172 {
2173         return 0;
2174 }
2175 #endif
2176
2177 /*
2178  * Some inline functions in vmstat.h depend on page_zone()
2179  */
2180 #include <linux/vmstat.h>
2181
2182 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && !defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
2183 #define HASHED_PAGE_VIRTUAL
2184 #endif
2185
2186 #if defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
2187 static inline void *page_address(const struct page *page)
2188 {
2189         return page->virtual;
2190 }
2191 static inline void set_page_address(struct page *page, void *address)
2192 {
2193         page->virtual = address;
2194 }
2195 #define page_address_init()  do { } while(0)
2196 #endif
2197
2198 #if defined(HASHED_PAGE_VIRTUAL)
2199 void *page_address(const struct page *page);
2200 void set_page_address(struct page *page, void *virtual);
2201 void page_address_init(void);
2202 #endif
2203
2204 static __always_inline void *lowmem_page_address(const struct page *page)
2205 {
2206         return page_to_virt(page);
2207 }
2208
2209 #if !defined(HASHED_PAGE_VIRTUAL) && !defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
2210 #define page_address(page) lowmem_page_address(page)
2211 #define set_page_address(page, address)  do { } while(0)
2212 #define page_address_init()  do { } while(0)
2213 #endif
2214
2215 static inline void *folio_address(const struct folio *folio)
2216 {
2217         return page_address(&folio->page);
2218 }
2219
2220 /*
2221  * Return true only if the page has been allocated with
2222  * ALLOC_NO_WATERMARKS and the low watermark was not
2223  * met implying that the system is under some pressure.
2224  */
2225 static inline bool page_is_pfmemalloc(const struct page *page)
2226 {
2227         /*
2228          * lru.next has bit 1 set if the page is allocated from the
2229          * pfmemalloc reserves.  Callers may simply overwrite it if
2230          * they do not need to preserve that information.
2231          */
2232         return (uintptr_t)page->lru.next & BIT(1);
2233 }
2234
2235 /*
2236  * Return true only if the folio has been allocated with
2237  * ALLOC_NO_WATERMARKS and the low watermark was not
2238  * met implying that the system is under some pressure.
2239  */
2240 static inline bool folio_is_pfmemalloc(const struct folio *folio)
2241 {
2242         /*
2243          * lru.next has bit 1 set if the page is allocated from the
2244          * pfmemalloc reserves.  Callers may simply overwrite it if
2245          * they do not need to preserve that information.
2246          */
2247         return (uintptr_t)folio->lru.next & BIT(1);
2248 }
2249
2250 /*
2251  * Only to be called by the page allocator on a freshly allocated
2252  * page.
2253  */
2254 static inline void set_page_pfmemalloc(struct page *page)
2255 {
2256         page->lru.next = (void *)BIT(1);
2257 }
2258
2259 static inline void clear_page_pfmemalloc(struct page *page)
2260 {
2261         page->lru.next = NULL;
2262 }
2263
2264 /*
2265  * Can be called by the pagefault handler when it gets a VM_FAULT_OOM.
2266  */
2267 extern void pagefault_out_of_memory(void);
2268
2269 #define offset_in_page(p)       ((unsigned long)(p) & ~PAGE_MASK)
2270 #define offset_in_folio(folio, p) ((unsigned long)(p) & (folio_size(folio) - 1))
2271
2272 /*
2273  * Parameter block passed down to zap_pte_range in exceptional cases.
2274  */
2275 struct zap_details {
2276         struct folio *single_folio;     /* Locked folio to be unmapped */
2277         bool even_cows;                 /* Zap COWed private pages too? */
2278         bool reclaim_pt;                /* Need reclaim page tables? */
2279         zap_flags_t zap_flags;          /* Extra flags for zapping */
2280 };
2281
2282 /*
2283  * Whether to drop the pte markers, for example, the uffd-wp information for
2284  * file-backed memory.  This should only be specified when we will completely
2285  * drop the page in the mm, either by truncation or unmapping of the vma.  By
2286  * default, the flag is not set.
2287  */
2288 #define  ZAP_FLAG_DROP_MARKER        ((__force zap_flags_t) BIT(0))
2289 /* Set in unmap_vmas() to indicate a final unmap call.  Only used by hugetlb */
2290 #define  ZAP_FLAG_UNMAP              ((__force zap_flags_t) BIT(1))
2291
2292 #ifdef CONFIG_SCHED_MM_CID
2293 void sched_mm_cid_before_execve(struct task_struct *t);
2294 void sched_mm_cid_after_execve(struct task_struct *t);
2295 void sched_mm_cid_fork(struct task_struct *t);
2296 void sched_mm_cid_exit_signals(struct task_struct *t);
2297 static inline int task_mm_cid(struct task_struct *t)
2298 {
2299         return t->mm_cid;
2300 }
2301 #else
2302 static inline void sched_mm_cid_before_execve(struct task_struct *t) { }
2303 static inline void sched_mm_cid_after_execve(struct task_struct *t) { }
2304 static inline void sched_mm_cid_fork(struct task_struct *t) { }
2305 static inline void sched_mm_cid_exit_signals(struct task_struct *t) { }
2306 static inline int task_mm_cid(struct task_struct *t)
2307 {
2308         /*
2309          * Use the processor id as a fall-back when the mm cid feature is
2310          * disabled. This provides functional per-cpu data structure accesses
2311          * in user-space, althrough it won't provide the memory usage benefits.
2312          */
2313         return raw_smp_processor_id();
2314 }
2315 #endif
2316
2317 #ifdef CONFIG_MMU
2318 extern bool can_do_mlock(void);
2319 #else
2320 static inline bool can_do_mlock(void) { return false; }
2321 #endif
2322 extern int user_shm_lock(size_t, struct ucounts *);
2323 extern void user_shm_unlock(size_t, struct ucounts *);
2324
2325 struct folio *vm_normal_folio(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2326                              pte_t pte);
2327 struct page *vm_normal_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2328                              pte_t pte);
2329 struct folio *vm_normal_folio_pmd(struct vm_area_struct *vma,
2330                                   unsigned long addr, pmd_t pmd);
2331 struct page *vm_normal_page_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2332                                 pmd_t pmd);
2333
2334 void zap_vma_ptes(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2335                   unsigned long size);
2336 void zap_page_range_single(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
2337                            unsigned long size, struct zap_details *details);
2338 static inline void zap_vma_pages(struct vm_area_struct *vma)
2339 {
2340         zap_page_range_single(vma, vma->vm_start,
2341                               vma->vm_end - vma->vm_start, NULL);
2342 }
2343 void unmap_vmas(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
2344                 struct vm_area_struct *start_vma, unsigned long start,
2345                 unsigned long end, unsigned long tree_end, bool mm_wr_locked);
2346
2347 struct mmu_notifier_range;
2348
2349 void free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb, unsigned long addr,
2350                 unsigned long end, unsigned long floor, unsigned long ceiling);
2351 int
2352 copy_page_range(struct vm_area_struct *dst_vma, struct vm_area_struct *src_vma);
2353 int generic_access_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2354                         void *buf, int len, int write);
2355
2356 struct follow_pfnmap_args {
2357         /**
2358          * Inputs:
2359          * @vma: Pointer to @vm_area_struct struct
2360          * @address: the virtual address to walk
2361          */
2362         struct vm_area_struct *vma;
2363         unsigned long address;
2364         /**
2365          * Internals:
2366          *
2367          * The caller shouldn't touch any of these.
2368          */
2369         spinlock_t *lock;
2370         pte_t *ptep;
2371         /**
2372          * Outputs:
2373          *
2374          * @pfn: the PFN of the address
2375          * @addr_mask: address mask covering pfn
2376          * @pgprot: the pgprot_t of the mapping
2377          * @writable: whether the mapping is writable
2378          * @special: whether the mapping is a special mapping (real PFN maps)
2379          */
2380         unsigned long pfn;
2381         unsigned long addr_mask;
2382         pgprot_t pgprot;
2383         bool writable;
2384         bool special;
2385 };
2386 int follow_pfnmap_start(struct follow_pfnmap_args *args);
2387 void follow_pfnmap_end(struct follow_pfnmap_args *args);
2388
2389 extern void truncate_pagecache(struct inode *inode, loff_t new);
2390 extern void truncate_setsize(struct inode *inode, loff_t newsize);
2391 void pagecache_isize_extended(struct inode *inode, loff_t from, loff_t to);
2392 void truncate_pagecache_range(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t end);
2393 int generic_error_remove_folio(struct address_space *mapping,
2394                 struct folio *folio);
2395
2396 struct vm_area_struct *lock_mm_and_find_vma(struct mm_struct *mm,
2397                 unsigned long address, struct pt_regs *regs);
2398
2399 #ifdef CONFIG_MMU
2400 extern vm_fault_t handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma,
2401                                   unsigned long address, unsigned int flags,
2402                                   struct pt_regs *regs);
2403 extern int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm,
2404                             unsigned long address, unsigned int fault_flags,
2405                             bool *unlocked);
2406 void unmap_mapping_pages(struct address_space *mapping,
2407                 pgoff_t start, pgoff_t nr, bool even_cows);
2408 void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
2409                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows);
2410 #else
2411 static inline vm_fault_t handle_mm_fault(struct vm_area_struct *vma,
2412                                          unsigned long address, unsigned int flags,
2413                                          struct pt_regs *regs)
2414 {
2415         /* should never happen if there's no MMU */
2416         BUG();
2417         return VM_FAULT_SIGBUS;
2418 }
2419 static inline int fixup_user_fault(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
2420                 unsigned int fault_flags, bool *unlocked)
2421 {
2422         /* should never happen if there's no MMU */
2423         BUG();
2424         return -EFAULT;
2425 }
2426 static inline void unmap_mapping_pages(struct address_space *mapping,
2427                 pgoff_t start, pgoff_t nr, bool even_cows) { }
2428 static inline void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
2429                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows) { }
2430 #endif
2431
2432 static inline void unmap_shared_mapping_range(struct address_space *mapping,
2433                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen)
2434 {
2435         unmap_mapping_range(mapping, holebegin, holelen, 0);
2436 }
2437
2438 static inline struct vm_area_struct *vma_lookup(struct mm_struct *mm,
2439                                                 unsigned long addr);
2440
2441 extern int access_process_vm(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
2442                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags);
2443 extern int access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2444                 void *buf, int len, unsigned int gup_flags);
2445
2446 #ifdef CONFIG_BPF_SYSCALL
2447 extern int copy_remote_vm_str(struct task_struct *tsk, unsigned long addr,
2448                               void *buf, int len, unsigned int gup_flags);
2449 #endif
2450
2451 long get_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2452                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2453                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2454                            int *locked);
2455 long pin_user_pages_remote(struct mm_struct *mm,
2456                            unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2457                            unsigned int gup_flags, struct page **pages,
2458                            int *locked);
2459
2460 /*
2461  * Retrieves a single page alongside its VMA. Does not support FOLL_NOWAIT.
2462  */
2463 static inline struct page *get_user_page_vma_remote(struct mm_struct *mm,
2464                                                     unsigned long addr,
2465                                                     int gup_flags,
2466                                                     struct vm_area_struct **vmap)
2467 {
2468         struct page *page;
2469         struct vm_area_struct *vma;
2470         int got;
2471
2472         if (WARN_ON_ONCE(unlikely(gup_flags & FOLL_NOWAIT)))
2473                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2474
2475         got = get_user_pages_remote(mm, addr, 1, gup_flags, &page, NULL);
2476
2477         if (got < 0)
2478                 return ERR_PTR(got);
2479
2480         vma = vma_lookup(mm, addr);
2481         if (WARN_ON_ONCE(!vma)) {
2482                 put_page(page);
2483                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2484         }
2485
2486         *vmap = vma;
2487         return page;
2488 }
2489
2490 long get_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2491                     unsigned int gup_flags, struct page **pages);
2492 long pin_user_pages(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2493                     unsigned int gup_flags, struct page **pages);
2494 long get_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2495                     struct page **pages, unsigned int gup_flags);
2496 long pin_user_pages_unlocked(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
2497                     struct page **pages, unsigned int gup_flags);
2498 long memfd_pin_folios(struct file *memfd, loff_t start, loff_t end,
2499                       struct folio **folios, unsigned int max_folios,
2500                       pgoff_t *offset);
2501 int folio_add_pins(struct folio *folio, unsigned int pins);
2502
2503 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2504                         unsigned int gup_flags, struct page **pages);
2505 int pin_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages,
2506                         unsigned int gup_flags, struct page **pages);
2507 void folio_add_pin(struct folio *folio);
2508
2509 int account_locked_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long pages, bool inc);
2510 int __account_locked_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long pages, bool inc,
2511                         struct task_struct *task, bool bypass_rlim);
2512
2513 struct kvec;
2514 struct page *get_dump_page(unsigned long addr, int *locked);
2515
2516 bool folio_mark_dirty(struct folio *folio);
2517 bool folio_mark_dirty_lock(struct folio *folio);
2518 bool set_page_dirty(struct page *page);
2519 int set_page_dirty_lock(struct page *page);
2520
2521 int get_cmdline(struct task_struct *task, char *buffer, int buflen);
2522
2523 /*
2524  * Flags used by change_protection().  For now we make it a bitmap so
2525  * that we can pass in multiple flags just like parameters.  However
2526  * for now all the callers are only use one of the flags at the same
2527  * time.
2528  */
2529 /*
2530  * Whether we should manually check if we can map individual PTEs writable,
2531  * because something (e.g., COW, uffd-wp) blocks that from happening for all
2532  * PTEs automatically in a writable mapping.
2533  */
2534 #define  MM_CP_TRY_CHANGE_WRITABLE         (1UL << 0)
2535 /* Whether this protection change is for NUMA hints */
2536 #define  MM_CP_PROT_NUMA                   (1UL << 1)
2537 /* Whether this change is for write protecting */
2538 #define  MM_CP_UFFD_WP                     (1UL << 2) /* do wp */
2539 #define  MM_CP_UFFD_WP_RESOLVE             (1UL << 3) /* Resolve wp */
2540 #define  MM_CP_UFFD_WP_ALL                 (MM_CP_UFFD_WP | \
2541                                             MM_CP_UFFD_WP_RESOLVE)
2542
2543 bool can_change_pte_writable(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2544                              pte_t pte);
2545 extern long change_protection(struct mmu_gather *tlb,
2546                               struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
2547                               unsigned long end, unsigned long cp_flags);
2548 extern int mprotect_fixup(struct vma_iterator *vmi, struct mmu_gather *tlb,
2549           struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct **pprev,
2550           unsigned long start, unsigned long end, unsigned long newflags);
2551
2552 /*
2553  * doesn't attempt to fault and will return short.
2554  */
2555 int get_user_pages_fast_only(unsigned long start, int nr_pages,
2556                              unsigned int gup_flags, struct page **pages);
2557
2558 static inline bool get_user_page_fast_only(unsigned long addr,
2559                         unsigned int gup_flags, struct page **pagep)
2560 {
2561         return get_user_pages_fast_only(addr, 1, gup_flags, pagep) == 1;
2562 }
2563 /*
2564  * per-process(per-mm_struct) statistics.
2565  */
2566 static inline unsigned long get_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member)
2567 {
2568         return percpu_counter_read_positive(&mm->rss_stat[member]);
2569 }
2570
2571 static inline unsigned long get_mm_counter_sum(struct mm_struct *mm, int member)
2572 {
2573         return percpu_counter_sum_positive(&mm->rss_stat[member]);
2574 }
2575
2576 void mm_trace_rss_stat(struct mm_struct *mm, int member);
2577
2578 static inline void add_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member, long value)
2579 {
2580         percpu_counter_add(&mm->rss_stat[member], value);
2581
2582         mm_trace_rss_stat(mm, member);
2583 }
2584
2585 static inline void inc_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member)
2586 {
2587         percpu_counter_inc(&mm->rss_stat[member]);
2588
2589         mm_trace_rss_stat(mm, member);
2590 }
2591
2592 static inline void dec_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member)
2593 {
2594         percpu_counter_dec(&mm->rss_stat[member]);
2595
2596         mm_trace_rss_stat(mm, member);
2597 }
2598
2599 /* Optimized variant when folio is already known not to be anon */
2600 static inline int mm_counter_file(struct folio *folio)
2601 {
2602         if (folio_test_swapbacked(folio))
2603                 return MM_SHMEMPAGES;
2604         return MM_FILEPAGES;
2605 }
2606
2607 static inline int mm_counter(struct folio *folio)
2608 {
2609         if (folio_test_anon(folio))
2610                 return MM_ANONPAGES;
2611         return mm_counter_file(folio);
2612 }
2613
2614 static inline unsigned long get_mm_rss(struct mm_struct *mm)
2615 {
2616         return get_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES) +
2617                 get_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES) +
2618                 get_mm_counter(mm, MM_SHMEMPAGES);
2619 }
2620
2621 static inline unsigned long get_mm_hiwater_rss(struct mm_struct *mm)
2622 {
2623         return max(mm->hiwater_rss, get_mm_rss(mm));
2624 }
2625
2626 static inline unsigned long get_mm_hiwater_vm(struct mm_struct *mm)
2627 {
2628         return max(mm->hiwater_vm, mm->total_vm);
2629 }
2630
2631 static inline void update_hiwater_rss(struct mm_struct *mm)
2632 {
2633         unsigned long _rss = get_mm_rss(mm);
2634
2635         if (data_race(mm->hiwater_rss) < _rss)
2636                 (mm)->hiwater_rss = _rss;
2637 }
2638
2639 static inline void update_hiwater_vm(struct mm_struct *mm)
2640 {
2641         if (mm->hiwater_vm < mm->total_vm)
2642                 mm->hiwater_vm = mm->total_vm;
2643 }
2644
2645 static inline void reset_mm_hiwater_rss(struct mm_struct *mm)
2646 {
2647         mm->hiwater_rss = get_mm_rss(mm);
2648 }
2649
2650 static inline void setmax_mm_hiwater_rss(unsigned long *maxrss,
2651                                          struct mm_struct *mm)
2652 {
2653         unsigned long hiwater_rss = get_mm_hiwater_rss(mm);
2654
2655         if (*maxrss < hiwater_rss)
2656                 *maxrss = hiwater_rss;
2657 }
2658
2659 #ifndef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_SPECIAL
2660 static inline int pte_special(pte_t pte)
2661 {
2662         return 0;
2663 }
2664
2665 static inline pte_t pte_mkspecial(pte_t pte)
2666 {
2667         return pte;
2668 }
2669 #endif
2670
2671 #ifndef CONFIG_ARCH_SUPPORTS_PMD_PFNMAP
2672 static inline bool pmd_special(pmd_t pmd)
2673 {
2674         return false;
2675 }
2676
2677 static inline pmd_t pmd_mkspecial(pmd_t pmd)
2678 {
2679         return pmd;
2680 }
2681 #endif  /* CONFIG_ARCH_SUPPORTS_PMD_PFNMAP */
2682
2683 #ifndef CONFIG_ARCH_SUPPORTS_PUD_PFNMAP
2684 static inline bool pud_special(pud_t pud)
2685 {
2686         return false;
2687 }
2688
2689 static inline pud_t pud_mkspecial(pud_t pud)
2690 {
2691         return pud;
2692 }
2693 #endif  /* CONFIG_ARCH_SUPPORTS_PUD_PFNMAP */
2694
2695 #ifndef CONFIG_ARCH_HAS_PTE_DEVMAP
2696 static inline int pte_devmap(pte_t pte)
2697 {
2698         return 0;
2699 }
2700 #endif
2701
2702 extern pte_t *__get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2703                                spinlock_t **ptl);
2704 static inline pte_t *get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
2705                                     spinlock_t **ptl)
2706 {
2707         pte_t *ptep;
2708         __cond_lock(*ptl, ptep = __get_locked_pte(mm, addr, ptl));
2709         return ptep;
2710 }
2711
2712 #ifdef __PAGETABLE_P4D_FOLDED
2713 static inline int __p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2714                                                 unsigned long address)
2715 {
2716         return 0;
2717 }
2718 #else
2719 int __p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, unsigned long address);
2720 #endif
2721
2722 #if defined(__PAGETABLE_PUD_FOLDED) || !defined(CONFIG_MMU)
2723 static inline int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2724                                                 unsigned long address)
2725 {
2726         return 0;
2727 }
2728 static inline void mm_inc_nr_puds(struct mm_struct *mm) {}
2729 static inline void mm_dec_nr_puds(struct mm_struct *mm) {}
2730
2731 #else
2732 int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d, unsigned long address);
2733
2734 static inline void mm_inc_nr_puds(struct mm_struct *mm)
2735 {
2736         if (mm_pud_folded(mm))
2737                 return;
2738         atomic_long_add(PTRS_PER_PUD * sizeof(pud_t), &mm->pgtables_bytes);
2739 }
2740
2741 static inline void mm_dec_nr_puds(struct mm_struct *mm)
2742 {
2743         if (mm_pud_folded(mm))
2744                 return;
2745         atomic_long_sub(PTRS_PER_PUD * sizeof(pud_t), &mm->pgtables_bytes);
2746 }
2747 #endif
2748
2749 #if defined(__PAGETABLE_PMD_FOLDED) || !defined(CONFIG_MMU)
2750 static inline int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
2751                                                 unsigned long address)
2752 {
2753         return 0;
2754 }
2755
2756 static inline void mm_inc_nr_pmds(struct mm_struct *mm) {}
2757 static inline void mm_dec_nr_pmds(struct mm_struct *mm) {}
2758
2759 #else
2760 int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address);
2761
2762 static inline void mm_inc_nr_pmds(struct mm_struct *mm)
2763 {
2764         if (mm_pmd_folded(mm))
2765                 return;
2766         atomic_long_add(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t), &mm->pgtables_bytes);
2767 }
2768
2769 static inline void mm_dec_nr_pmds(struct mm_struct *mm)
2770 {
2771         if (mm_pmd_folded(mm))
2772                 return;
2773         atomic_long_sub(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t), &mm->pgtables_bytes);
2774 }
2775 #endif
2776
2777 #ifdef CONFIG_MMU
2778 static inline void mm_pgtables_bytes_init(struct mm_struct *mm)
2779 {
2780         atomic_long_set(&mm->pgtables_bytes, 0);
2781 }
2782
2783 static inline unsigned long mm_pgtables_bytes(const struct mm_struct *mm)
2784 {
2785         return atomic_long_read(&mm->pgtables_bytes);
2786 }
2787
2788 static inline void mm_inc_nr_ptes(struct mm_struct *mm)
2789 {
2790         atomic_long_add(PTRS_PER_PTE * sizeof(pte_t), &mm->pgtables_bytes);
2791 }
2792
2793 static inline void mm_dec_nr_ptes(struct mm_struct *mm)
2794 {
2795         atomic_long_sub(PTRS_PER_PTE * sizeof(pte_t), &mm->pgtables_bytes);
2796 }
2797 #else
2798
2799 static inline void mm_pgtables_bytes_init(struct mm_struct *mm) {}
2800 static inline unsigned long mm_pgtables_bytes(const struct mm_struct *mm)
2801 {
2802         return 0;
2803 }
2804
2805 static inline void mm_inc_nr_ptes(struct mm_struct *mm) {}
2806 static inline void mm_dec_nr_ptes(struct mm_struct *mm) {}
2807 #endif
2808
2809 int __pte_alloc(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd);
2810 int __pte_alloc_kernel(pmd_t *pmd);
2811
2812 #if defined(CONFIG_MMU)
2813
2814 static inline p4d_t *p4d_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
2815                 unsigned long address)
2816 {
2817         return (unlikely(pgd_none(*pgd)) && __p4d_alloc(mm, pgd, address)) ?
2818                 NULL : p4d_offset(pgd, address);
2819 }
2820
2821 static inline pud_t *pud_alloc(struct mm_struct *mm, p4d_t *p4d,
2822                 unsigned long address)
2823 {
2824         return (unlikely(p4d_none(*p4d)) && __pud_alloc(mm, p4d, address)) ?
2825                 NULL : pud_offset(p4d, address);
2826 }
2827
2828 static inline pmd_t *pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address)
2829 {
2830         return (unlikely(pud_none(*pud)) && __pmd_alloc(mm, pud, address))?
2831                 NULL: pmd_offset(pud, address);
2832 }
2833 #endif /* CONFIG_MMU */
2834
2835 static inline struct ptdesc *virt_to_ptdesc(const void *x)
2836 {
2837         return page_ptdesc(virt_to_page(x));
2838 }
2839
2840 static inline void *ptdesc_to_virt(const struct ptdesc *pt)
2841 {
2842         return page_to_virt(ptdesc_page(pt));
2843 }
2844
2845 static inline void *ptdesc_address(const struct ptdesc *pt)
2846 {
2847         return folio_address(ptdesc_folio(pt));
2848 }
2849
2850 static inline bool pagetable_is_reserved(struct ptdesc *pt)
2851 {
2852         return folio_test_reserved(ptdesc_folio(pt));
2853 }
2854
2855 /**
2856  * pagetable_alloc - Allocate pagetables
2857  * @gfp:    GFP flags
2858  * @order:  desired pagetable order
2859  *
2860  * pagetable_alloc allocates memory for page tables as well as a page table
2861  * descriptor to describe that memory.
2862  *
2863  * Return: The ptdesc describing the allocated page tables.
2864  */
2865 static inline struct ptdesc *pagetable_alloc_noprof(gfp_t gfp, unsigned int order)
2866 {
2867         struct page *page = alloc_pages_noprof(gfp | __GFP_COMP, order);
2868
2869         return page_ptdesc(page);
2870 }
2871 #define pagetable_alloc(...)    alloc_hooks(pagetable_alloc_noprof(__VA_ARGS__))
2872
2873 /**
2874  * pagetable_free - Free pagetables
2875  * @pt: The page table descriptor
2876  *
2877  * pagetable_free frees the memory of all page tables described by a page
2878  * table descriptor and the memory for the descriptor itself.
2879  */
2880 static inline void pagetable_free(struct ptdesc *pt)
2881 {
2882         struct page *page = ptdesc_page(pt);
2883
2884         __free_pages(page, compound_order(page));
2885 }
2886
2887 #if defined(CONFIG_SPLIT_PTE_PTLOCKS)
2888 #if ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
2889 void __init ptlock_cache_init(void);
2890 bool ptlock_alloc(struct ptdesc *ptdesc);
2891 void ptlock_free(struct ptdesc *ptdesc);
2892
2893 static inline spinlock_t *ptlock_ptr(struct ptdesc *ptdesc)
2894 {
2895         return ptdesc->ptl;
2896 }
2897 #else /* ALLOC_SPLIT_PTLOCKS */
2898 static inline void ptlock_cache_init(void)
2899 {
2900 }
2901
2902 static inline bool ptlock_alloc(struct ptdesc *ptdesc)
2903 {
2904         return true;
2905 }
2906
2907 static inline void ptlock_free(struct ptdesc *ptdesc)
2908 {
2909 }
2910
2911 static inline spinlock_t *ptlock_ptr(struct ptdesc *ptdesc)
2912 {
2913         return &ptdesc->ptl;
2914 }
2915 #endif /* ALLOC_SPLIT_PTLOCKS */
2916
2917 static inline spinlock_t *pte_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
2918 {
2919         return ptlock_ptr(page_ptdesc(pmd_page(*pmd)));
2920 }
2921
2922 static inline spinlock_t *ptep_lockptr(struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
2923 {
2924         BUILD_BUG_ON(IS_ENABLED(CONFIG_HIGHPTE));
2925         BUILD_BUG_ON(MAX_PTRS_PER_PTE * sizeof(pte_t) > PAGE_SIZE);
2926         return ptlock_ptr(virt_to_ptdesc(pte));
2927 }
2928
2929 static inline bool ptlock_init(struct ptdesc *ptdesc)
2930 {
2931         /*
2932          * prep_new_page() initialize page->private (and therefore page->ptl)
2933          * with 0. Make sure nobody took it in use in between.
2934          *
2935          * It can happen if arch try to use slab for page table allocation:
2936          * slab code uses page->slab_cache, which share storage with page->ptl.
2937          */
2938         VM_BUG_ON_PAGE(*(unsigned long *)&ptdesc->ptl, ptdesc_page(ptdesc));
2939         if (!ptlock_alloc(ptdesc))
2940                 return false;
2941         spin_lock_init(ptlock_ptr(ptdesc));
2942         return true;
2943 }
2944
2945 #else   /* !defined(CONFIG_SPLIT_PTE_PTLOCKS) */
2946 /*
2947  * We use mm->page_table_lock to guard all pagetable pages of the mm.
2948  */
2949 static inline spinlock_t *pte_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
2950 {
2951         return &mm->page_table_lock;
2952 }
2953 static inline spinlock_t *ptep_lockptr(struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
2954 {
2955         return &mm->page_table_lock;
2956 }
2957 static inline void ptlock_cache_init(void) {}
2958 static inline bool ptlock_init(struct ptdesc *ptdesc) { return true; }
2959 static inline void ptlock_free(struct ptdesc *ptdesc) {}
2960 #endif /* defined(CONFIG_SPLIT_PTE_PTLOCKS) */
2961
2962 static inline void __pagetable_ctor(struct ptdesc *ptdesc)
2963 {
2964         struct folio *folio = ptdesc_folio(ptdesc);
2965
2966         __folio_set_pgtable(folio);
2967         lruvec_stat_add_folio(folio, NR_PAGETABLE);
2968 }
2969
2970 static inline void pagetable_dtor(struct ptdesc *ptdesc)
2971 {
2972         struct folio *folio = ptdesc_folio(ptdesc);
2973
2974         ptlock_free(ptdesc);
2975         __folio_clear_pgtable(folio);
2976         lruvec_stat_sub_folio(folio, NR_PAGETABLE);
2977 }
2978
2979 static inline void pagetable_dtor_free(struct ptdesc *ptdesc)
2980 {
2981         pagetable_dtor(ptdesc);
2982         pagetable_free(ptdesc);
2983 }
2984
2985 static inline bool pagetable_pte_ctor(struct mm_struct *mm,
2986                                       struct ptdesc *ptdesc)
2987 {
2988         if (mm != &init_mm && !ptlock_init(ptdesc))
2989                 return false;
2990         __pagetable_ctor(ptdesc);
2991         return true;
2992 }
2993
2994 pte_t *___pte_offset_map(pmd_t *pmd, unsigned long addr, pmd_t *pmdvalp);
2995 static inline pte_t *__pte_offset_map(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
2996                         pmd_t *pmdvalp)
2997 {
2998         pte_t *pte;
2999
3000         __cond_lock(RCU, pte = ___pte_offset_map(pmd, addr, pmdvalp));
3001         return pte;
3002 }
3003 static inline pte_t *pte_offset_map(pmd_t *pmd, unsigned long addr)
3004 {
3005         return __pte_offset_map(pmd, addr, NULL);
3006 }
3007
3008 pte_t *__pte_offset_map_lock(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
3009                         unsigned long addr, spinlock_t **ptlp);
3010 static inline pte_t *pte_offset_map_lock(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
3011                         unsigned long addr, spinlock_t **ptlp)
3012 {
3013         pte_t *pte;
3014
3015         __cond_lock(RCU, __cond_lock(*ptlp,
3016                         pte = __pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, ptlp)));
3017         return pte;
3018 }
3019
3020 pte_t *pte_offset_map_ro_nolock(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
3021                                 unsigned long addr, spinlock_t **ptlp);
3022 pte_t *pte_offset_map_rw_nolock(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
3023                                 unsigned long addr, pmd_t *pmdvalp,
3024                                 spinlock_t **ptlp);
3025
3026 #define pte_unmap_unlock(pte, ptl)      do {            \
3027         spin_unlock(ptl);                               \
3028         pte_unmap(pte);                                 \
3029 } while (0)
3030
3031 #define pte_alloc(mm, pmd) (unlikely(pmd_none(*(pmd))) && __pte_alloc(mm, pmd))
3032
3033 #define pte_alloc_map(mm, pmd, address)                 \
3034         (pte_alloc(mm, pmd) ? NULL : pte_offset_map(pmd, address))
3035
3036 #define pte_alloc_map_lock(mm, pmd, address, ptlp)      \
3037         (pte_alloc(mm, pmd) ?                   \
3038                  NULL : pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, ptlp))
3039
3040 #define pte_alloc_kernel(pmd, address)                  \
3041         ((unlikely(pmd_none(*(pmd))) && __pte_alloc_kernel(pmd))? \
3042                 NULL: pte_offset_kernel(pmd, address))
3043
3044 #if defined(CONFIG_SPLIT_PMD_PTLOCKS)
3045
3046 static inline struct page *pmd_pgtable_page(pmd_t *pmd)
3047 {
3048         unsigned long mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
3049         return virt_to_page((void *)((unsigned long) pmd & mask));
3050 }
3051
3052 static inline struct ptdesc *pmd_ptdesc(pmd_t *pmd)
3053 {
3054         return page_ptdesc(pmd_pgtable_page(pmd));
3055 }
3056
3057 static inline spinlock_t *pmd_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
3058 {
3059         return ptlock_ptr(pmd_ptdesc(pmd));
3060 }
3061
3062 static inline bool pmd_ptlock_init(struct ptdesc *ptdesc)
3063 {
3064 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3065         ptdesc->pmd_huge_pte = NULL;
3066 #endif
3067         return ptlock_init(ptdesc);
3068 }
3069
3070 #define pmd_huge_pte(mm, pmd) (pmd_ptdesc(pmd)->pmd_huge_pte)
3071
3072 #else
3073
3074 static inline spinlock_t *pmd_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
3075 {
3076         return &mm->page_table_lock;
3077 }
3078
3079 static inline bool pmd_ptlock_init(struct ptdesc *ptdesc) { return true; }
3080
3081 #define pmd_huge_pte(mm, pmd) ((mm)->pmd_huge_pte)
3082
3083 #endif
3084
3085 static inline spinlock_t *pmd_lock(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
3086 {
3087         spinlock_t *ptl = pmd_lockptr(mm, pmd);
3088         spin_lock(ptl);
3089         return ptl;
3090 }
3091
3092 static inline bool pagetable_pmd_ctor(struct mm_struct *mm,
3093                                       struct ptdesc *ptdesc)
3094 {
3095         if (mm != &init_mm && !pmd_ptlock_init(ptdesc))
3096                 return false;
3097         ptdesc_pmd_pts_init(ptdesc);
3098         __pagetable_ctor(ptdesc);
3099         return true;
3100 }
3101
3102 /*
3103  * No scalability reason to split PUD locks yet, but follow the same pattern
3104  * as the PMD locks to make it easier if we decide to.  The VM should not be
3105  * considered ready to switch to split PUD locks yet; there may be places
3106  * which need to be converted from page_table_lock.
3107  */
3108 static inline spinlock_t *pud_lockptr(struct mm_struct *mm, pud_t *pud)
3109 {
3110         return &mm->page_table_lock;
3111 }
3112
3113 static inline spinlock_t *pud_lock(struct mm_struct *mm, pud_t *pud)
3114 {
3115         spinlock_t *ptl = pud_lockptr(mm, pud);
3116
3117         spin_lock(ptl);
3118         return ptl;
3119 }
3120
3121 static inline void pagetable_pud_ctor(struct ptdesc *ptdesc)
3122 {
3123         __pagetable_ctor(ptdesc);
3124 }
3125
3126 static inline void pagetable_p4d_ctor(struct ptdesc *ptdesc)
3127 {
3128         __pagetable_ctor(ptdesc);
3129 }
3130
3131 static inline void pagetable_pgd_ctor(struct ptdesc *ptdesc)
3132 {
3133         __pagetable_ctor(ptdesc);
3134 }
3135
3136 extern void __init pagecache_init(void);
3137 extern void free_initmem(void);
3138
3139 /*
3140  * Free reserved pages within range [PAGE_ALIGN(start), end & PAGE_MASK)
3141  * into the buddy system. The freed pages will be poisoned with pattern
3142  * "poison" if it's within range [0, UCHAR_MAX].
3143  * Return pages freed into the buddy system.
3144  */
3145 extern unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end,
3146                                         int poison, const char *s);
3147
3148 extern void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count);
3149
3150 extern void reserve_bootmem_region(phys_addr_t start,
3151                                    phys_addr_t end, int nid);
3152
3153 /* Free the reserved page into the buddy system, so it gets managed. */
3154 void free_reserved_page(struct page *page);
3155
3156 static inline void mark_page_reserved(struct page *page)
3157 {
3158         SetPageReserved(page);
3159         adjust_managed_page_count(page, -1);
3160 }
3161
3162 static inline void free_reserved_ptdesc(struct ptdesc *pt)
3163 {
3164         free_reserved_page(ptdesc_page(pt));
3165 }
3166
3167 /*
3168  * Default method to free all the __init memory into the buddy system.
3169  * The freed pages will be poisoned with pattern "poison" if it's within
3170  * range [0, UCHAR_MAX].
3171  * Return pages freed into the buddy system.
3172  */
3173 static inline unsigned long free_initmem_default(int poison)
3174 {
3175         extern char __init_begin[], __init_end[];
3176
3177         return free_reserved_area(&__init_begin, &__init_end,
3178                                   poison, "unused kernel image (initmem)");
3179 }
3180
3181 static inline unsigned long get_num_physpages(void)
3182 {
3183         int nid;
3184         unsigned long phys_pages = 0;
3185
3186         for_each_online_node(nid)
3187                 phys_pages += node_present_pages(nid);
3188
3189         return phys_pages;
3190 }
3191
3192 /*
3193  * Using memblock node mappings, an architecture may initialise its
3194  * zones, allocate the backing mem_map and account for memory holes in an
3195  * architecture independent manner.
3196  *
3197  * An architecture is expected to register range of page frames backed by
3198  * physical memory with memblock_add[_node]() before calling
3199  * free_area_init() passing in the PFN each zone ends at. At a basic
3200  * usage, an architecture is expected to do something like
3201  *
3202  * unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = {max_dma, max_normal_pfn,
3203  *                                                       max_highmem_pfn};
3204  * for_each_valid_physical_page_range()
3205  *      memblock_add_node(base, size, nid, MEMBLOCK_NONE)
3206  * free_area_init(max_zone_pfns);
3207  */
3208 void free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn);
3209 unsigned long node_map_pfn_alignment(void);
3210 extern unsigned long absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3211                                                 unsigned long end_pfn);
3212 extern void get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3213                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn);
3214
3215 #ifndef CONFIG_NUMA
3216 static inline int early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3217 {
3218         return 0;
3219 }
3220 #else
3221 /* please see mm/page_alloc.c */
3222 extern int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn);
3223 #endif
3224
3225 extern void mem_init(void);
3226 extern void __init mmap_init(void);
3227
3228 extern void __show_mem(unsigned int flags, nodemask_t *nodemask, int max_zone_idx);
3229 static inline void show_mem(void)
3230 {
3231         __show_mem(0, NULL, MAX_NR_ZONES - 1);
3232 }
3233 extern long si_mem_available(void);
3234 extern void si_meminfo(struct sysinfo * val);
3235 extern void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid);
3236
3237 extern __printf(3, 4)
3238 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...);
3239
3240 extern void setup_per_cpu_pageset(void);
3241
3242 /* nommu.c */
3243 extern atomic_long_t mmap_pages_allocated;
3244 extern int nommu_shrink_inode_mappings(struct inode *, size_t, size_t);
3245
3246 /* interval_tree.c */
3247 void vma_interval_tree_insert(struct vm_area_struct *node,
3248                               struct rb_root_cached *root);
3249 void vma_interval_tree_insert_after(struct vm_area_struct *node,
3250                                     struct vm_area_struct *prev,
3251                                     struct rb_root_cached *root);
3252 void vma_interval_tree_remove(struct vm_area_struct *node,
3253                               struct rb_root_cached *root);
3254 struct vm_area_struct *vma_interval_tree_iter_first(struct rb_root_cached *root,
3255                                 unsigned long start, unsigned long last);
3256 struct vm_area_struct *vma_interval_tree_iter_next(struct vm_area_struct *node,
3257                                 unsigned long start, unsigned long last);
3258
3259 #define vma_interval_tree_foreach(vma, root, start, last)               \
3260         for (vma = vma_interval_tree_iter_first(root, start, last);     \
3261              vma; vma = vma_interval_tree_iter_next(vma, start, last))
3262
3263 void anon_vma_interval_tree_insert(struct anon_vma_chain *node,
3264                                    struct rb_root_cached *root);
3265 void anon_vma_interval_tree_remove(struct anon_vma_chain *node,
3266                                    struct rb_root_cached *root);
3267 struct anon_vma_chain *
3268 anon_vma_interval_tree_iter_first(struct rb_root_cached *root,
3269                                   unsigned long start, unsigned long last);
3270 struct anon_vma_chain *anon_vma_interval_tree_iter_next(
3271         struct anon_vma_chain *node, unsigned long start, unsigned long last);
3272 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM_RB
3273 void anon_vma_interval_tree_verify(struct anon_vma_chain *node);
3274 #endif
3275
3276 #define anon_vma_interval_tree_foreach(avc, root, start, last)           \
3277         for (avc = anon_vma_interval_tree_iter_first(root, start, last); \
3278              avc; avc = anon_vma_interval_tree_iter_next(avc, start, last))
3279
3280 /* mmap.c */
3281 extern int __vm_enough_memory(struct mm_struct *mm, long pages, int cap_sys_admin);
3282 extern int insert_vm_struct(struct mm_struct *, struct vm_area_struct *);
3283 extern void exit_mmap(struct mm_struct *);
3284 bool mmap_read_lock_maybe_expand(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
3285                                  unsigned long addr, bool write);
3286
3287 static inline int check_data_rlimit(unsigned long rlim,
3288                                     unsigned long new,
3289                                     unsigned long start,
3290                                     unsigned long end_data,
3291                                     unsigned long start_data)
3292 {
3293         if (rlim < RLIM_INFINITY) {
3294                 if (((new - start) + (end_data - start_data)) > rlim)
3295                         return -ENOSPC;
3296         }
3297
3298         return 0;
3299 }
3300
3301 extern int mm_take_all_locks(struct mm_struct *mm);
3302 extern void mm_drop_all_locks(struct mm_struct *mm);
3303
3304 extern int set_mm_exe_file(struct mm_struct *mm, struct file *new_exe_file);
3305 extern int replace_mm_exe_file(struct mm_struct *mm, struct file *new_exe_file);
3306 extern struct file *get_mm_exe_file(struct mm_struct *mm);
3307 extern struct file *get_task_exe_file(struct task_struct *task);
3308
3309 extern bool may_expand_vm(struct mm_struct *, vm_flags_t, unsigned long npages);
3310 extern void vm_stat_account(struct mm_struct *, vm_flags_t, long npages);
3311
3312 extern bool vma_is_special_mapping(const struct vm_area_struct *vma,
3313                                    const struct vm_special_mapping *sm);
3314 extern struct vm_area_struct *_install_special_mapping(struct mm_struct *mm,
3315                                    unsigned long addr, unsigned long len,
3316                                    unsigned long flags,
3317                                    const struct vm_special_mapping *spec);
3318
3319 unsigned long randomize_stack_top(unsigned long stack_top);
3320 unsigned long randomize_page(unsigned long start, unsigned long range);
3321
3322 unsigned long
3323 __get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr, unsigned long len,
3324                     unsigned long pgoff, unsigned long flags, vm_flags_t vm_flags);
3325
3326 static inline unsigned long
3327 get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr, unsigned long len,
3328                   unsigned long pgoff, unsigned long flags)
3329 {
3330         return __get_unmapped_area(file, addr, len, pgoff, flags, 0);
3331 }
3332
3333 extern unsigned long do_mmap(struct file *file, unsigned long addr,
3334         unsigned long len, unsigned long prot, unsigned long flags,
3335         vm_flags_t vm_flags, unsigned long pgoff, unsigned long *populate,
3336         struct list_head *uf);
3337 extern int do_vmi_munmap(struct vma_iterator *vmi, struct mm_struct *mm,
3338                          unsigned long start, size_t len, struct list_head *uf,
3339                          bool unlock);
3340 int do_vmi_align_munmap(struct vma_iterator *vmi, struct vm_area_struct *vma,
3341                     struct mm_struct *mm, unsigned long start,
3342                     unsigned long end, struct list_head *uf, bool unlock);
3343 extern int do_munmap(struct mm_struct *, unsigned long, size_t,
3344                      struct list_head *uf);
3345 extern int do_madvise(struct mm_struct *mm, unsigned long start, size_t len_in, int behavior);
3346
3347 #ifdef CONFIG_MMU
3348 extern int __mm_populate(unsigned long addr, unsigned long len,
3349                          int ignore_errors);
3350 static inline void mm_populate(unsigned long addr, unsigned long len)
3351 {
3352         /* Ignore errors */
3353         (void) __mm_populate(addr, len, 1);
3354 }
3355 #else
3356 static inline void mm_populate(unsigned long addr, unsigned long len) {}
3357 #endif
3358
3359 /* This takes the mm semaphore itself */
3360 extern int __must_check vm_brk_flags(unsigned long, unsigned long, unsigned long);
3361 extern int vm_munmap(unsigned long, size_t);
3362 extern unsigned long __must_check vm_mmap(struct file *, unsigned long,
3363         unsigned long, unsigned long,
3364         unsigned long, unsigned long);
3365
3366 struct vm_unmapped_area_info {
3367 #define VM_UNMAPPED_AREA_TOPDOWN 1
3368         unsigned long flags;
3369         unsigned long length;
3370         unsigned long low_limit;
3371         unsigned long high_limit;
3372         unsigned long align_mask;
3373         unsigned long align_offset;
3374         unsigned long start_gap;
3375 };
3376
3377 extern unsigned long vm_unmapped_area(struct vm_unmapped_area_info *info);
3378
3379 /* truncate.c */
3380 extern void truncate_inode_pages(struct address_space *, loff_t);
3381 extern void truncate_inode_pages_range(struct address_space *,
3382                                        loff_t lstart, loff_t lend);
3383 extern void truncate_inode_pages_final(struct address_space *);
3384
3385 /* generic vm_area_ops exported for stackable file systems */
3386 extern vm_fault_t filemap_fault(struct vm_fault *vmf);
3387 extern vm_fault_t filemap_map_pages(struct vm_fault *vmf,
3388                 pgoff_t start_pgoff, pgoff_t end_pgoff);
3389 extern vm_fault_t filemap_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf);
3390
3391 extern unsigned long stack_guard_gap;
3392 /* Generic expand stack which grows the stack according to GROWS{UP,DOWN} */
3393 int expand_stack_locked(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address);
3394 struct vm_area_struct *expand_stack(struct mm_struct * mm, unsigned long addr);
3395
3396 /* Look up the first VMA which satisfies  addr < vm_end,  NULL if none. */
3397 extern struct vm_area_struct * find_vma(struct mm_struct * mm, unsigned long addr);
3398 extern struct vm_area_struct * find_vma_prev(struct mm_struct * mm, unsigned long addr,
3399                                              struct vm_area_struct **pprev);
3400
3401 /*
3402  * Look up the first VMA which intersects the interval [start_addr, end_addr)
3403  * NULL if none.  Assume start_addr < end_addr.
3404  */
3405 struct vm_area_struct *find_vma_intersection(struct mm_struct *mm,
3406                         unsigned long start_addr, unsigned long end_addr);
3407
3408 /**
3409  * vma_lookup() - Find a VMA at a specific address
3410  * @mm: The process address space.
3411  * @addr: The user address.
3412  *
3413  * Return: The vm_area_struct at the given address, %NULL otherwise.
3414  */
3415 static inline
3416 struct vm_area_struct *vma_lookup(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
3417 {
3418         return mtree_load(&mm->mm_mt, addr);
3419 }
3420
3421 static inline unsigned long stack_guard_start_gap(struct vm_area_struct *vma)
3422 {
3423         if (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN)
3424                 return stack_guard_gap;
3425
3426         /* See reasoning around the VM_SHADOW_STACK definition */
3427         if (vma->vm_flags & VM_SHADOW_STACK)
3428                 return PAGE_SIZE;
3429
3430         return 0;
3431 }
3432
3433 static inline unsigned long vm_start_gap(struct vm_area_struct *vma)
3434 {
3435         unsigned long gap = stack_guard_start_gap(vma);
3436         unsigned long vm_start = vma->vm_start;
3437
3438         vm_start -= gap;
3439         if (vm_start > vma->vm_start)
3440                 vm_start = 0;
3441         return vm_start;
3442 }
3443
3444 static inline unsigned long vm_end_gap(struct vm_area_struct *vma)
3445 {
3446         unsigned long vm_end = vma->vm_end;
3447
3448         if (vma->vm_flags & VM_GROWSUP) {
3449                 vm_end += stack_guard_gap;
3450                 if (vm_end < vma->vm_end)
3451                         vm_end = -PAGE_SIZE;
3452         }
3453         return vm_end;
3454 }
3455
3456 static inline unsigned long vma_pages(struct vm_area_struct *vma)
3457 {
3458         return (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
3459 }
3460
3461 /* Look up the first VMA which exactly match the interval vm_start ... vm_end */
3462 static inline struct vm_area_struct *find_exact_vma(struct mm_struct *mm,
3463                                 unsigned long vm_start, unsigned long vm_end)
3464 {
3465         struct vm_area_struct *vma = vma_lookup(mm, vm_start);
3466
3467         if (vma && (vma->vm_start != vm_start || vma->vm_end != vm_end))
3468                 vma = NULL;
3469
3470         return vma;
3471 }
3472
3473 static inline bool range_in_vma(struct vm_area_struct *vma,
3474                                 unsigned long start, unsigned long end)
3475 {
3476         return (vma && vma->vm_start <= start && end <= vma->vm_end);
3477 }
3478
3479 #ifdef CONFIG_MMU
3480 pgprot_t vm_get_page_prot(unsigned long vm_flags);
3481 void vma_set_page_prot(struct vm_area_struct *vma);
3482 #else
3483 static inline pgprot_t vm_get_page_prot(unsigned long vm_flags)
3484 {
3485         return __pgprot(0);
3486 }
3487 static inline void vma_set_page_prot(struct vm_area_struct *vma)
3488 {
3489         vma->vm_page_prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
3490 }
3491 #endif
3492
3493 void vma_set_file(struct vm_area_struct *vma, struct file *file);
3494
3495 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
3496 unsigned long change_prot_numa(struct vm_area_struct *vma,
3497                         unsigned long start, unsigned long end);
3498 #endif
3499
3500 struct vm_area_struct *find_extend_vma_locked(struct mm_struct *,
3501                 unsigned long addr);
3502 int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *, unsigned long addr,
3503                         unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t);
3504 int remap_pfn_range_notrack(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
3505                 unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot);
3506 int vm_insert_page(struct vm_area_struct *, unsigned long addr, struct page *);
3507 int vm_insert_pages(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
3508                         struct page **pages, unsigned long *num);
3509 int vm_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
3510                                 unsigned long num);
3511 int vm_map_pages_zero(struct vm_area_struct *vma, struct page **pages,
3512                                 unsigned long num);
3513 vm_fault_t vmf_insert_page_mkwrite(struct vm_fault *vmf, struct page *page,
3514                         bool write);
3515 vm_fault_t vmf_insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
3516                         unsigned long pfn);
3517 vm_fault_t vmf_insert_pfn_prot(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
3518                         unsigned long pfn, pgprot_t pgprot);
3519 vm_fault_t vmf_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
3520                         pfn_t pfn);
3521 vm_fault_t vmf_insert_mixed_mkwrite(struct vm_area_struct *vma,
3522                 unsigned long addr, pfn_t pfn);
3523 int vm_iomap_memory(struct vm_area_struct *vma, phys_addr_t start, unsigned long len);
3524
3525 static inline vm_fault_t vmf_insert_page(struct vm_area_struct *vma,
3526                                 unsigned long addr, struct page *page)
3527 {
3528         int err = vm_insert_page(vma, addr, page);
3529
3530         if (err == -ENOMEM)
3531                 return VM_FAULT_OOM;
3532         if (err < 0 && err != -EBUSY)
3533                 return VM_FAULT_SIGBUS;
3534
3535         return VM_FAULT_NOPAGE;
3536 }
3537
3538 #ifndef io_remap_pfn_range
3539 static inline int io_remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma,
3540                                      unsigned long addr, unsigned long pfn,
3541                                      unsigned long size, pgprot_t prot)
3542 {
3543         return remap_pfn_range(vma, addr, pfn, size, pgprot_decrypted(prot));
3544 }
3545 #endif
3546
3547 static inline vm_fault_t vmf_error(int err)
3548 {
3549         if (err == -ENOMEM)
3550                 return VM_FAULT_OOM;
3551         else if (err == -EHWPOISON)
3552                 return VM_FAULT_HWPOISON;
3553         return VM_FAULT_SIGBUS;
3554 }
3555
3556 /*
3557  * Convert errno to return value for ->page_mkwrite() calls.
3558  *
3559  * This should eventually be merged with vmf_error() above, but will need a
3560  * careful audit of all vmf_error() callers.
3561  */
3562 static inline vm_fault_t vmf_fs_error(int err)
3563 {
3564         if (err == 0)
3565                 return VM_FAULT_LOCKED;
3566         if (err == -EFAULT || err == -EAGAIN)
3567                 return VM_FAULT_NOPAGE;
3568         if (err == -ENOMEM)
3569                 return VM_FAULT_OOM;
3570         /* -ENOSPC, -EDQUOT, -EIO ... */
3571         return VM_FAULT_SIGBUS;
3572 }
3573
3574 static inline int vm_fault_to_errno(vm_fault_t vm_fault, int foll_flags)
3575 {
3576         if (vm_fault & VM_FAULT_OOM)
3577                 return -ENOMEM;
3578         if (vm_fault & (VM_FAULT_HWPOISON | VM_FAULT_HWPOISON_LARGE))
3579                 return (foll_flags & FOLL_HWPOISON) ? -EHWPOISON : -EFAULT;
3580         if (vm_fault & (VM_FAULT_SIGBUS | VM_FAULT_SIGSEGV))
3581                 return -EFAULT;
3582         return 0;
3583 }
3584
3585 /*
3586  * Indicates whether GUP can follow a PROT_NONE mapped page, or whether
3587  * a (NUMA hinting) fault is required.
3588  */
3589 static inline bool gup_can_follow_protnone(struct vm_area_struct *vma,
3590                                            unsigned int flags)
3591 {
3592         /*
3593          * If callers don't want to honor NUMA hinting faults, no need to
3594          * determine if we would actually have to trigger a NUMA hinting fault.
3595          */
3596         if (!(flags & FOLL_HONOR_NUMA_FAULT))
3597                 return true;
3598
3599         /*
3600          * NUMA hinting faults don't apply in inaccessible (PROT_NONE) VMAs.
3601          *
3602          * Requiring a fault here even for inaccessible VMAs would mean that
3603          * FOLL_FORCE cannot make any progress, because handle_mm_fault()
3604          * refuses to process NUMA hinting faults in inaccessible VMAs.
3605          */
3606         return !vma_is_accessible(vma);
3607 }
3608
3609 typedef int (*pte_fn_t)(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data);
3610 extern int apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
3611                                unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data);
3612 extern int apply_to_existing_page_range(struct mm_struct *mm,
3613                                    unsigned long address, unsigned long size,
3614                                    pte_fn_t fn, void *data);
3615
3616 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
3617 extern void __kernel_poison_pages(struct page *page, int numpages);
3618 extern void __kernel_unpoison_pages(struct page *page, int numpages);
3619 extern bool _page_poisoning_enabled_early;
3620 DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(_page_poisoning_enabled);
3621 static inline bool page_poisoning_enabled(void)
3622 {
3623         return _page_poisoning_enabled_early;
3624 }
3625 /*
3626  * For use in fast paths after init_mem_debugging() has run, or when a
3627  * false negative result is not harmful when called too early.
3628  */
3629 static inline bool page_poisoning_enabled_static(void)
3630 {
3631         return static_branch_unlikely(&_page_poisoning_enabled);
3632 }
3633 static inline void kernel_poison_pages(struct page *page, int numpages)
3634 {
3635         if (page_poisoning_enabled_static())
3636                 __kernel_poison_pages(page, numpages);
3637 }
3638 static inline void kernel_unpoison_pages(struct page *page, int numpages)
3639 {
3640         if (page_poisoning_enabled_static())
3641                 __kernel_unpoison_pages(page, numpages);
3642 }
3643 #else
3644 static inline bool page_poisoning_enabled(void) { return false; }
3645 static inline bool page_poisoning_enabled_static(void) { return false; }
3646 static inline void __kernel_poison_pages(struct page *page, int nunmpages) { }
3647 static inline void kernel_poison_pages(struct page *page, int numpages) { }
3648 static inline void kernel_unpoison_pages(struct page *page, int numpages) { }
3649 #endif
3650
3651 DECLARE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
3652 static inline bool want_init_on_alloc(gfp_t flags)
3653 {
3654         if (static_branch_maybe(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON,
3655                                 &init_on_alloc))
3656                 return true;
3657         return flags & __GFP_ZERO;
3658 }
3659
3660 DECLARE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
3661 static inline bool want_init_on_free(void)
3662 {
3663         return static_branch_maybe(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON,
3664                                    &init_on_free);
3665 }
3666
3667 extern bool _debug_pagealloc_enabled_early;
3668 DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
3669
3670 static inline bool debug_pagealloc_enabled(void)
3671 {
3672         return IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
3673                 _debug_pagealloc_enabled_early;
3674 }
3675
3676 /*
3677  * For use in fast paths after mem_debugging_and_hardening_init() has run,
3678  * or when a false negative result is not harmful when called too early.
3679  */
3680 static inline bool debug_pagealloc_enabled_static(void)
3681 {
3682         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC))
3683                 return false;
3684
3685         return static_branch_unlikely(&_debug_pagealloc_enabled);
3686 }
3687
3688 /*
3689  * To support DEBUG_PAGEALLOC architecture must ensure that
3690  * __kernel_map_pages() never fails
3691  */
3692 extern void __kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable);
3693 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3694 static inline void debug_pagealloc_map_pages(struct page *page, int numpages)
3695 {
3696         if (debug_pagealloc_enabled_static())
3697                 __kernel_map_pages(page, numpages, 1);
3698 }
3699
3700 static inline void debug_pagealloc_unmap_pages(struct page *page, int numpages)
3701 {
3702         if (debug_pagealloc_enabled_static())
3703                 __kernel_map_pages(page, numpages, 0);
3704 }
3705
3706 extern unsigned int _debug_guardpage_minorder;
3707 DECLARE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
3708
3709 static inline unsigned int debug_guardpage_minorder(void)
3710 {
3711         return _debug_guardpage_minorder;
3712 }
3713
3714 static inline bool debug_guardpage_enabled(void)
3715 {
3716         return static_branch_unlikely(&_debug_guardpage_enabled);
3717 }
3718
3719 static inline bool page_is_guard(struct page *page)
3720 {
3721         if (!debug_guardpage_enabled())
3722                 return false;
3723
3724         return PageGuard(page);
3725 }
3726
3727 bool __set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page, unsigned int order);
3728 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
3729                                   unsigned int order)
3730 {
3731         if (!debug_guardpage_enabled())
3732                 return false;
3733         return __set_page_guard(zone, page, order);
3734 }
3735
3736 void __clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page, unsigned int order);
3737 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
3738                                     unsigned int order)
3739 {
3740         if (!debug_guardpage_enabled())
3741                 return;
3742         __clear_page_guard(zone, page, order);
3743 }
3744
3745 #else   /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
3746 static inline void debug_pagealloc_map_pages(struct page *page, int numpages) {}
3747 static inline void debug_pagealloc_unmap_pages(struct page *page, int numpages) {}
3748 static inline unsigned int debug_guardpage_minorder(void) { return 0; }
3749 static inline bool debug_guardpage_enabled(void) { return false; }
3750 static inline bool page_is_guard(struct page *page) { return false; }
3751 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
3752                         unsigned int order) { return false; }
3753 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
3754                                 unsigned int order) {}
3755 #endif  /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
3756
3757 #ifdef __HAVE_ARCH_GATE_AREA
3758 extern struct vm_area_struct *get_gate_vma(struct mm_struct *mm);
3759 extern int in_gate_area_no_mm(unsigned long addr);
3760 extern int in_gate_area(struct mm_struct *mm, unsigned long addr);
3761 #else
3762 static inline struct vm_area_struct *get_gate_vma(struct mm_struct *mm)
3763 {
3764         return NULL;
3765 }
3766 static inline int in_gate_area_no_mm(unsigned long addr) { return 0; }
3767 static inline int in_gate_area(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
3768 {
3769         return 0;
3770 }
3771 #endif  /* __HAVE_ARCH_GATE_AREA */
3772
3773 extern bool process_shares_mm(struct task_struct *p, struct mm_struct *mm);
3774
3775 void drop_slab(void);
3776
3777 #ifndef CONFIG_MMU
3778 #define randomize_va_space 0
3779 #else
3780 extern int randomize_va_space;
3781 #endif
3782
3783 const char * arch_vma_name(struct vm_area_struct *vma);
3784 #ifdef CONFIG_MMU
3785 void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long rip);
3786 #else
3787 static inline void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long rip)
3788 {
3789 }
3790 #endif
3791
3792 void *sparse_buffer_alloc(unsigned long size);
3793 unsigned long section_map_size(void);
3794 struct page * __populate_section_memmap(unsigned long pfn,
3795                 unsigned long nr_pages, int nid, struct vmem_altmap *altmap,
3796                 struct dev_pagemap *pgmap);
3797 pgd_t *vmemmap_pgd_populate(unsigned long addr, int node);
3798 p4d_t *vmemmap_p4d_populate(pgd_t *pgd, unsigned long addr, int node);
3799 pud_t *vmemmap_pud_populate(p4d_t *p4d, unsigned long addr, int node);
3800 pmd_t *vmemmap_pmd_populate(pud_t *pud, unsigned long addr, int node);
3801 pte_t *vmemmap_pte_populate(pmd_t *pmd, unsigned long addr, int node,
3802                             struct vmem_altmap *altmap, unsigned long ptpfn,
3803                             unsigned long flags);
3804 void *vmemmap_alloc_block(unsigned long size, int node);
3805 struct vmem_altmap;
3806 void *vmemmap_alloc_block_buf(unsigned long size, int node,
3807                               struct vmem_altmap *altmap);
3808 void vmemmap_verify(pte_t *, int, unsigned long, unsigned long);
3809 void vmemmap_set_pmd(pmd_t *pmd, void *p, int node,
3810                      unsigned long addr, unsigned long next);
3811 int vmemmap_check_pmd(pmd_t *pmd, int node,
3812                       unsigned long addr, unsigned long next);
3813 int vmemmap_populate_basepages(unsigned long start, unsigned long end,
3814                                int node, struct vmem_altmap *altmap);
3815 int vmemmap_populate_hugepages(unsigned long start, unsigned long end,
3816                                int node, struct vmem_altmap *altmap);
3817 int vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node,
3818                 struct vmem_altmap *altmap);
3819 int vmemmap_populate_hvo(unsigned long start, unsigned long end, int node,
3820                          unsigned long headsize);
3821 int vmemmap_undo_hvo(unsigned long start, unsigned long end, int node,
3822                      unsigned long headsize);
3823 void vmemmap_wrprotect_hvo(unsigned long start, unsigned long end, int node,
3824                           unsigned long headsize);
3825 void vmemmap_populate_print_last(void);
3826 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3827 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end,
3828                 struct vmem_altmap *altmap);
3829 #endif
3830
3831 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
3832 static inline unsigned long vmem_altmap_offset(struct vmem_altmap *altmap)
3833 {
3834         /* number of pfns from base where pfn_to_page() is valid */
3835         if (altmap)
3836                 return altmap->reserve + altmap->free;
3837         return 0;
3838 }
3839
3840 static inline void vmem_altmap_free(struct vmem_altmap *altmap,
3841                                     unsigned long nr_pfns)
3842 {
3843         altmap->alloc -= nr_pfns;
3844 }
3845 #else
3846 static inline unsigned long vmem_altmap_offset(struct vmem_altmap *altmap)
3847 {
3848         return 0;
3849 }
3850
3851 static inline void vmem_altmap_free(struct vmem_altmap *altmap,
3852                                     unsigned long nr_pfns)
3853 {
3854 }
3855 #endif
3856
3857 #define VMEMMAP_RESERVE_NR      2
3858 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_OPTIMIZE_DAX_VMEMMAP
3859 static inline bool __vmemmap_can_optimize(struct vmem_altmap *altmap,
3860                                           struct dev_pagemap *pgmap)
3861 {
3862         unsigned long nr_pages;
3863         unsigned long nr_vmemmap_pages;
3864
3865         if (!pgmap || !is_power_of_2(sizeof(struct page)))
3866                 return false;
3867
3868         nr_pages = pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
3869         nr_vmemmap_pages = ((nr_pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT);
3870         /*
3871          * For vmemmap optimization with DAX we need minimum 2 vmemmap
3872          * pages. See layout diagram in Documentation/mm/vmemmap_dedup.rst
3873          */
3874         return !altmap && (nr_vmemmap_pages > VMEMMAP_RESERVE_NR);
3875 }
3876 /*
3877  * If we don't have an architecture override, use the generic rule
3878  */
3879 #ifndef vmemmap_can_optimize
3880 #define vmemmap_can_optimize __vmemmap_can_optimize
3881 #endif
3882
3883 #else
3884 static inline bool vmemmap_can_optimize(struct vmem_altmap *altmap,
3885                                            struct dev_pagemap *pgmap)
3886 {
3887         return false;
3888 }
3889 #endif
3890
3891 enum mf_flags {
3892         MF_COUNT_INCREASED = 1 << 0,
3893         MF_ACTION_REQUIRED = 1 << 1,
3894         MF_MUST_KILL = 1 << 2,
3895         MF_SOFT_OFFLINE = 1 << 3,
3896         MF_UNPOISON = 1 << 4,
3897         MF_SW_SIMULATED = 1 << 5,
3898         MF_NO_RETRY = 1 << 6,
3899         MF_MEM_PRE_REMOVE = 1 << 7,
3900 };
3901 int mf_dax_kill_procs(struct address_space *mapping, pgoff_t index,
3902                       unsigned long count, int mf_flags);
3903 extern int memory_failure(unsigned long pfn, int flags);
3904 extern void memory_failure_queue_kick(int cpu);
3905 extern int unpoison_memory(unsigned long pfn);
3906 extern atomic_long_t num_poisoned_pages __read_mostly;
3907 extern int soft_offline_page(unsigned long pfn, int flags);
3908 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
3909 /*
3910  * Sysfs entries for memory failure handling statistics.
3911  */
3912 extern const struct attribute_group memory_failure_attr_group;
3913 extern void memory_failure_queue(unsigned long pfn, int flags);
3914 extern int __get_huge_page_for_hwpoison(unsigned long pfn, int flags,
3915                                         bool *migratable_cleared);
3916 void num_poisoned_pages_inc(unsigned long pfn);
3917 void num_poisoned_pages_sub(unsigned long pfn, long i);
3918 #else
3919 static inline void memory_failure_queue(unsigned long pfn, int flags)
3920 {
3921 }
3922
3923 static inline int __get_huge_page_for_hwpoison(unsigned long pfn, int flags,
3924                                         bool *migratable_cleared)
3925 {
3926         return 0;
3927 }
3928
3929 static inline void num_poisoned_pages_inc(unsigned long pfn)
3930 {
3931 }
3932
3933 static inline void num_poisoned_pages_sub(unsigned long pfn, long i)
3934 {
3935 }
3936 #endif
3937
3938 #if defined(CONFIG_MEMORY_FAILURE) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
3939 extern void memblk_nr_poison_inc(unsigned long pfn);
3940 extern void memblk_nr_poison_sub(unsigned long pfn, long i);
3941 #else
3942 static inline void memblk_nr_poison_inc(unsigned long pfn)
3943 {
3944 }
3945
3946 static inline void memblk_nr_poison_sub(unsigned long pfn, long i)
3947 {
3948 }
3949 #endif
3950
3951 #ifndef arch_memory_failure
3952 static inline int arch_memory_failure(unsigned long pfn, int flags)
3953 {
3954         return -ENXIO;
3955 }
3956 #endif
3957
3958 #ifndef arch_is_platform_page
3959 static inline bool arch_is_platform_page(u64 paddr)
3960 {
3961         return false;
3962 }
3963 #endif
3964
3965 /*
3966  * Error handlers for various types of pages.
3967  */
3968 enum mf_result {
3969         MF_IGNORED,     /* Error: cannot be handled */
3970         MF_FAILED,      /* Error: handling failed */
3971         MF_DELAYED,     /* Will be handled later */
3972         MF_RECOVERED,   /* Successfully recovered */
3973 };
3974
3975 enum mf_action_page_type {
3976         MF_MSG_KERNEL,
3977         MF_MSG_KERNEL_HIGH_ORDER,
3978         MF_MSG_DIFFERENT_COMPOUND,
3979         MF_MSG_HUGE,
3980         MF_MSG_FREE_HUGE,
3981         MF_MSG_GET_HWPOISON,
3982         MF_MSG_UNMAP_FAILED,
3983         MF_MSG_DIRTY_SWAPCACHE,
3984         MF_MSG_CLEAN_SWAPCACHE,
3985         MF_MSG_DIRTY_MLOCKED_LRU,
3986         MF_MSG_CLEAN_MLOCKED_LRU,
3987         MF_MSG_DIRTY_UNEVICTABLE_LRU,
3988         MF_MSG_CLEAN_UNEVICTABLE_LRU,
3989         MF_MSG_DIRTY_LRU,
3990         MF_MSG_CLEAN_LRU,
3991         MF_MSG_TRUNCATED_LRU,
3992         MF_MSG_BUDDY,
3993         MF_MSG_DAX,
3994         MF_MSG_UNSPLIT_THP,
3995         MF_MSG_ALREADY_POISONED,
3996         MF_MSG_UNKNOWN,
3997 };
3998
3999 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_HUGETLBFS)
4000 void folio_zero_user(struct folio *folio, unsigned long addr_hint);
4001 int copy_user_large_folio(struct folio *dst, struct folio *src,
4002                           unsigned long addr_hint,
4003                           struct vm_area_struct *vma);
4004 long copy_folio_from_user(struct folio *dst_folio,
4005                            const void __user *usr_src,
4006                            bool allow_pagefault);
4007
4008 /**
4009  * vma_is_special_huge - Are transhuge page-table entries considered special?
4010  * @vma: Pointer to the struct vm_area_struct to consider
4011  *
4012  * Whether transhuge page-table entries are considered "special" following
4013  * the definition in vm_normal_page().
4014  *
4015  * Return: true if transhuge page-table entries should be considered special,
4016  * false otherwise.
4017  */
4018 static inline bool vma_is_special_huge(const struct vm_area_struct *vma)
4019 {
4020         return vma_is_dax(vma) || (vma->vm_file &&
4021                                    (vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP)));
4022 }
4023
4024 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE || CONFIG_HUGETLBFS */
4025
4026 #if MAX_NUMNODES > 1
4027 void __init setup_nr_node_ids(void);
4028 #else
4029 static inline void setup_nr_node_ids(void) {}
4030 #endif
4031
4032 extern int memcmp_pages(struct page *page1, struct page *page2);
4033
4034 static inline int pages_identical(struct page *page1, struct page *page2)
4035 {
4036         return !memcmp_pages(page1, page2);
4037 }
4038
4039 #ifdef CONFIG_MAPPING_DIRTY_HELPERS
4040 unsigned long clean_record_shared_mapping_range(struct address_space *mapping,
4041                                                 pgoff_t first_index, pgoff_t nr,
4042                                                 pgoff_t bitmap_pgoff,
4043                                                 unsigned long *bitmap,
4044                                                 pgoff_t *start,
4045                                                 pgoff_t *end);
4046
4047 unsigned long wp_shared_mapping_range(struct address_space *mapping,
4048                                       pgoff_t first_index, pgoff_t nr);
4049 #endif
4050
4051 #ifdef CONFIG_ANON_VMA_NAME
4052 int madvise_set_anon_name(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
4053                           unsigned long len_in,
4054                           struct anon_vma_name *anon_name);
4055 #else
4056 static inline int
4057 madvise_set_anon_name(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
4058                       unsigned long len_in, struct anon_vma_name *anon_name) {
4059         return 0;
4060 }
4061 #endif
4062
4063 #ifdef CONFIG_UNACCEPTED_MEMORY
4064
4065 bool range_contains_unaccepted_memory(phys_addr_t start, unsigned long size);
4066 void accept_memory(phys_addr_t start, unsigned long size);
4067
4068 #else
4069
4070 static inline bool range_contains_unaccepted_memory(phys_addr_t start,
4071                                                     unsigned long size)
4072 {
4073         return false;
4074 }
4075
4076 static inline void accept_memory(phys_addr_t start, unsigned long size)
4077 {
4078 }
4079
4080 #endif
4081
4082 static inline bool pfn_is_unaccepted_memory(unsigned long pfn)
4083 {
4084         return range_contains_unaccepted_memory(pfn << PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
4085 }
4086
4087 void vma_pgtable_walk_begin(struct vm_area_struct *vma);
4088 void vma_pgtable_walk_end(struct vm_area_struct *vma);
4089
4090 int reserve_mem_find_by_name(const char *name, phys_addr_t *start, phys_addr_t *size);
4091 int reserve_mem_release_by_name(const char *name);
4092
4093 #ifdef CONFIG_64BIT
4094 int do_mseal(unsigned long start, size_t len_in, unsigned long flags);
4095 #else
4096 static inline int do_mseal(unsigned long start, size_t len_in, unsigned long flags)
4097 {
4098         /* noop on 32 bit */
4099         return 0;
4100 }
4101 #endif
4102
4103 /*
4104  * user_alloc_needs_zeroing checks if a user folio from page allocator needs to
4105  * be zeroed or not.
4106  */
4107 static inline bool user_alloc_needs_zeroing(void)
4108 {
4109         /*
4110          * for user folios, arch with cache aliasing requires cache flush and
4111          * arc changes folio->flags to make icache coherent with dcache, so
4112          * always return false to make caller use
4113          * clear_user_page()/clear_user_highpage().
4114          */
4115         return cpu_dcache_is_aliasing() || cpu_icache_is_aliasing() ||
4116                !static_branch_maybe(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON,
4117                                    &init_on_alloc);
4118 }
4119
4120 int arch_get_shadow_stack_status(struct task_struct *t, unsigned long __user *status);
4121 int arch_set_shadow_stack_status(struct task_struct *t, unsigned long status);
4122 int arch_lock_shadow_stack_status(struct task_struct *t, unsigned long status);
4123
4124
4125 /*
4126  * mseal of userspace process's system mappings.
4127  */
4128 #ifdef CONFIG_MSEAL_SYSTEM_MAPPINGS
4129 #define VM_SEALED_SYSMAP        VM_SEALED
4130 #else
4131 #define VM_SEALED_SYSMAP        VM_NONE
4132 #endif
4133
4134 /*
4135  * DMA mapping IDs for page_pool
4136  *
4137  * When DMA-mapping a page, page_pool allocates an ID (from an xarray) and
4138  * stashes it in the upper bits of page->pp_magic. We always want to be able to
4139  * unambiguously identify page pool pages (using page_pool_page_is_pp()). Non-PP
4140  * pages can have arbitrary kernel pointers stored in the same field as pp_magic
4141  * (since it overlaps with page->lru.next), so we must ensure that we cannot
4142  * mistake a valid kernel pointer with any of the values we write into this
4143  * field.
4144  *
4145  * On architectures that set POISON_POINTER_DELTA, this is already ensured,
4146  * since this value becomes part of PP_SIGNATURE; meaning we can just use the
4147  * space between the PP_SIGNATURE value (without POISON_POINTER_DELTA), and the
4148  * lowest bits of POISON_POINTER_DELTA. On arches where POISON_POINTER_DELTA is
4149  * 0, we make sure that we leave the two topmost bits empty, as that guarantees
4150  * we won't mistake a valid kernel pointer for a value we set, regardless of the
4151  * VMSPLIT setting.
4152  *
4153  * Altogether, this means that the number of bits available is constrained by
4154  * the size of an unsigned long (at the upper end, subtracting two bits per the
4155  * above), and the definition of PP_SIGNATURE (with or without
4156  * POISON_POINTER_DELTA).
4157  */
4158 #define PP_DMA_INDEX_SHIFT (1 + __fls(PP_SIGNATURE - POISON_POINTER_DELTA))
4159 #if POISON_POINTER_DELTA > 0
4160 /* PP_SIGNATURE includes POISON_POINTER_DELTA, so limit the size of the DMA
4161  * index to not overlap with that if set
4162  */
4163 #define PP_DMA_INDEX_BITS MIN(32, __ffs(POISON_POINTER_DELTA) - PP_DMA_INDEX_SHIFT)
4164 #else
4165 /* Always leave out the topmost two; see above. */
4166 #define PP_DMA_INDEX_BITS MIN(32, BITS_PER_LONG - PP_DMA_INDEX_SHIFT - 2)
4167 #endif
4168
4169 #define PP_DMA_INDEX_MASK GENMASK(PP_DMA_INDEX_BITS + PP_DMA_INDEX_SHIFT - 1, \
4170                                   PP_DMA_INDEX_SHIFT)
4171
4172 /* Mask used for checking in page_pool_page_is_pp() below. page->pp_magic is
4173  * OR'ed with PP_SIGNATURE after the allocation in order to preserve bit 0 for
4174  * the head page of compound page and bit 1 for pfmemalloc page, as well as the
4175  * bits used for the DMA index. page_is_pfmemalloc() is checked in
4176  * __page_pool_put_page() to avoid recycling the pfmemalloc page.
4177  */
4178 #define PP_MAGIC_MASK ~(PP_DMA_INDEX_MASK | 0x3UL)
4179
4180 #ifdef CONFIG_PAGE_POOL
4181 static inline bool page_pool_page_is_pp(struct page *page)
4182 {
4183         return (page->pp_magic & PP_MAGIC_MASK) == PP_SIGNATURE;
4184 }
4185 #else
4186 static inline bool page_pool_page_is_pp(struct page *page)
4187 {
4188         return false;
4189 }
4190 #endif
4191
4192 #endif /* _LINUX_MM_H */