6b8ed20177432581deb86bb8664ef968f3665a3f
[linux-2.6-block.git] / mm / internal.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later */
2 /* internal.h: mm/ internal definitions
3  *
4  * Copyright (C) 2004 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
5  * Written by David Howells (dhowells@redhat.com)
6  */
7 #ifndef __MM_INTERNAL_H
8 #define __MM_INTERNAL_H
9
10 #include <linux/fs.h>
11 #include <linux/khugepaged.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/mm_inline.h>
14 #include <linux/pagemap.h>
15 #include <linux/pagewalk.h>
16 #include <linux/rmap.h>
17 #include <linux/swap.h>
18 #include <linux/swapops.h>
19 #include <linux/swap_cgroup.h>
20 #include <linux/tracepoint-defs.h>
21
22 /* Internal core VMA manipulation functions. */
23 #include "vma.h"
24
25 struct folio_batch;
26
27 /*
28  * Maintains state across a page table move. The operation assumes both source
29  * and destination VMAs already exist and are specified by the user.
30  *
31  * Partial moves are permitted, but the old and new ranges must both reside
32  * within a VMA.
33  *
34  * mmap lock must be held in write and VMA write locks must be held on any VMA
35  * that is visible.
36  *
37  * Use the PAGETABLE_MOVE() macro to initialise this struct.
38  *
39  * The old_addr and new_addr fields are updated as the page table move is
40  * executed.
41  *
42  * NOTE: The page table move is affected by reading from [old_addr, old_end),
43  * and old_addr may be updated for better page table alignment, so len_in
44  * represents the length of the range being copied as specified by the user.
45  */
46 struct pagetable_move_control {
47         struct vm_area_struct *old; /* Source VMA. */
48         struct vm_area_struct *new; /* Destination VMA. */
49         unsigned long old_addr; /* Address from which the move begins. */
50         unsigned long old_end; /* Exclusive address at which old range ends. */
51         unsigned long new_addr; /* Address to move page tables to. */
52         unsigned long len_in; /* Bytes to remap specified by user. */
53
54         bool need_rmap_locks; /* Do rmap locks need to be taken? */
55         bool for_stack; /* Is this an early temp stack being moved? */
56 };
57
58 #define PAGETABLE_MOVE(name, old_, new_, old_addr_, new_addr_, len_)    \
59         struct pagetable_move_control name = {                          \
60                 .old = old_,                                            \
61                 .new = new_,                                            \
62                 .old_addr = old_addr_,                                  \
63                 .old_end = (old_addr_) + (len_),                        \
64                 .new_addr = new_addr_,                                  \
65                 .len_in = len_,                                         \
66         }
67
68 /*
69  * The set of flags that only affect watermark checking and reclaim
70  * behaviour. This is used by the MM to obey the caller constraints
71  * about IO, FS and watermark checking while ignoring placement
72  * hints such as HIGHMEM usage.
73  */
74 #define GFP_RECLAIM_MASK (__GFP_RECLAIM|__GFP_HIGH|__GFP_IO|__GFP_FS|\
75                         __GFP_NOWARN|__GFP_RETRY_MAYFAIL|__GFP_NOFAIL|\
76                         __GFP_NORETRY|__GFP_MEMALLOC|__GFP_NOMEMALLOC|\
77                         __GFP_NOLOCKDEP)
78
79 /* The GFP flags allowed during early boot */
80 #define GFP_BOOT_MASK (__GFP_BITS_MASK & ~(__GFP_RECLAIM|__GFP_IO|__GFP_FS))
81
82 /* Control allocation cpuset and node placement constraints */
83 #define GFP_CONSTRAINT_MASK (__GFP_HARDWALL|__GFP_THISNODE)
84
85 /* Do not use these with a slab allocator */
86 #define GFP_SLAB_BUG_MASK (__GFP_DMA32|__GFP_HIGHMEM|~__GFP_BITS_MASK)
87
88 /*
89  * Different from WARN_ON_ONCE(), no warning will be issued
90  * when we specify __GFP_NOWARN.
91  */
92 #define WARN_ON_ONCE_GFP(cond, gfp)     ({                              \
93         static bool __section(".data..once") __warned;                  \
94         int __ret_warn_once = !!(cond);                                 \
95                                                                         \
96         if (unlikely(!(gfp & __GFP_NOWARN) && __ret_warn_once && !__warned)) { \
97                 __warned = true;                                        \
98                 WARN_ON(1);                                             \
99         }                                                               \
100         unlikely(__ret_warn_once);                                      \
101 })
102
103 void page_writeback_init(void);
104
105 /*
106  * If a 16GB hugetlb folio were mapped by PTEs of all of its 4kB pages,
107  * its nr_pages_mapped would be 0x400000: choose the ENTIRELY_MAPPED bit
108  * above that range, instead of 2*(PMD_SIZE/PAGE_SIZE).  Hugetlb currently
109  * leaves nr_pages_mapped at 0, but avoid surprise if it participates later.
110  */
111 #define ENTIRELY_MAPPED         0x800000
112 #define FOLIO_PAGES_MAPPED      (ENTIRELY_MAPPED - 1)
113
114 /*
115  * Flags passed to __show_mem() and show_free_areas() to suppress output in
116  * various contexts.
117  */
118 #define SHOW_MEM_FILTER_NODES           (0x0001u)       /* disallowed nodes */
119
120 /*
121  * How many individual pages have an elevated _mapcount.  Excludes
122  * the folio's entire_mapcount.
123  *
124  * Don't use this function outside of debugging code.
125  */
126 static inline int folio_nr_pages_mapped(const struct folio *folio)
127 {
128         if (IS_ENABLED(CONFIG_NO_PAGE_MAPCOUNT))
129                 return -1;
130         return atomic_read(&folio->_nr_pages_mapped) & FOLIO_PAGES_MAPPED;
131 }
132
133 /*
134  * Retrieve the first entry of a folio based on a provided entry within the
135  * folio. We cannot rely on folio->swap as there is no guarantee that it has
136  * been initialized. Used for calling arch_swap_restore()
137  */
138 static inline swp_entry_t folio_swap(swp_entry_t entry,
139                 const struct folio *folio)
140 {
141         swp_entry_t swap = {
142                 .val = ALIGN_DOWN(entry.val, folio_nr_pages(folio)),
143         };
144
145         return swap;
146 }
147
148 static inline void *folio_raw_mapping(const struct folio *folio)
149 {
150         unsigned long mapping = (unsigned long)folio->mapping;
151
152         return (void *)(mapping & ~PAGE_MAPPING_FLAGS);
153 }
154
155 /*
156  * This is a file-backed mapping, and is about to be memory mapped - invoke its
157  * mmap hook and safely handle error conditions. On error, VMA hooks will be
158  * mutated.
159  *
160  * @file: File which backs the mapping.
161  * @vma:  VMA which we are mapping.
162  *
163  * Returns: 0 if success, error otherwise.
164  */
165 static inline int mmap_file(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
166 {
167         int err = call_mmap(file, vma);
168
169         if (likely(!err))
170                 return 0;
171
172         /*
173          * OK, we tried to call the file hook for mmap(), but an error
174          * arose. The mapping is in an inconsistent state and we most not invoke
175          * any further hooks on it.
176          */
177         vma->vm_ops = &vma_dummy_vm_ops;
178
179         return err;
180 }
181
182 /*
183  * If the VMA has a close hook then close it, and since closing it might leave
184  * it in an inconsistent state which makes the use of any hooks suspect, clear
185  * them down by installing dummy empty hooks.
186  */
187 static inline void vma_close(struct vm_area_struct *vma)
188 {
189         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->close) {
190                 vma->vm_ops->close(vma);
191
192                 /*
193                  * The mapping is in an inconsistent state, and no further hooks
194                  * may be invoked upon it.
195                  */
196                 vma->vm_ops = &vma_dummy_vm_ops;
197         }
198 }
199
200 #ifdef CONFIG_MMU
201
202 /* Flags for folio_pte_batch(). */
203 typedef int __bitwise fpb_t;
204
205 /* Compare PTEs after pte_mkclean(), ignoring the dirty bit. */
206 #define FPB_IGNORE_DIRTY                ((__force fpb_t)BIT(0))
207
208 /* Compare PTEs after pte_clear_soft_dirty(), ignoring the soft-dirty bit. */
209 #define FPB_IGNORE_SOFT_DIRTY           ((__force fpb_t)BIT(1))
210
211 static inline pte_t __pte_batch_clear_ignored(pte_t pte, fpb_t flags)
212 {
213         if (flags & FPB_IGNORE_DIRTY)
214                 pte = pte_mkclean(pte);
215         if (likely(flags & FPB_IGNORE_SOFT_DIRTY))
216                 pte = pte_clear_soft_dirty(pte);
217         return pte_wrprotect(pte_mkold(pte));
218 }
219
220 /**
221  * folio_pte_batch - detect a PTE batch for a large folio
222  * @folio: The large folio to detect a PTE batch for.
223  * @addr: The user virtual address the first page is mapped at.
224  * @start_ptep: Page table pointer for the first entry.
225  * @pte: Page table entry for the first page.
226  * @max_nr: The maximum number of table entries to consider.
227  * @flags: Flags to modify the PTE batch semantics.
228  * @any_writable: Optional pointer to indicate whether any entry except the
229  *                first one is writable.
230  * @any_young: Optional pointer to indicate whether any entry except the
231  *                first one is young.
232  * @any_dirty: Optional pointer to indicate whether any entry except the
233  *                first one is dirty.
234  *
235  * Detect a PTE batch: consecutive (present) PTEs that map consecutive
236  * pages of the same large folio.
237  *
238  * All PTEs inside a PTE batch have the same PTE bits set, excluding the PFN,
239  * the accessed bit, writable bit, dirty bit (with FPB_IGNORE_DIRTY) and
240  * soft-dirty bit (with FPB_IGNORE_SOFT_DIRTY).
241  *
242  * start_ptep must map any page of the folio. max_nr must be at least one and
243  * must be limited by the caller so scanning cannot exceed a single page table.
244  *
245  * Return: the number of table entries in the batch.
246  */
247 static inline int folio_pte_batch(struct folio *folio, unsigned long addr,
248                 pte_t *start_ptep, pte_t pte, int max_nr, fpb_t flags,
249                 bool *any_writable, bool *any_young, bool *any_dirty)
250 {
251         pte_t expected_pte, *ptep;
252         bool writable, young, dirty;
253         int nr, cur_nr;
254
255         if (any_writable)
256                 *any_writable = false;
257         if (any_young)
258                 *any_young = false;
259         if (any_dirty)
260                 *any_dirty = false;
261
262         VM_WARN_ON_FOLIO(!pte_present(pte), folio);
263         VM_WARN_ON_FOLIO(!folio_test_large(folio) || max_nr < 1, folio);
264         VM_WARN_ON_FOLIO(page_folio(pfn_to_page(pte_pfn(pte))) != folio, folio);
265
266         /* Limit max_nr to the actual remaining PFNs in the folio we could batch. */
267         max_nr = min_t(unsigned long, max_nr,
268                        folio_pfn(folio) + folio_nr_pages(folio) - pte_pfn(pte));
269
270         nr = pte_batch_hint(start_ptep, pte);
271         expected_pte = __pte_batch_clear_ignored(pte_advance_pfn(pte, nr), flags);
272         ptep = start_ptep + nr;
273
274         while (nr < max_nr) {
275                 pte = ptep_get(ptep);
276                 if (any_writable)
277                         writable = !!pte_write(pte);
278                 if (any_young)
279                         young = !!pte_young(pte);
280                 if (any_dirty)
281                         dirty = !!pte_dirty(pte);
282                 pte = __pte_batch_clear_ignored(pte, flags);
283
284                 if (!pte_same(pte, expected_pte))
285                         break;
286
287                 if (any_writable)
288                         *any_writable |= writable;
289                 if (any_young)
290                         *any_young |= young;
291                 if (any_dirty)
292                         *any_dirty |= dirty;
293
294                 cur_nr = pte_batch_hint(ptep, pte);
295                 expected_pte = pte_advance_pfn(expected_pte, cur_nr);
296                 ptep += cur_nr;
297                 nr += cur_nr;
298         }
299
300         return min(nr, max_nr);
301 }
302
303 /**
304  * pte_move_swp_offset - Move the swap entry offset field of a swap pte
305  *       forward or backward by delta
306  * @pte: The initial pte state; is_swap_pte(pte) must be true and
307  *       non_swap_entry() must be false.
308  * @delta: The direction and the offset we are moving; forward if delta
309  *       is positive; backward if delta is negative
310  *
311  * Moves the swap offset, while maintaining all other fields, including
312  * swap type, and any swp pte bits. The resulting pte is returned.
313  */
314 static inline pte_t pte_move_swp_offset(pte_t pte, long delta)
315 {
316         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
317         pte_t new = __swp_entry_to_pte(__swp_entry(swp_type(entry),
318                                                    (swp_offset(entry) + delta)));
319
320         if (pte_swp_soft_dirty(pte))
321                 new = pte_swp_mksoft_dirty(new);
322         if (pte_swp_exclusive(pte))
323                 new = pte_swp_mkexclusive(new);
324         if (pte_swp_uffd_wp(pte))
325                 new = pte_swp_mkuffd_wp(new);
326
327         return new;
328 }
329
330
331 /**
332  * pte_next_swp_offset - Increment the swap entry offset field of a swap pte.
333  * @pte: The initial pte state; is_swap_pte(pte) must be true and
334  *       non_swap_entry() must be false.
335  *
336  * Increments the swap offset, while maintaining all other fields, including
337  * swap type, and any swp pte bits. The resulting pte is returned.
338  */
339 static inline pte_t pte_next_swp_offset(pte_t pte)
340 {
341         return pte_move_swp_offset(pte, 1);
342 }
343
344 /**
345  * swap_pte_batch - detect a PTE batch for a set of contiguous swap entries
346  * @start_ptep: Page table pointer for the first entry.
347  * @max_nr: The maximum number of table entries to consider.
348  * @pte: Page table entry for the first entry.
349  *
350  * Detect a batch of contiguous swap entries: consecutive (non-present) PTEs
351  * containing swap entries all with consecutive offsets and targeting the same
352  * swap type, all with matching swp pte bits.
353  *
354  * max_nr must be at least one and must be limited by the caller so scanning
355  * cannot exceed a single page table.
356  *
357  * Return: the number of table entries in the batch.
358  */
359 static inline int swap_pte_batch(pte_t *start_ptep, int max_nr, pte_t pte)
360 {
361         pte_t expected_pte = pte_next_swp_offset(pte);
362         const pte_t *end_ptep = start_ptep + max_nr;
363         swp_entry_t entry = pte_to_swp_entry(pte);
364         pte_t *ptep = start_ptep + 1;
365         unsigned short cgroup_id;
366
367         VM_WARN_ON(max_nr < 1);
368         VM_WARN_ON(!is_swap_pte(pte));
369         VM_WARN_ON(non_swap_entry(entry));
370
371         cgroup_id = lookup_swap_cgroup_id(entry);
372         while (ptep < end_ptep) {
373                 pte = ptep_get(ptep);
374
375                 if (!pte_same(pte, expected_pte))
376                         break;
377                 if (lookup_swap_cgroup_id(pte_to_swp_entry(pte)) != cgroup_id)
378                         break;
379                 expected_pte = pte_next_swp_offset(expected_pte);
380                 ptep++;
381         }
382
383         return ptep - start_ptep;
384 }
385 #endif /* CONFIG_MMU */
386
387 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
388                                                 int nr_throttled);
389 static inline void acct_reclaim_writeback(struct folio *folio)
390 {
391         pg_data_t *pgdat = folio_pgdat(folio);
392         int nr_throttled = atomic_read(&pgdat->nr_writeback_throttled);
393
394         if (nr_throttled)
395                 __acct_reclaim_writeback(pgdat, folio, nr_throttled);
396 }
397
398 static inline void wake_throttle_isolated(pg_data_t *pgdat)
399 {
400         wait_queue_head_t *wqh;
401
402         wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED];
403         if (waitqueue_active(wqh))
404                 wake_up(wqh);
405 }
406
407 vm_fault_t __vmf_anon_prepare(struct vm_fault *vmf);
408 static inline vm_fault_t vmf_anon_prepare(struct vm_fault *vmf)
409 {
410         vm_fault_t ret = __vmf_anon_prepare(vmf);
411
412         if (unlikely(ret & VM_FAULT_RETRY))
413                 vma_end_read(vmf->vma);
414         return ret;
415 }
416
417 vm_fault_t do_swap_page(struct vm_fault *vmf);
418 void folio_rotate_reclaimable(struct folio *folio);
419 bool __folio_end_writeback(struct folio *folio);
420 void deactivate_file_folio(struct folio *folio);
421 void folio_activate(struct folio *folio);
422
423 void free_pgtables(struct mmu_gather *tlb, struct ma_state *mas,
424                    struct vm_area_struct *start_vma, unsigned long floor,
425                    unsigned long ceiling, bool mm_wr_locked);
426 void pmd_install(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, pgtable_t *pte);
427
428 struct zap_details;
429 void unmap_page_range(struct mmu_gather *tlb,
430                              struct vm_area_struct *vma,
431                              unsigned long addr, unsigned long end,
432                              struct zap_details *details);
433 void zap_page_range_single_batched(struct mmu_gather *tlb,
434                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
435                 unsigned long size, struct zap_details *details);
436 int folio_unmap_invalidate(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
437                            gfp_t gfp);
438
439 void page_cache_ra_order(struct readahead_control *, struct file_ra_state *,
440                 unsigned int order);
441 void force_page_cache_ra(struct readahead_control *, unsigned long nr);
442 static inline void force_page_cache_readahead(struct address_space *mapping,
443                 struct file *file, pgoff_t index, unsigned long nr_to_read)
444 {
445         DEFINE_READAHEAD(ractl, file, &file->f_ra, mapping, index);
446         force_page_cache_ra(&ractl, nr_to_read);
447 }
448
449 unsigned find_lock_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
450                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices);
451 unsigned find_get_entries(struct address_space *mapping, pgoff_t *start,
452                 pgoff_t end, struct folio_batch *fbatch, pgoff_t *indices);
453 void filemap_free_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio);
454 int truncate_inode_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio);
455 bool truncate_inode_partial_folio(struct folio *folio, loff_t start,
456                 loff_t end);
457 long mapping_evict_folio(struct address_space *mapping, struct folio *folio);
458 unsigned long mapping_try_invalidate(struct address_space *mapping,
459                 pgoff_t start, pgoff_t end, unsigned long *nr_failed);
460
461 /**
462  * folio_evictable - Test whether a folio is evictable.
463  * @folio: The folio to test.
464  *
465  * Test whether @folio is evictable -- i.e., should be placed on
466  * active/inactive lists vs unevictable list.
467  *
468  * Reasons folio might not be evictable:
469  * 1. folio's mapping marked unevictable
470  * 2. One of the pages in the folio is part of an mlocked VMA
471  */
472 static inline bool folio_evictable(struct folio *folio)
473 {
474         bool ret;
475
476         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
477         rcu_read_lock();
478         ret = !mapping_unevictable(folio_mapping(folio)) &&
479                         !folio_test_mlocked(folio);
480         rcu_read_unlock();
481         return ret;
482 }
483
484 /*
485  * Turn a non-refcounted page (->_refcount == 0) into refcounted with
486  * a count of one.
487  */
488 static inline void set_page_refcounted(struct page *page)
489 {
490         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
491         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page), page);
492         set_page_count(page, 1);
493 }
494
495 /*
496  * Return true if a folio needs ->release_folio() calling upon it.
497  */
498 static inline bool folio_needs_release(struct folio *folio)
499 {
500         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
501
502         return folio_has_private(folio) ||
503                 (mapping && mapping_release_always(mapping));
504 }
505
506 extern unsigned long highest_memmap_pfn;
507
508 /*
509  * Maximum number of reclaim retries without progress before the OOM
510  * killer is consider the only way forward.
511  */
512 #define MAX_RECLAIM_RETRIES 16
513
514 /*
515  * in mm/vmscan.c:
516  */
517 bool folio_isolate_lru(struct folio *folio);
518 void folio_putback_lru(struct folio *folio);
519 extern void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason);
520
521 /*
522  * in mm/rmap.c:
523  */
524 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address);
525
526 /*
527  * in mm/page_alloc.c
528  */
529 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
530
531 extern char * const zone_names[MAX_NR_ZONES];
532
533 /* perform sanity checks on struct pages being allocated or freed */
534 DECLARE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_DEBUG_VM, check_pages_enabled);
535
536 extern int min_free_kbytes;
537 extern int defrag_mode;
538
539 void setup_per_zone_wmarks(void);
540 void calculate_min_free_kbytes(void);
541 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void);
542 void page_alloc_sysctl_init(void);
543
544 /*
545  * Structure for holding the mostly immutable allocation parameters passed
546  * between functions involved in allocations, including the alloc_pages*
547  * family of functions.
548  *
549  * nodemask, migratetype and highest_zoneidx are initialized only once in
550  * __alloc_pages() and then never change.
551  *
552  * zonelist, preferred_zone and highest_zoneidx are set first in
553  * __alloc_pages() for the fast path, and might be later changed
554  * in __alloc_pages_slowpath(). All other functions pass the whole structure
555  * by a const pointer.
556  */
557 struct alloc_context {
558         struct zonelist *zonelist;
559         nodemask_t *nodemask;
560         struct zoneref *preferred_zoneref;
561         int migratetype;
562
563         /*
564          * highest_zoneidx represents highest usable zone index of
565          * the allocation request. Due to the nature of the zone,
566          * memory on lower zone than the highest_zoneidx will be
567          * protected by lowmem_reserve[highest_zoneidx].
568          *
569          * highest_zoneidx is also used by reclaim/compaction to limit
570          * the target zone since higher zone than this index cannot be
571          * usable for this allocation request.
572          */
573         enum zone_type highest_zoneidx;
574         bool spread_dirty_pages;
575 };
576
577 /*
578  * This function returns the order of a free page in the buddy system. In
579  * general, page_zone(page)->lock must be held by the caller to prevent the
580  * page from being allocated in parallel and returning garbage as the order.
581  * If a caller does not hold page_zone(page)->lock, it must guarantee that the
582  * page cannot be allocated or merged in parallel. Alternatively, it must
583  * handle invalid values gracefully, and use buddy_order_unsafe() below.
584  */
585 static inline unsigned int buddy_order(struct page *page)
586 {
587         /* PageBuddy() must be checked by the caller */
588         return page_private(page);
589 }
590
591 /*
592  * Like buddy_order(), but for callers who cannot afford to hold the zone lock.
593  * PageBuddy() should be checked first by the caller to minimize race window,
594  * and invalid values must be handled gracefully.
595  *
596  * READ_ONCE is used so that if the caller assigns the result into a local
597  * variable and e.g. tests it for valid range before using, the compiler cannot
598  * decide to remove the variable and inline the page_private(page) multiple
599  * times, potentially observing different values in the tests and the actual
600  * use of the result.
601  */
602 #define buddy_order_unsafe(page)        READ_ONCE(page_private(page))
603
604 /*
605  * This function checks whether a page is free && is the buddy
606  * we can coalesce a page and its buddy if
607  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
608  * (b) the buddy is in the buddy system &&
609  * (c) a page and its buddy have the same order &&
610  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
611  *
612  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
613  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
614  *
615  * For recording page's order, we use page_private(page).
616  */
617 static inline bool page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
618                                  unsigned int order)
619 {
620         if (!page_is_guard(buddy) && !PageBuddy(buddy))
621                 return false;
622
623         if (buddy_order(buddy) != order)
624                 return false;
625
626         /*
627          * zone check is done late to avoid uselessly calculating
628          * zone/node ids for pages that could never merge.
629          */
630         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
631                 return false;
632
633         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
634
635         return true;
636 }
637
638 /*
639  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
640  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
641  *
642  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
643  * the following equation:
644  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
645  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
646  * 1 buddy is #10:
647  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
648  *
649  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
650  * satisfies the following equation:
651  *     P = B & ~(1 << O)
652  *
653  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_PAGE_ORDER
654  */
655 static inline unsigned long
656 __find_buddy_pfn(unsigned long page_pfn, unsigned int order)
657 {
658         return page_pfn ^ (1 << order);
659 }
660
661 /*
662  * Find the buddy of @page and validate it.
663  * @page: The input page
664  * @pfn: The pfn of the page, it saves a call to page_to_pfn() when the
665  *       function is used in the performance-critical __free_one_page().
666  * @order: The order of the page
667  * @buddy_pfn: The output pointer to the buddy pfn, it also saves a call to
668  *             page_to_pfn().
669  *
670  * The found buddy can be a non PageBuddy, out of @page's zone, or its order is
671  * not the same as @page. The validation is necessary before use it.
672  *
673  * Return: the found buddy page or NULL if not found.
674  */
675 static inline struct page *find_buddy_page_pfn(struct page *page,
676                         unsigned long pfn, unsigned int order, unsigned long *buddy_pfn)
677 {
678         unsigned long __buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
679         struct page *buddy;
680
681         buddy = page + (__buddy_pfn - pfn);
682         if (buddy_pfn)
683                 *buddy_pfn = __buddy_pfn;
684
685         if (page_is_buddy(page, buddy, order))
686                 return buddy;
687         return NULL;
688 }
689
690 extern struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
691                                 unsigned long end_pfn, struct zone *zone);
692
693 static inline struct page *pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
694                                 unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
695 {
696         if (zone->contiguous)
697                 return pfn_to_page(start_pfn);
698
699         return __pageblock_pfn_to_page(start_pfn, end_pfn, zone);
700 }
701
702 void set_zone_contiguous(struct zone *zone);
703 bool pfn_range_intersects_zones(int nid, unsigned long start_pfn,
704                            unsigned long nr_pages);
705
706 static inline void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
707 {
708         zone->contiguous = false;
709 }
710
711 extern int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order);
712 extern void __putback_isolated_page(struct page *page, unsigned int order,
713                                     int mt);
714 extern void memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
715                                         unsigned int order);
716 extern void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order,
717                 enum meminit_context context);
718
719 /*
720  * This will have no effect, other than possibly generating a warning, if the
721  * caller passes in a non-large folio.
722  */
723 static inline void folio_set_order(struct folio *folio, unsigned int order)
724 {
725         if (WARN_ON_ONCE(!order || !folio_test_large(folio)))
726                 return;
727
728         folio->_flags_1 = (folio->_flags_1 & ~0xffUL) | order;
729 #ifdef NR_PAGES_IN_LARGE_FOLIO
730         folio->_nr_pages = 1U << order;
731 #endif
732 }
733
734 bool __folio_unqueue_deferred_split(struct folio *folio);
735 static inline bool folio_unqueue_deferred_split(struct folio *folio)
736 {
737         if (folio_order(folio) <= 1 || !folio_test_large_rmappable(folio))
738                 return false;
739
740         /*
741          * At this point, there is no one trying to add the folio to
742          * deferred_list. If folio is not in deferred_list, it's safe
743          * to check without acquiring the split_queue_lock.
744          */
745         if (data_race(list_empty(&folio->_deferred_list)))
746                 return false;
747
748         return __folio_unqueue_deferred_split(folio);
749 }
750
751 static inline struct folio *page_rmappable_folio(struct page *page)
752 {
753         struct folio *folio = (struct folio *)page;
754
755         if (folio && folio_test_large(folio))
756                 folio_set_large_rmappable(folio);
757         return folio;
758 }
759
760 static inline void prep_compound_head(struct page *page, unsigned int order)
761 {
762         struct folio *folio = (struct folio *)page;
763
764         folio_set_order(folio, order);
765         atomic_set(&folio->_large_mapcount, -1);
766         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_MAPCOUNT))
767                 atomic_set(&folio->_nr_pages_mapped, 0);
768         if (IS_ENABLED(CONFIG_MM_ID)) {
769                 folio->_mm_ids = 0;
770                 folio->_mm_id_mapcount[0] = -1;
771                 folio->_mm_id_mapcount[1] = -1;
772         }
773         if (IS_ENABLED(CONFIG_64BIT) || order > 1) {
774                 atomic_set(&folio->_pincount, 0);
775                 atomic_set(&folio->_entire_mapcount, -1);
776         }
777         if (order > 1)
778                 INIT_LIST_HEAD(&folio->_deferred_list);
779 }
780
781 static inline void prep_compound_tail(struct page *head, int tail_idx)
782 {
783         struct page *p = head + tail_idx;
784
785         p->mapping = TAIL_MAPPING;
786         set_compound_head(p, head);
787         set_page_private(p, 0);
788 }
789
790 void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags);
791 extern bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order);
792
793 extern int user_min_free_kbytes;
794
795 struct page *__alloc_frozen_pages_noprof(gfp_t, unsigned int order, int nid,
796                 nodemask_t *);
797 #define __alloc_frozen_pages(...) \
798         alloc_hooks(__alloc_frozen_pages_noprof(__VA_ARGS__))
799 void free_frozen_pages(struct page *page, unsigned int order);
800 void free_unref_folios(struct folio_batch *fbatch);
801
802 #ifdef CONFIG_NUMA
803 struct page *alloc_frozen_pages_noprof(gfp_t, unsigned int order);
804 #else
805 static inline struct page *alloc_frozen_pages_noprof(gfp_t gfp, unsigned int order)
806 {
807         return __alloc_frozen_pages_noprof(gfp, order, numa_node_id(), NULL);
808 }
809 #endif
810
811 #define alloc_frozen_pages(...) \
812         alloc_hooks(alloc_frozen_pages_noprof(__VA_ARGS__))
813
814 extern void zone_pcp_reset(struct zone *zone);
815 extern void zone_pcp_disable(struct zone *zone);
816 extern void zone_pcp_enable(struct zone *zone);
817 extern void zone_pcp_init(struct zone *zone);
818
819 extern void *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
820                           phys_addr_t min_addr,
821                           int nid, bool exact_nid);
822
823 void memmap_init_range(unsigned long, int, unsigned long, unsigned long,
824                 unsigned long, enum meminit_context, struct vmem_altmap *, int);
825
826 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
827
828 /*
829  * in mm/compaction.c
830  */
831 /*
832  * compact_control is used to track pages being migrated and the free pages
833  * they are being migrated to during memory compaction. The free_pfn starts
834  * at the end of a zone and migrate_pfn begins at the start. Movable pages
835  * are moved to the end of a zone during a compaction run and the run
836  * completes when free_pfn <= migrate_pfn
837  */
838 struct compact_control {
839         struct list_head freepages[NR_PAGE_ORDERS];     /* List of free pages to migrate to */
840         struct list_head migratepages;  /* List of pages being migrated */
841         unsigned int nr_freepages;      /* Number of isolated free pages */
842         unsigned int nr_migratepages;   /* Number of pages to migrate */
843         unsigned long free_pfn;         /* isolate_freepages search base */
844         /*
845          * Acts as an in/out parameter to page isolation for migration.
846          * isolate_migratepages uses it as a search base.
847          * isolate_migratepages_block will update the value to the next pfn
848          * after the last isolated one.
849          */
850         unsigned long migrate_pfn;
851         unsigned long fast_start_pfn;   /* a pfn to start linear scan from */
852         struct zone *zone;
853         unsigned long total_migrate_scanned;
854         unsigned long total_free_scanned;
855         unsigned short fast_search_fail;/* failures to use free list searches */
856         short search_order;             /* order to start a fast search at */
857         const gfp_t gfp_mask;           /* gfp mask of a direct compactor */
858         int order;                      /* order a direct compactor needs */
859         int migratetype;                /* migratetype of direct compactor */
860         const unsigned int alloc_flags; /* alloc flags of a direct compactor */
861         const int highest_zoneidx;      /* zone index of a direct compactor */
862         enum migrate_mode mode;         /* Async or sync migration mode */
863         bool ignore_skip_hint;          /* Scan blocks even if marked skip */
864         bool no_set_skip_hint;          /* Don't mark blocks for skipping */
865         bool ignore_block_suitable;     /* Scan blocks considered unsuitable */
866         bool direct_compaction;         /* False from kcompactd or /proc/... */
867         bool proactive_compaction;      /* kcompactd proactive compaction */
868         bool whole_zone;                /* Whole zone should/has been scanned */
869         bool contended;                 /* Signal lock contention */
870         bool finish_pageblock;          /* Scan the remainder of a pageblock. Used
871                                          * when there are potentially transient
872                                          * isolation or migration failures to
873                                          * ensure forward progress.
874                                          */
875         bool alloc_contig;              /* alloc_contig_range allocation */
876 };
877
878 /*
879  * Used in direct compaction when a page should be taken from the freelists
880  * immediately when one is created during the free path.
881  */
882 struct capture_control {
883         struct compact_control *cc;
884         struct page *page;
885 };
886
887 unsigned long
888 isolate_freepages_range(struct compact_control *cc,
889                         unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn);
890 int
891 isolate_migratepages_range(struct compact_control *cc,
892                            unsigned long low_pfn, unsigned long end_pfn);
893
894 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
895 void init_cma_reserved_pageblock(struct page *page);
896
897 #endif /* CONFIG_COMPACTION || CONFIG_CMA */
898
899 struct cma;
900
901 #ifdef CONFIG_CMA
902 void *cma_reserve_early(struct cma *cma, unsigned long size);
903 void init_cma_pageblock(struct page *page);
904 #else
905 static inline void *cma_reserve_early(struct cma *cma, unsigned long size)
906 {
907         return NULL;
908 }
909 static inline void init_cma_pageblock(struct page *page)
910 {
911 }
912 #endif
913
914
915 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
916                            int migratetype, bool claimable);
917
918 static inline bool free_area_empty(struct free_area *area, int migratetype)
919 {
920         return list_empty(&area->free_list[migratetype]);
921 }
922
923 /* mm/util.c */
924 struct anon_vma *folio_anon_vma(const struct folio *folio);
925
926 #ifdef CONFIG_MMU
927 void unmap_mapping_folio(struct folio *folio);
928 extern long populate_vma_page_range(struct vm_area_struct *vma,
929                 unsigned long start, unsigned long end, int *locked);
930 extern long faultin_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
931                 unsigned long end, bool write, int *locked);
932 extern bool mlock_future_ok(struct mm_struct *mm, unsigned long flags,
933                                unsigned long bytes);
934
935 /*
936  * NOTE: This function can't tell whether the folio is "fully mapped" in the
937  * range.
938  * "fully mapped" means all the pages of folio is associated with the page
939  * table of range while this function just check whether the folio range is
940  * within the range [start, end). Function caller needs to do page table
941  * check if it cares about the page table association.
942  *
943  * Typical usage (like mlock or madvise) is:
944  * Caller knows at least 1 page of folio is associated with page table of VMA
945  * and the range [start, end) is intersect with the VMA range. Caller wants
946  * to know whether the folio is fully associated with the range. It calls
947  * this function to check whether the folio is in the range first. Then checks
948  * the page table to know whether the folio is fully mapped to the range.
949  */
950 static inline bool
951 folio_within_range(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
952                 unsigned long start, unsigned long end)
953 {
954         pgoff_t pgoff, addr;
955         unsigned long vma_pglen = vma_pages(vma);
956
957         VM_WARN_ON_FOLIO(folio_test_ksm(folio), folio);
958         if (start > end)
959                 return false;
960
961         if (start < vma->vm_start)
962                 start = vma->vm_start;
963
964         if (end > vma->vm_end)
965                 end = vma->vm_end;
966
967         pgoff = folio_pgoff(folio);
968
969         /* if folio start address is not in vma range */
970         if (!in_range(pgoff, vma->vm_pgoff, vma_pglen))
971                 return false;
972
973         addr = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
974
975         return !(addr < start || end - addr < folio_size(folio));
976 }
977
978 static inline bool
979 folio_within_vma(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma)
980 {
981         return folio_within_range(folio, vma, vma->vm_start, vma->vm_end);
982 }
983
984 /*
985  * mlock_vma_folio() and munlock_vma_folio():
986  * should be called with vma's mmap_lock held for read or write,
987  * under page table lock for the pte/pmd being added or removed.
988  *
989  * mlock is usually called at the end of folio_add_*_rmap_*(), munlock at
990  * the end of folio_remove_rmap_*(); but new anon folios are managed by
991  * folio_add_lru_vma() calling mlock_new_folio().
992  */
993 void mlock_folio(struct folio *folio);
994 static inline void mlock_vma_folio(struct folio *folio,
995                                 struct vm_area_struct *vma)
996 {
997         /*
998          * The VM_SPECIAL check here serves two purposes.
999          * 1) VM_IO check prevents migration from double-counting during mlock.
1000          * 2) Although mmap_region() and mlock_fixup() take care that VM_LOCKED
1001          *    is never left set on a VM_SPECIAL vma, there is an interval while
1002          *    file->f_op->mmap() is using vm_insert_page(s), when VM_LOCKED may
1003          *    still be set while VM_SPECIAL bits are added: so ignore it then.
1004          */
1005         if (unlikely((vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_SPECIAL)) == VM_LOCKED))
1006                 mlock_folio(folio);
1007 }
1008
1009 void munlock_folio(struct folio *folio);
1010 static inline void munlock_vma_folio(struct folio *folio,
1011                                         struct vm_area_struct *vma)
1012 {
1013         /*
1014          * munlock if the function is called. Ideally, we should only
1015          * do munlock if any page of folio is unmapped from VMA and
1016          * cause folio not fully mapped to VMA.
1017          *
1018          * But it's not easy to confirm that's the situation. So we
1019          * always munlock the folio and page reclaim will correct it
1020          * if it's wrong.
1021          */
1022         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_LOCKED))
1023                 munlock_folio(folio);
1024 }
1025
1026 void mlock_new_folio(struct folio *folio);
1027 bool need_mlock_drain(int cpu);
1028 void mlock_drain_local(void);
1029 void mlock_drain_remote(int cpu);
1030
1031 extern pmd_t maybe_pmd_mkwrite(pmd_t pmd, struct vm_area_struct *vma);
1032
1033 /**
1034  * vma_address - Find the virtual address a page range is mapped at
1035  * @vma: The vma which maps this object.
1036  * @pgoff: The page offset within its object.
1037  * @nr_pages: The number of pages to consider.
1038  *
1039  * If any page in this range is mapped by this VMA, return the first address
1040  * where any of these pages appear.  Otherwise, return -EFAULT.
1041  */
1042 static inline unsigned long vma_address(const struct vm_area_struct *vma,
1043                 pgoff_t pgoff, unsigned long nr_pages)
1044 {
1045         unsigned long address;
1046
1047         if (pgoff >= vma->vm_pgoff) {
1048                 address = vma->vm_start +
1049                         ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
1050                 /* Check for address beyond vma (or wrapped through 0?) */
1051                 if (address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end)
1052                         address = -EFAULT;
1053         } else if (pgoff + nr_pages - 1 >= vma->vm_pgoff) {
1054                 /* Test above avoids possibility of wrap to 0 on 32-bit */
1055                 address = vma->vm_start;
1056         } else {
1057                 address = -EFAULT;
1058         }
1059         return address;
1060 }
1061
1062 /*
1063  * Then at what user virtual address will none of the range be found in vma?
1064  * Assumes that vma_address() already returned a good starting address.
1065  */
1066 static inline unsigned long vma_address_end(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
1067 {
1068         struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
1069         pgoff_t pgoff;
1070         unsigned long address;
1071
1072         /* Common case, plus ->pgoff is invalid for KSM */
1073         if (pvmw->nr_pages == 1)
1074                 return pvmw->address + PAGE_SIZE;
1075
1076         pgoff = pvmw->pgoff + pvmw->nr_pages;
1077         address = vma->vm_start + ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
1078         /* Check for address beyond vma (or wrapped through 0?) */
1079         if (address < vma->vm_start || address > vma->vm_end)
1080                 address = vma->vm_end;
1081         return address;
1082 }
1083
1084 static inline struct file *maybe_unlock_mmap_for_io(struct vm_fault *vmf,
1085                                                     struct file *fpin)
1086 {
1087         int flags = vmf->flags;
1088
1089         if (fpin)
1090                 return fpin;
1091
1092         /*
1093          * FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT means we don't want to wait on page locks or
1094          * anything, so we only pin the file and drop the mmap_lock if only
1095          * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY is set, while this is the first attempt.
1096          */
1097         if (fault_flag_allow_retry_first(flags) &&
1098             !(flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)) {
1099                 fpin = get_file(vmf->vma->vm_file);
1100                 release_fault_lock(vmf);
1101         }
1102         return fpin;
1103 }
1104 #else /* !CONFIG_MMU */
1105 static inline void unmap_mapping_folio(struct folio *folio) { }
1106 static inline void mlock_new_folio(struct folio *folio) { }
1107 static inline bool need_mlock_drain(int cpu) { return false; }
1108 static inline void mlock_drain_local(void) { }
1109 static inline void mlock_drain_remote(int cpu) { }
1110 static inline void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
1111 {
1112 }
1113 #endif /* !CONFIG_MMU */
1114
1115 /* Memory initialisation debug and verification */
1116 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1117 DECLARE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
1118
1119 bool __init deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order);
1120 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1121
1122 void init_deferred_page(unsigned long pfn, int nid);
1123
1124 enum mminit_level {
1125         MMINIT_WARNING,
1126         MMINIT_VERIFY,
1127         MMINIT_TRACE
1128 };
1129
1130 #ifdef CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT
1131
1132 extern int mminit_loglevel;
1133
1134 #define mminit_dprintk(level, prefix, fmt, arg...) \
1135 do { \
1136         if (level < mminit_loglevel) { \
1137                 if (level <= MMINIT_WARNING) \
1138                         pr_warn("mminit::" prefix " " fmt, ##arg);      \
1139                 else \
1140                         printk(KERN_DEBUG "mminit::" prefix " " fmt, ##arg); \
1141         } \
1142 } while (0)
1143
1144 extern void mminit_verify_pageflags_layout(void);
1145 extern void mminit_verify_zonelist(void);
1146 #else
1147
1148 static inline void mminit_dprintk(enum mminit_level level,
1149                                 const char *prefix, const char *fmt, ...)
1150 {
1151 }
1152
1153 static inline void mminit_verify_pageflags_layout(void)
1154 {
1155 }
1156
1157 static inline void mminit_verify_zonelist(void)
1158 {
1159 }
1160 #endif /* CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT */
1161
1162 #define NODE_RECLAIM_NOSCAN     -2
1163 #define NODE_RECLAIM_FULL       -1
1164 #define NODE_RECLAIM_SOME       0
1165 #define NODE_RECLAIM_SUCCESS    1
1166
1167 #ifdef CONFIG_NUMA
1168 extern int node_reclaim_mode;
1169
1170 extern int node_reclaim(struct pglist_data *, gfp_t, unsigned int);
1171 extern int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask);
1172 #else
1173 #define node_reclaim_mode 0
1174
1175 static inline int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t mask,
1176                                 unsigned int order)
1177 {
1178         return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
1179 }
1180 static inline int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1181 {
1182         return NUMA_NO_NODE;
1183 }
1184 #endif
1185
1186 static inline bool node_reclaim_enabled(void)
1187 {
1188         /* Is any node_reclaim_mode bit set? */
1189         return node_reclaim_mode & (RECLAIM_ZONE|RECLAIM_WRITE|RECLAIM_UNMAP);
1190 }
1191
1192 /*
1193  * mm/memory-failure.c
1194  */
1195 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
1196 int unmap_poisoned_folio(struct folio *folio, unsigned long pfn, bool must_kill);
1197 void shake_folio(struct folio *folio);
1198 extern int hwpoison_filter(struct page *p);
1199
1200 extern u32 hwpoison_filter_dev_major;
1201 extern u32 hwpoison_filter_dev_minor;
1202 extern u64 hwpoison_filter_flags_mask;
1203 extern u64 hwpoison_filter_flags_value;
1204 extern u64 hwpoison_filter_memcg;
1205 extern u32 hwpoison_filter_enable;
1206 #define MAGIC_HWPOISON  0x48575053U     /* HWPS */
1207 void SetPageHWPoisonTakenOff(struct page *page);
1208 void ClearPageHWPoisonTakenOff(struct page *page);
1209 bool take_page_off_buddy(struct page *page);
1210 bool put_page_back_buddy(struct page *page);
1211 struct task_struct *task_early_kill(struct task_struct *tsk, int force_early);
1212 void add_to_kill_ksm(struct task_struct *tsk, const struct page *p,
1213                      struct vm_area_struct *vma, struct list_head *to_kill,
1214                      unsigned long ksm_addr);
1215 unsigned long page_mapped_in_vma(const struct page *page,
1216                 struct vm_area_struct *vma);
1217
1218 #else
1219 static inline int unmap_poisoned_folio(struct folio *folio, unsigned long pfn, bool must_kill)
1220 {
1221         return -EBUSY;
1222 }
1223 #endif
1224
1225 extern unsigned long  __must_check vm_mmap_pgoff(struct file *, unsigned long,
1226         unsigned long, unsigned long,
1227         unsigned long, unsigned long);
1228
1229 extern void set_pageblock_order(void);
1230 struct folio *alloc_migrate_folio(struct folio *src, unsigned long private);
1231 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *folio_list);
1232 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1233                                             struct list_head *folio_list);
1234 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1235 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1236 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1237 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1238 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1239
1240 /* Mask to get the watermark bits */
1241 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1242
1243 /*
1244  * Only MMU archs have async oom victim reclaim - aka oom_reaper so we
1245  * cannot assume a reduced access to memory reserves is sufficient for
1246  * !MMU
1247  */
1248 #ifdef CONFIG_MMU
1249 #define ALLOC_OOM               0x08
1250 #else
1251 #define ALLOC_OOM               ALLOC_NO_WATERMARKS
1252 #endif
1253
1254 #define ALLOC_NON_BLOCK          0x10 /* Caller cannot block. Allow access
1255                                        * to 25% of the min watermark or
1256                                        * 62.5% if __GFP_HIGH is set.
1257                                        */
1258 #define ALLOC_MIN_RESERVE        0x20 /* __GFP_HIGH set. Allow access to 50%
1259                                        * of the min watermark.
1260                                        */
1261 #define ALLOC_CPUSET             0x40 /* check for correct cpuset */
1262 #define ALLOC_CMA                0x80 /* allow allocations from CMA areas */
1263 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
1264 #define ALLOC_NOFRAGMENT        0x100 /* avoid mixing pageblock types */
1265 #else
1266 #define ALLOC_NOFRAGMENT          0x0
1267 #endif
1268 #define ALLOC_HIGHATOMIC        0x200 /* Allows access to MIGRATE_HIGHATOMIC */
1269 #define ALLOC_TRYLOCK           0x400 /* Only use spin_trylock in allocation path */
1270 #define ALLOC_KSWAPD            0x800 /* allow waking of kswapd, __GFP_KSWAPD_RECLAIM set */
1271
1272 /* Flags that allow allocations below the min watermark. */
1273 #define ALLOC_RESERVES (ALLOC_NON_BLOCK|ALLOC_MIN_RESERVE|ALLOC_HIGHATOMIC|ALLOC_OOM)
1274
1275 enum ttu_flags;
1276 struct tlbflush_unmap_batch;
1277
1278
1279 /*
1280  * only for MM internal work items which do not depend on
1281  * any allocations or locks which might depend on allocations
1282  */
1283 extern struct workqueue_struct *mm_percpu_wq;
1284
1285 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
1286 void try_to_unmap_flush(void);
1287 void try_to_unmap_flush_dirty(void);
1288 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm);
1289 #else
1290 static inline void try_to_unmap_flush(void)
1291 {
1292 }
1293 static inline void try_to_unmap_flush_dirty(void)
1294 {
1295 }
1296 static inline void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
1297 {
1298 }
1299 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
1300
1301 extern const struct trace_print_flags pageflag_names[];
1302 extern const struct trace_print_flags vmaflag_names[];
1303 extern const struct trace_print_flags gfpflag_names[];
1304
1305 static inline bool is_migrate_highatomic(enum migratetype migratetype)
1306 {
1307         return migratetype == MIGRATE_HIGHATOMIC;
1308 }
1309
1310 void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
1311
1312 struct migration_target_control {
1313         int nid;                /* preferred node id */
1314         nodemask_t *nmask;
1315         gfp_t gfp_mask;
1316         enum migrate_reason reason;
1317 };
1318
1319 /*
1320  * mm/filemap.c
1321  */
1322 size_t splice_folio_into_pipe(struct pipe_inode_info *pipe,
1323                               struct folio *folio, loff_t fpos, size_t size);
1324
1325 /*
1326  * mm/vmalloc.c
1327  */
1328 #ifdef CONFIG_MMU
1329 void __init vmalloc_init(void);
1330 int __must_check vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
1331                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift);
1332 unsigned int get_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm);
1333 #else
1334 static inline void vmalloc_init(void)
1335 {
1336 }
1337
1338 static inline
1339 int __must_check vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
1340                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
1341 {
1342         return -EINVAL;
1343 }
1344 #endif
1345
1346 int __must_check __vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr,
1347                                unsigned long end, pgprot_t prot,
1348                                struct page **pages, unsigned int page_shift);
1349
1350 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end);
1351
1352 void __vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end);
1353
1354 int numa_migrate_check(struct folio *folio, struct vm_fault *vmf,
1355                       unsigned long addr, int *flags, bool writable,
1356                       int *last_cpupid);
1357
1358 void free_zone_device_folio(struct folio *folio);
1359 int migrate_device_coherent_folio(struct folio *folio);
1360
1361 struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1362                                      unsigned long align, unsigned long shift,
1363                                      unsigned long flags, unsigned long start,
1364                                      unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask,
1365                                      const void *caller);
1366
1367 /*
1368  * mm/gup.c
1369  */
1370 int __must_check try_grab_folio(struct folio *folio, int refs,
1371                                 unsigned int flags);
1372
1373 /*
1374  * mm/huge_memory.c
1375  */
1376 void touch_pud(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1377                pud_t *pud, bool write);
1378 void touch_pmd(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1379                pmd_t *pmd, bool write);
1380
1381 /*
1382  * Parses a string with mem suffixes into its order. Useful to parse kernel
1383  * parameters.
1384  */
1385 static inline int get_order_from_str(const char *size_str,
1386                                      unsigned long valid_orders)
1387 {
1388         unsigned long size;
1389         char *endptr;
1390         int order;
1391
1392         size = memparse(size_str, &endptr);
1393
1394         if (!is_power_of_2(size))
1395                 return -EINVAL;
1396         order = get_order(size);
1397         if (BIT(order) & ~valid_orders)
1398                 return -EINVAL;
1399
1400         return order;
1401 }
1402
1403 enum {
1404         /* mark page accessed */
1405         FOLL_TOUCH = 1 << 16,
1406         /* a retry, previous pass started an IO */
1407         FOLL_TRIED = 1 << 17,
1408         /* we are working on non-current tsk/mm */
1409         FOLL_REMOTE = 1 << 18,
1410         /* pages must be released via unpin_user_page */
1411         FOLL_PIN = 1 << 19,
1412         /* gup_fast: prevent fall-back to slow gup */
1413         FOLL_FAST_ONLY = 1 << 20,
1414         /* allow unlocking the mmap lock */
1415         FOLL_UNLOCKABLE = 1 << 21,
1416         /* VMA lookup+checks compatible with MADV_POPULATE_(READ|WRITE) */
1417         FOLL_MADV_POPULATE = 1 << 22,
1418 };
1419
1420 #define INTERNAL_GUP_FLAGS (FOLL_TOUCH | FOLL_TRIED | FOLL_REMOTE | FOLL_PIN | \
1421                             FOLL_FAST_ONLY | FOLL_UNLOCKABLE | \
1422                             FOLL_MADV_POPULATE)
1423
1424 /*
1425  * Indicates for which pages that are write-protected in the page table,
1426  * whether GUP has to trigger unsharing via FAULT_FLAG_UNSHARE such that the
1427  * GUP pin will remain consistent with the pages mapped into the page tables
1428  * of the MM.
1429  *
1430  * Temporary unmapping of PageAnonExclusive() pages or clearing of
1431  * PageAnonExclusive() has to protect against concurrent GUP:
1432  * * Ordinary GUP: Using the PT lock
1433  * * GUP-fast and fork(): mm->write_protect_seq
1434  * * GUP-fast and KSM or temporary unmapping (swap, migration): see
1435  *    folio_try_share_anon_rmap_*()
1436  *
1437  * Must be called with the (sub)page that's actually referenced via the
1438  * page table entry, which might not necessarily be the head page for a
1439  * PTE-mapped THP.
1440  *
1441  * If the vma is NULL, we're coming from the GUP-fast path and might have
1442  * to fallback to the slow path just to lookup the vma.
1443  */
1444 static inline bool gup_must_unshare(struct vm_area_struct *vma,
1445                                     unsigned int flags, struct page *page)
1446 {
1447         /*
1448          * FOLL_WRITE is implicitly handled correctly as the page table entry
1449          * has to be writable -- and if it references (part of) an anonymous
1450          * folio, that part is required to be marked exclusive.
1451          */
1452         if ((flags & (FOLL_WRITE | FOLL_PIN)) != FOLL_PIN)
1453                 return false;
1454         /*
1455          * Note: PageAnon(page) is stable until the page is actually getting
1456          * freed.
1457          */
1458         if (!PageAnon(page)) {
1459                 /*
1460                  * We only care about R/O long-term pining: R/O short-term
1461                  * pinning does not have the semantics to observe successive
1462                  * changes through the process page tables.
1463                  */
1464                 if (!(flags & FOLL_LONGTERM))
1465                         return false;
1466
1467                 /* We really need the vma ... */
1468                 if (!vma)
1469                         return true;
1470
1471                 /*
1472                  * ... because we only care about writable private ("COW")
1473                  * mappings where we have to break COW early.
1474                  */
1475                 return is_cow_mapping(vma->vm_flags);
1476         }
1477
1478         /* Paired with a memory barrier in folio_try_share_anon_rmap_*(). */
1479         if (IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_GUP_FAST))
1480                 smp_rmb();
1481
1482         /*
1483          * Note that KSM pages cannot be exclusive, and consequently,
1484          * cannot get pinned.
1485          */
1486         return !PageAnonExclusive(page);
1487 }
1488
1489 extern bool mirrored_kernelcore;
1490 bool memblock_has_mirror(void);
1491 void memblock_free_all(void);
1492
1493 static __always_inline void vma_set_range(struct vm_area_struct *vma,
1494                                           unsigned long start, unsigned long end,
1495                                           pgoff_t pgoff)
1496 {
1497         vma->vm_start = start;
1498         vma->vm_end = end;
1499         vma->vm_pgoff = pgoff;
1500 }
1501
1502 static inline bool vma_soft_dirty_enabled(struct vm_area_struct *vma)
1503 {
1504         /*
1505          * NOTE: we must check this before VM_SOFTDIRTY on soft-dirty
1506          * enablements, because when without soft-dirty being compiled in,
1507          * VM_SOFTDIRTY is defined as 0x0, then !(vm_flags & VM_SOFTDIRTY)
1508          * will be constantly true.
1509          */
1510         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEM_SOFT_DIRTY))
1511                 return false;
1512
1513         /*
1514          * Soft-dirty is kind of special: its tracking is enabled when the
1515          * vma flags not set.
1516          */
1517         return !(vma->vm_flags & VM_SOFTDIRTY);
1518 }
1519
1520 static inline bool pmd_needs_soft_dirty_wp(struct vm_area_struct *vma, pmd_t pmd)
1521 {
1522         return vma_soft_dirty_enabled(vma) && !pmd_soft_dirty(pmd);
1523 }
1524
1525 static inline bool pte_needs_soft_dirty_wp(struct vm_area_struct *vma, pte_t pte)
1526 {
1527         return vma_soft_dirty_enabled(vma) && !pte_soft_dirty(pte);
1528 }
1529
1530 void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1531                                 unsigned long zone, int nid);
1532 void __meminit __init_page_from_nid(unsigned long pfn, int nid);
1533
1534 /* shrinker related functions */
1535 unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid, struct mem_cgroup *memcg,
1536                           int priority);
1537
1538 #ifdef CONFIG_SHRINKER_DEBUG
1539 static inline __printf(2, 0) int shrinker_debugfs_name_alloc(
1540                         struct shrinker *shrinker, const char *fmt, va_list ap)
1541 {
1542         shrinker->name = kvasprintf_const(GFP_KERNEL, fmt, ap);
1543
1544         return shrinker->name ? 0 : -ENOMEM;
1545 }
1546
1547 static inline void shrinker_debugfs_name_free(struct shrinker *shrinker)
1548 {
1549         kfree_const(shrinker->name);
1550         shrinker->name = NULL;
1551 }
1552
1553 extern int shrinker_debugfs_add(struct shrinker *shrinker);
1554 extern struct dentry *shrinker_debugfs_detach(struct shrinker *shrinker,
1555                                               int *debugfs_id);
1556 extern void shrinker_debugfs_remove(struct dentry *debugfs_entry,
1557                                     int debugfs_id);
1558 #else /* CONFIG_SHRINKER_DEBUG */
1559 static inline int shrinker_debugfs_add(struct shrinker *shrinker)
1560 {
1561         return 0;
1562 }
1563 static inline int shrinker_debugfs_name_alloc(struct shrinker *shrinker,
1564                                               const char *fmt, va_list ap)
1565 {
1566         return 0;
1567 }
1568 static inline void shrinker_debugfs_name_free(struct shrinker *shrinker)
1569 {
1570 }
1571 static inline struct dentry *shrinker_debugfs_detach(struct shrinker *shrinker,
1572                                                      int *debugfs_id)
1573 {
1574         *debugfs_id = -1;
1575         return NULL;
1576 }
1577 static inline void shrinker_debugfs_remove(struct dentry *debugfs_entry,
1578                                            int debugfs_id)
1579 {
1580 }
1581 #endif /* CONFIG_SHRINKER_DEBUG */
1582
1583 /* Only track the nodes of mappings with shadow entries */
1584 void workingset_update_node(struct xa_node *node);
1585 extern struct list_lru shadow_nodes;
1586 #define mapping_set_update(xas, mapping) do {                   \
1587         if (!dax_mapping(mapping) && !shmem_mapping(mapping)) { \
1588                 xas_set_update(xas, workingset_update_node);    \
1589                 xas_set_lru(xas, &shadow_nodes);                \
1590         }                                                       \
1591 } while (0)
1592
1593 /* mremap.c */
1594 unsigned long move_page_tables(struct pagetable_move_control *pmc);
1595
1596 #ifdef CONFIG_UNACCEPTED_MEMORY
1597 void accept_page(struct page *page);
1598 #else /* CONFIG_UNACCEPTED_MEMORY */
1599 static inline void accept_page(struct page *page)
1600 {
1601 }
1602 #endif /* CONFIG_UNACCEPTED_MEMORY */
1603
1604 /* pagewalk.c */
1605 int walk_page_range_mm(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1606                 unsigned long end, const struct mm_walk_ops *ops,
1607                 void *private);
1608
1609 /* pt_reclaim.c */
1610 bool try_get_and_clear_pmd(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, pmd_t *pmdval);
1611 void free_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, struct mmu_gather *tlb,
1612               pmd_t pmdval);
1613 void try_to_free_pte(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, unsigned long addr,
1614                      struct mmu_gather *tlb);
1615
1616 #ifdef CONFIG_PT_RECLAIM
1617 bool reclaim_pt_is_enabled(unsigned long start, unsigned long end,
1618                            struct zap_details *details);
1619 #else
1620 static inline bool reclaim_pt_is_enabled(unsigned long start, unsigned long end,
1621                                          struct zap_details *details)
1622 {
1623         return false;
1624 }
1625 #endif /* CONFIG_PT_RECLAIM */
1626
1627 void dup_mm_exe_file(struct mm_struct *mm, struct mm_struct *oldmm);
1628 int dup_mmap(struct mm_struct *mm, struct mm_struct *oldmm);
1629
1630 #endif  /* __MM_INTERNAL_H */