OSDN Git Service

Merge tag 'trace-v6.3-rc5-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/trace...
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / include / linux / mm_types.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _LINUX_MM_TYPES_H
3 #define _LINUX_MM_TYPES_H
4
5 #include <linux/mm_types_task.h>
6
7 #include <linux/auxvec.h>
8 #include <linux/kref.h>
9 #include <linux/list.h>
10 #include <linux/spinlock.h>
11 #include <linux/rbtree.h>
12 #include <linux/maple_tree.h>
13 #include <linux/rwsem.h>
14 #include <linux/completion.h>
15 #include <linux/cpumask.h>
16 #include <linux/uprobes.h>
17 #include <linux/rcupdate.h>
18 #include <linux/page-flags-layout.h>
19 #include <linux/workqueue.h>
20 #include <linux/seqlock.h>
21 #include <linux/percpu_counter.h>
22
23 #include <asm/mmu.h>
24
25 #ifndef AT_VECTOR_SIZE_ARCH
26 #define AT_VECTOR_SIZE_ARCH 0
27 #endif
28 #define AT_VECTOR_SIZE (2*(AT_VECTOR_SIZE_ARCH + AT_VECTOR_SIZE_BASE + 1))
29
30 #define INIT_PASID      0
31
32 struct address_space;
33 struct mem_cgroup;
34
35 /*
36  * Each physical page in the system has a struct page associated with
37  * it to keep track of whatever it is we are using the page for at the
38  * moment. Note that we have no way to track which tasks are using
39  * a page, though if it is a pagecache page, rmap structures can tell us
40  * who is mapping it.
41  *
42  * If you allocate the page using alloc_pages(), you can use some of the
43  * space in struct page for your own purposes.  The five words in the main
44  * union are available, except for bit 0 of the first word which must be
45  * kept clear.  Many users use this word to store a pointer to an object
46  * which is guaranteed to be aligned.  If you use the same storage as
47  * page->mapping, you must restore it to NULL before freeing the page.
48  *
49  * If your page will not be mapped to userspace, you can also use the four
50  * bytes in the mapcount union, but you must call page_mapcount_reset()
51  * before freeing it.
52  *
53  * If you want to use the refcount field, it must be used in such a way
54  * that other CPUs temporarily incrementing and then decrementing the
55  * refcount does not cause problems.  On receiving the page from
56  * alloc_pages(), the refcount will be positive.
57  *
58  * If you allocate pages of order > 0, you can use some of the fields
59  * in each subpage, but you may need to restore some of their values
60  * afterwards.
61  *
62  * SLUB uses cmpxchg_double() to atomically update its freelist and counters.
63  * That requires that freelist & counters in struct slab be adjacent and
64  * double-word aligned. Because struct slab currently just reinterprets the
65  * bits of struct page, we align all struct pages to double-word boundaries,
66  * and ensure that 'freelist' is aligned within struct slab.
67  */
68 #ifdef CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE
69 #define _struct_page_alignment  __aligned(2 * sizeof(unsigned long))
70 #else
71 #define _struct_page_alignment  __aligned(sizeof(unsigned long))
72 #endif
73
74 struct page {
75         unsigned long flags;            /* Atomic flags, some possibly
76                                          * updated asynchronously */
77         /*
78          * Five words (20/40 bytes) are available in this union.
79          * WARNING: bit 0 of the first word is used for PageTail(). That
80          * means the other users of this union MUST NOT use the bit to
81          * avoid collision and false-positive PageTail().
82          */
83         union {
84                 struct {        /* Page cache and anonymous pages */
85                         /**
86                          * @lru: Pageout list, eg. active_list protected by
87                          * lruvec->lru_lock.  Sometimes used as a generic list
88                          * by the page owner.
89                          */
90                         union {
91                                 struct list_head lru;
92
93                                 /* Or, for the Unevictable "LRU list" slot */
94                                 struct {
95                                         /* Always even, to negate PageTail */
96                                         void *__filler;
97                                         /* Count page's or folio's mlocks */
98                                         unsigned int mlock_count;
99                                 };
100
101                                 /* Or, free page */
102                                 struct list_head buddy_list;
103                                 struct list_head pcp_list;
104                         };
105                         /* See page-flags.h for PAGE_MAPPING_FLAGS */
106                         struct address_space *mapping;
107                         union {
108                                 pgoff_t index;          /* Our offset within mapping. */
109                                 unsigned long share;    /* share count for fsdax */
110                         };
111                         /**
112                          * @private: Mapping-private opaque data.
113                          * Usually used for buffer_heads if PagePrivate.
114                          * Used for swp_entry_t if PageSwapCache.
115                          * Indicates order in the buddy system if PageBuddy.
116                          */
117                         unsigned long private;
118                 };
119                 struct {        /* page_pool used by netstack */
120                         /**
121                          * @pp_magic: magic value to avoid recycling non
122                          * page_pool allocated pages.
123                          */
124                         unsigned long pp_magic;
125                         struct page_pool *pp;
126                         unsigned long _pp_mapping_pad;
127                         unsigned long dma_addr;
128                         union {
129                                 /**
130                                  * dma_addr_upper: might require a 64-bit
131                                  * value on 32-bit architectures.
132                                  */
133                                 unsigned long dma_addr_upper;
134                                 /**
135                                  * For frag page support, not supported in
136                                  * 32-bit architectures with 64-bit DMA.
137                                  */
138                                 atomic_long_t pp_frag_count;
139                         };
140                 };
141                 struct {        /* Tail pages of compound page */
142                         unsigned long compound_head;    /* Bit zero is set */
143                 };
144                 struct {        /* Page table pages */
145                         unsigned long _pt_pad_1;        /* compound_head */
146                         pgtable_t pmd_huge_pte; /* protected by page->ptl */
147                         unsigned long _pt_pad_2;        /* mapping */
148                         union {
149                                 struct mm_struct *pt_mm; /* x86 pgds only */
150                                 atomic_t pt_frag_refcount; /* powerpc */
151                         };
152 #if ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
153                         spinlock_t *ptl;
154 #else
155                         spinlock_t ptl;
156 #endif
157                 };
158                 struct {        /* ZONE_DEVICE pages */
159                         /** @pgmap: Points to the hosting device page map. */
160                         struct dev_pagemap *pgmap;
161                         void *zone_device_data;
162                         /*
163                          * ZONE_DEVICE private pages are counted as being
164                          * mapped so the next 3 words hold the mapping, index,
165                          * and private fields from the source anonymous or
166                          * page cache page while the page is migrated to device
167                          * private memory.
168                          * ZONE_DEVICE MEMORY_DEVICE_FS_DAX pages also
169                          * use the mapping, index, and private fields when
170                          * pmem backed DAX files are mapped.
171                          */
172                 };
173
174                 /** @rcu_head: You can use this to free a page by RCU. */
175                 struct rcu_head rcu_head;
176         };
177
178         union {         /* This union is 4 bytes in size. */
179                 /*
180                  * If the page can be mapped to userspace, encodes the number
181                  * of times this page is referenced by a page table.
182                  */
183                 atomic_t _mapcount;
184
185                 /*
186                  * If the page is neither PageSlab nor mappable to userspace,
187                  * the value stored here may help determine what this page
188                  * is used for.  See page-flags.h for a list of page types
189                  * which are currently stored here.
190                  */
191                 unsigned int page_type;
192         };
193
194         /* Usage count. *DO NOT USE DIRECTLY*. See page_ref.h */
195         atomic_t _refcount;
196
197 #ifdef CONFIG_MEMCG
198         unsigned long memcg_data;
199 #endif
200
201         /*
202          * On machines where all RAM is mapped into kernel address space,
203          * we can simply calculate the virtual address. On machines with
204          * highmem some memory is mapped into kernel virtual memory
205          * dynamically, so we need a place to store that address.
206          * Note that this field could be 16 bits on x86 ... ;)
207          *
208          * Architectures with slow multiplication can define
209          * WANT_PAGE_VIRTUAL in asm/page.h
210          */
211 #if defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
212         void *virtual;                  /* Kernel virtual address (NULL if
213                                            not kmapped, ie. highmem) */
214 #endif /* WANT_PAGE_VIRTUAL */
215
216 #ifdef CONFIG_KMSAN
217         /*
218          * KMSAN metadata for this page:
219          *  - shadow page: every bit indicates whether the corresponding
220          *    bit of the original page is initialized (0) or not (1);
221          *  - origin page: every 4 bytes contain an id of the stack trace
222          *    where the uninitialized value was created.
223          */
224         struct page *kmsan_shadow;
225         struct page *kmsan_origin;
226 #endif
227
228 #ifdef LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS
229         int _last_cpupid;
230 #endif
231 } _struct_page_alignment;
232
233 /*
234  * struct encoded_page - a nonexistent type marking this pointer
235  *
236  * An 'encoded_page' pointer is a pointer to a regular 'struct page', but
237  * with the low bits of the pointer indicating extra context-dependent
238  * information. Not super-common, but happens in mmu_gather and mlock
239  * handling, and this acts as a type system check on that use.
240  *
241  * We only really have two guaranteed bits in general, although you could
242  * play with 'struct page' alignment (see CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
243  * for more.
244  *
245  * Use the supplied helper functions to endcode/decode the pointer and bits.
246  */
247 struct encoded_page;
248 #define ENCODE_PAGE_BITS 3ul
249 static __always_inline struct encoded_page *encode_page(struct page *page, unsigned long flags)
250 {
251         BUILD_BUG_ON(flags > ENCODE_PAGE_BITS);
252         return (struct encoded_page *)(flags | (unsigned long)page);
253 }
254
255 static inline unsigned long encoded_page_flags(struct encoded_page *page)
256 {
257         return ENCODE_PAGE_BITS & (unsigned long)page;
258 }
259
260 static inline struct page *encoded_page_ptr(struct encoded_page *page)
261 {
262         return (struct page *)(~ENCODE_PAGE_BITS & (unsigned long)page);
263 }
264
265 /**
266  * struct folio - Represents a contiguous set of bytes.
267  * @flags: Identical to the page flags.
268  * @lru: Least Recently Used list; tracks how recently this folio was used.
269  * @mlock_count: Number of times this folio has been pinned by mlock().
270  * @mapping: The file this page belongs to, or refers to the anon_vma for
271  *    anonymous memory.
272  * @index: Offset within the file, in units of pages.  For anonymous memory,
273  *    this is the index from the beginning of the mmap.
274  * @private: Filesystem per-folio data (see folio_attach_private()).
275  *    Used for swp_entry_t if folio_test_swapcache().
276  * @_mapcount: Do not access this member directly.  Use folio_mapcount() to
277  *    find out how many times this folio is mapped by userspace.
278  * @_refcount: Do not access this member directly.  Use folio_ref_count()
279  *    to find how many references there are to this folio.
280  * @memcg_data: Memory Control Group data.
281  * @_folio_dtor: Which destructor to use for this folio.
282  * @_folio_order: Do not use directly, call folio_order().
283  * @_entire_mapcount: Do not use directly, call folio_entire_mapcount().
284  * @_nr_pages_mapped: Do not use directly, call folio_mapcount().
285  * @_pincount: Do not use directly, call folio_maybe_dma_pinned().
286  * @_folio_nr_pages: Do not use directly, call folio_nr_pages().
287  * @_hugetlb_subpool: Do not use directly, use accessor in hugetlb.h.
288  * @_hugetlb_cgroup: Do not use directly, use accessor in hugetlb_cgroup.h.
289  * @_hugetlb_cgroup_rsvd: Do not use directly, use accessor in hugetlb_cgroup.h.
290  * @_hugetlb_hwpoison: Do not use directly, call raw_hwp_list_head().
291  * @_deferred_list: Folios to be split under memory pressure.
292  *
293  * A folio is a physically, virtually and logically contiguous set
294  * of bytes.  It is a power-of-two in size, and it is aligned to that
295  * same power-of-two.  It is at least as large as %PAGE_SIZE.  If it is
296  * in the page cache, it is at a file offset which is a multiple of that
297  * power-of-two.  It may be mapped into userspace at an address which is
298  * at an arbitrary page offset, but its kernel virtual address is aligned
299  * to its size.
300  */
301 struct folio {
302         /* private: don't document the anon union */
303         union {
304                 struct {
305         /* public: */
306                         unsigned long flags;
307                         union {
308                                 struct list_head lru;
309         /* private: avoid cluttering the output */
310                                 struct {
311                                         void *__filler;
312         /* public: */
313                                         unsigned int mlock_count;
314         /* private: */
315                                 };
316         /* public: */
317                         };
318                         struct address_space *mapping;
319                         pgoff_t index;
320                         void *private;
321                         atomic_t _mapcount;
322                         atomic_t _refcount;
323 #ifdef CONFIG_MEMCG
324                         unsigned long memcg_data;
325 #endif
326         /* private: the union with struct page is transitional */
327                 };
328                 struct page page;
329         };
330         union {
331                 struct {
332                         unsigned long _flags_1;
333                         unsigned long _head_1;
334         /* public: */
335                         unsigned char _folio_dtor;
336                         unsigned char _folio_order;
337                         atomic_t _entire_mapcount;
338                         atomic_t _nr_pages_mapped;
339                         atomic_t _pincount;
340 #ifdef CONFIG_64BIT
341                         unsigned int _folio_nr_pages;
342 #endif
343         /* private: the union with struct page is transitional */
344                 };
345                 struct page __page_1;
346         };
347         union {
348                 struct {
349                         unsigned long _flags_2;
350                         unsigned long _head_2;
351         /* public: */
352                         void *_hugetlb_subpool;
353                         void *_hugetlb_cgroup;
354                         void *_hugetlb_cgroup_rsvd;
355                         void *_hugetlb_hwpoison;
356         /* private: the union with struct page is transitional */
357                 };
358                 struct {
359                         unsigned long _flags_2a;
360                         unsigned long _head_2a;
361         /* public: */
362                         struct list_head _deferred_list;
363         /* private: the union with struct page is transitional */
364                 };
365                 struct page __page_2;
366         };
367 };
368
369 #define FOLIO_MATCH(pg, fl)                                             \
370         static_assert(offsetof(struct page, pg) == offsetof(struct folio, fl))
371 FOLIO_MATCH(flags, flags);
372 FOLIO_MATCH(lru, lru);
373 FOLIO_MATCH(mapping, mapping);
374 FOLIO_MATCH(compound_head, lru);
375 FOLIO_MATCH(index, index);
376 FOLIO_MATCH(private, private);
377 FOLIO_MATCH(_mapcount, _mapcount);
378 FOLIO_MATCH(_refcount, _refcount);
379 #ifdef CONFIG_MEMCG
380 FOLIO_MATCH(memcg_data, memcg_data);
381 #endif
382 #undef FOLIO_MATCH
383 #define FOLIO_MATCH(pg, fl)                                             \
384         static_assert(offsetof(struct folio, fl) ==                     \
385                         offsetof(struct page, pg) + sizeof(struct page))
386 FOLIO_MATCH(flags, _flags_1);
387 FOLIO_MATCH(compound_head, _head_1);
388 #undef FOLIO_MATCH
389 #define FOLIO_MATCH(pg, fl)                                             \
390         static_assert(offsetof(struct folio, fl) ==                     \
391                         offsetof(struct page, pg) + 2 * sizeof(struct page))
392 FOLIO_MATCH(flags, _flags_2);
393 FOLIO_MATCH(compound_head, _head_2);
394 #undef FOLIO_MATCH
395
396 /*
397  * Used for sizing the vmemmap region on some architectures
398  */
399 #define STRUCT_PAGE_MAX_SHIFT   (order_base_2(sizeof(struct page)))
400
401 #define PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE        __ALIGN_MASK(32768, ~PAGE_MASK)
402 #define PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER       get_order(PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
403
404 /*
405  * page_private can be used on tail pages.  However, PagePrivate is only
406  * checked by the VM on the head page.  So page_private on the tail pages
407  * should be used for data that's ancillary to the head page (eg attaching
408  * buffer heads to tail pages after attaching buffer heads to the head page)
409  */
410 #define page_private(page)              ((page)->private)
411
412 static inline void set_page_private(struct page *page, unsigned long private)
413 {
414         page->private = private;
415 }
416
417 static inline void *folio_get_private(struct folio *folio)
418 {
419         return folio->private;
420 }
421
422 struct page_frag_cache {
423         void * va;
424 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
425         __u16 offset;
426         __u16 size;
427 #else
428         __u32 offset;
429 #endif
430         /* we maintain a pagecount bias, so that we dont dirty cache line
431          * containing page->_refcount every time we allocate a fragment.
432          */
433         unsigned int            pagecnt_bias;
434         bool pfmemalloc;
435 };
436
437 typedef unsigned long vm_flags_t;
438
439 /*
440  * A region containing a mapping of a non-memory backed file under NOMMU
441  * conditions.  These are held in a global tree and are pinned by the VMAs that
442  * map parts of them.
443  */
444 struct vm_region {
445         struct rb_node  vm_rb;          /* link in global region tree */
446         vm_flags_t      vm_flags;       /* VMA vm_flags */
447         unsigned long   vm_start;       /* start address of region */
448         unsigned long   vm_end;         /* region initialised to here */
449         unsigned long   vm_top;         /* region allocated to here */
450         unsigned long   vm_pgoff;       /* the offset in vm_file corresponding to vm_start */
451         struct file     *vm_file;       /* the backing file or NULL */
452
453         int             vm_usage;       /* region usage count (access under nommu_region_sem) */
454         bool            vm_icache_flushed : 1; /* true if the icache has been flushed for
455                                                 * this region */
456 };
457
458 #ifdef CONFIG_USERFAULTFD
459 #define NULL_VM_UFFD_CTX ((struct vm_userfaultfd_ctx) { NULL, })
460 struct vm_userfaultfd_ctx {
461         struct userfaultfd_ctx *ctx;
462 };
463 #else /* CONFIG_USERFAULTFD */
464 #define NULL_VM_UFFD_CTX ((struct vm_userfaultfd_ctx) {})
465 struct vm_userfaultfd_ctx {};
466 #endif /* CONFIG_USERFAULTFD */
467
468 struct anon_vma_name {
469         struct kref kref;
470         /* The name needs to be at the end because it is dynamically sized. */
471         char name[];
472 };
473
474 /*
475  * This struct describes a virtual memory area. There is one of these
476  * per VM-area/task. A VM area is any part of the process virtual memory
477  * space that has a special rule for the page-fault handlers (ie a shared
478  * library, the executable area etc).
479  */
480 struct vm_area_struct {
481         /* The first cache line has the info for VMA tree walking. */
482
483         unsigned long vm_start;         /* Our start address within vm_mm. */
484         unsigned long vm_end;           /* The first byte after our end address
485                                            within vm_mm. */
486
487         struct mm_struct *vm_mm;        /* The address space we belong to. */
488
489         /*
490          * Access permissions of this VMA.
491          * See vmf_insert_mixed_prot() for discussion.
492          */
493         pgprot_t vm_page_prot;
494
495         /*
496          * Flags, see mm.h.
497          * To modify use vm_flags_{init|reset|set|clear|mod} functions.
498          */
499         union {
500                 const vm_flags_t vm_flags;
501                 vm_flags_t __private __vm_flags;
502         };
503
504         /*
505          * For areas with an address space and backing store,
506          * linkage into the address_space->i_mmap interval tree.
507          *
508          */
509         struct {
510                 struct rb_node rb;
511                 unsigned long rb_subtree_last;
512         } shared;
513
514         /*
515          * A file's MAP_PRIVATE vma can be in both i_mmap tree and anon_vma
516          * list, after a COW of one of the file pages.  A MAP_SHARED vma
517          * can only be in the i_mmap tree.  An anonymous MAP_PRIVATE, stack
518          * or brk vma (with NULL file) can only be in an anon_vma list.
519          */
520         struct list_head anon_vma_chain; /* Serialized by mmap_lock &
521                                           * page_table_lock */
522         struct anon_vma *anon_vma;      /* Serialized by page_table_lock */
523
524         /* Function pointers to deal with this struct. */
525         const struct vm_operations_struct *vm_ops;
526
527         /* Information about our backing store: */
528         unsigned long vm_pgoff;         /* Offset (within vm_file) in PAGE_SIZE
529                                            units */
530         struct file * vm_file;          /* File we map to (can be NULL). */
531         void * vm_private_data;         /* was vm_pte (shared mem) */
532
533 #ifdef CONFIG_ANON_VMA_NAME
534         /*
535          * For private and shared anonymous mappings, a pointer to a null
536          * terminated string containing the name given to the vma, or NULL if
537          * unnamed. Serialized by mmap_lock. Use anon_vma_name to access.
538          */
539         struct anon_vma_name *anon_name;
540 #endif
541 #ifdef CONFIG_SWAP
542         atomic_long_t swap_readahead_info;
543 #endif
544 #ifndef CONFIG_MMU
545         struct vm_region *vm_region;    /* NOMMU mapping region */
546 #endif
547 #ifdef CONFIG_NUMA
548         struct mempolicy *vm_policy;    /* NUMA policy for the VMA */
549 #endif
550         struct vm_userfaultfd_ctx vm_userfaultfd_ctx;
551 } __randomize_layout;
552
553 struct kioctx_table;
554 struct mm_struct {
555         struct {
556                 struct maple_tree mm_mt;
557 #ifdef CONFIG_MMU
558                 unsigned long (*get_unmapped_area) (struct file *filp,
559                                 unsigned long addr, unsigned long len,
560                                 unsigned long pgoff, unsigned long flags);
561 #endif
562                 unsigned long mmap_base;        /* base of mmap area */
563                 unsigned long mmap_legacy_base; /* base of mmap area in bottom-up allocations */
564 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_COMPAT_MMAP_BASES
565                 /* Base addresses for compatible mmap() */
566                 unsigned long mmap_compat_base;
567                 unsigned long mmap_compat_legacy_base;
568 #endif
569                 unsigned long task_size;        /* size of task vm space */
570                 pgd_t * pgd;
571
572 #ifdef CONFIG_MEMBARRIER
573                 /**
574                  * @membarrier_state: Flags controlling membarrier behavior.
575                  *
576                  * This field is close to @pgd to hopefully fit in the same
577                  * cache-line, which needs to be touched by switch_mm().
578                  */
579                 atomic_t membarrier_state;
580 #endif
581
582                 /**
583                  * @mm_users: The number of users including userspace.
584                  *
585                  * Use mmget()/mmget_not_zero()/mmput() to modify. When this
586                  * drops to 0 (i.e. when the task exits and there are no other
587                  * temporary reference holders), we also release a reference on
588                  * @mm_count (which may then free the &struct mm_struct if
589                  * @mm_count also drops to 0).
590                  */
591                 atomic_t mm_users;
592
593                 /**
594                  * @mm_count: The number of references to &struct mm_struct
595                  * (@mm_users count as 1).
596                  *
597                  * Use mmgrab()/mmdrop() to modify. When this drops to 0, the
598                  * &struct mm_struct is freed.
599                  */
600                 atomic_t mm_count;
601 #ifdef CONFIG_SCHED_MM_CID
602                 /**
603                  * @cid_lock: Protect cid bitmap updates vs lookups.
604                  *
605                  * Prevent situations where updates to the cid bitmap happen
606                  * concurrently with lookups. Those can lead to situations
607                  * where a lookup cannot find a free bit simply because it was
608                  * unlucky enough to load, non-atomically, bitmap words as they
609                  * were being concurrently updated by the updaters.
610                  */
611                 raw_spinlock_t cid_lock;
612 #endif
613 #ifdef CONFIG_MMU
614                 atomic_long_t pgtables_bytes;   /* size of all page tables */
615 #endif
616                 int map_count;                  /* number of VMAs */
617
618                 spinlock_t page_table_lock; /* Protects page tables and some
619                                              * counters
620                                              */
621                 /*
622                  * With some kernel config, the current mmap_lock's offset
623                  * inside 'mm_struct' is at 0x120, which is very optimal, as
624                  * its two hot fields 'count' and 'owner' sit in 2 different
625                  * cachelines,  and when mmap_lock is highly contended, both
626                  * of the 2 fields will be accessed frequently, current layout
627                  * will help to reduce cache bouncing.
628                  *
629                  * So please be careful with adding new fields before
630                  * mmap_lock, which can easily push the 2 fields into one
631                  * cacheline.
632                  */
633                 struct rw_semaphore mmap_lock;
634
635                 struct list_head mmlist; /* List of maybe swapped mm's. These
636                                           * are globally strung together off
637                                           * init_mm.mmlist, and are protected
638                                           * by mmlist_lock
639                                           */
640
641
642                 unsigned long hiwater_rss; /* High-watermark of RSS usage */
643                 unsigned long hiwater_vm;  /* High-water virtual memory usage */
644
645                 unsigned long total_vm;    /* Total pages mapped */
646                 unsigned long locked_vm;   /* Pages that have PG_mlocked set */
647                 atomic64_t    pinned_vm;   /* Refcount permanently increased */
648                 unsigned long data_vm;     /* VM_WRITE & ~VM_SHARED & ~VM_STACK */
649                 unsigned long exec_vm;     /* VM_EXEC & ~VM_WRITE & ~VM_STACK */
650                 unsigned long stack_vm;    /* VM_STACK */
651                 unsigned long def_flags;
652
653                 /**
654                  * @write_protect_seq: Locked when any thread is write
655                  * protecting pages mapped by this mm to enforce a later COW,
656                  * for instance during page table copying for fork().
657                  */
658                 seqcount_t write_protect_seq;
659
660                 spinlock_t arg_lock; /* protect the below fields */
661
662                 unsigned long start_code, end_code, start_data, end_data;
663                 unsigned long start_brk, brk, start_stack;
664                 unsigned long arg_start, arg_end, env_start, env_end;
665
666                 unsigned long saved_auxv[AT_VECTOR_SIZE]; /* for /proc/PID/auxv */
667
668                 struct percpu_counter rss_stat[NR_MM_COUNTERS];
669
670                 struct linux_binfmt *binfmt;
671
672                 /* Architecture-specific MM context */
673                 mm_context_t context;
674
675                 unsigned long flags; /* Must use atomic bitops to access */
676
677 #ifdef CONFIG_AIO
678                 spinlock_t                      ioctx_lock;
679                 struct kioctx_table __rcu       *ioctx_table;
680 #endif
681 #ifdef CONFIG_MEMCG
682                 /*
683                  * "owner" points to a task that is regarded as the canonical
684                  * user/owner of this mm. All of the following must be true in
685                  * order for it to be changed:
686                  *
687                  * current == mm->owner
688                  * current->mm != mm
689                  * new_owner->mm == mm
690                  * new_owner->alloc_lock is held
691                  */
692                 struct task_struct __rcu *owner;
693 #endif
694                 struct user_namespace *user_ns;
695
696                 /* store ref to file /proc/<pid>/exe symlink points to */
697                 struct file __rcu *exe_file;
698 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
699                 struct mmu_notifier_subscriptions *notifier_subscriptions;
700 #endif
701 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) && !USE_SPLIT_PMD_PTLOCKS
702                 pgtable_t pmd_huge_pte; /* protected by page_table_lock */
703 #endif
704 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
705                 /*
706                  * numa_next_scan is the next time that PTEs will be remapped
707                  * PROT_NONE to trigger NUMA hinting faults; such faults gather
708                  * statistics and migrate pages to new nodes if necessary.
709                  */
710                 unsigned long numa_next_scan;
711
712                 /* Restart point for scanning and remapping PTEs. */
713                 unsigned long numa_scan_offset;
714
715                 /* numa_scan_seq prevents two threads remapping PTEs. */
716                 int numa_scan_seq;
717 #endif
718                 /*
719                  * An operation with batched TLB flushing is going on. Anything
720                  * that can move process memory needs to flush the TLB when
721                  * moving a PROT_NONE mapped page.
722                  */
723                 atomic_t tlb_flush_pending;
724 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
725                 /* See flush_tlb_batched_pending() */
726                 atomic_t tlb_flush_batched;
727 #endif
728                 struct uprobes_state uprobes_state;
729 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT
730                 struct rcu_head delayed_drop;
731 #endif
732 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
733                 atomic_long_t hugetlb_usage;
734 #endif
735                 struct work_struct async_put_work;
736
737 #ifdef CONFIG_IOMMU_SVA
738                 u32 pasid;
739 #endif
740 #ifdef CONFIG_KSM
741                 /*
742                  * Represent how many pages of this process are involved in KSM
743                  * merging.
744                  */
745                 unsigned long ksm_merging_pages;
746                 /*
747                  * Represent how many pages are checked for ksm merging
748                  * including merged and not merged.
749                  */
750                 unsigned long ksm_rmap_items;
751 #endif
752 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
753                 struct {
754                         /* this mm_struct is on lru_gen_mm_list */
755                         struct list_head list;
756                         /*
757                          * Set when switching to this mm_struct, as a hint of
758                          * whether it has been used since the last time per-node
759                          * page table walkers cleared the corresponding bits.
760                          */
761                         unsigned long bitmap;
762 #ifdef CONFIG_MEMCG
763                         /* points to the memcg of "owner" above */
764                         struct mem_cgroup *memcg;
765 #endif
766                 } lru_gen;
767 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
768         } __randomize_layout;
769
770         /*
771          * The mm_cpumask needs to be at the end of mm_struct, because it
772          * is dynamically sized based on nr_cpu_ids.
773          */
774         unsigned long cpu_bitmap[];
775 };
776
777 #define MM_MT_FLAGS     (MT_FLAGS_ALLOC_RANGE | MT_FLAGS_LOCK_EXTERN | \
778                          MT_FLAGS_USE_RCU)
779 extern struct mm_struct init_mm;
780
781 /* Pointer magic because the dynamic array size confuses some compilers. */
782 static inline void mm_init_cpumask(struct mm_struct *mm)
783 {
784         unsigned long cpu_bitmap = (unsigned long)mm;
785
786         cpu_bitmap += offsetof(struct mm_struct, cpu_bitmap);
787         cpumask_clear((struct cpumask *)cpu_bitmap);
788 }
789
790 /* Future-safe accessor for struct mm_struct's cpu_vm_mask. */
791 static inline cpumask_t *mm_cpumask(struct mm_struct *mm)
792 {
793         return (struct cpumask *)&mm->cpu_bitmap;
794 }
795
796 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
797
798 struct lru_gen_mm_list {
799         /* mm_struct list for page table walkers */
800         struct list_head fifo;
801         /* protects the list above */
802         spinlock_t lock;
803 };
804
805 void lru_gen_add_mm(struct mm_struct *mm);
806 void lru_gen_del_mm(struct mm_struct *mm);
807 #ifdef CONFIG_MEMCG
808 void lru_gen_migrate_mm(struct mm_struct *mm);
809 #endif
810
811 static inline void lru_gen_init_mm(struct mm_struct *mm)
812 {
813         INIT_LIST_HEAD(&mm->lru_gen.list);
814         mm->lru_gen.bitmap = 0;
815 #ifdef CONFIG_MEMCG
816         mm->lru_gen.memcg = NULL;
817 #endif
818 }
819
820 static inline void lru_gen_use_mm(struct mm_struct *mm)
821 {
822         /*
823          * When the bitmap is set, page reclaim knows this mm_struct has been
824          * used since the last time it cleared the bitmap. So it might be worth
825          * walking the page tables of this mm_struct to clear the accessed bit.
826          */
827         WRITE_ONCE(mm->lru_gen.bitmap, -1);
828 }
829
830 #else /* !CONFIG_LRU_GEN */
831
832 static inline void lru_gen_add_mm(struct mm_struct *mm)
833 {
834 }
835
836 static inline void lru_gen_del_mm(struct mm_struct *mm)
837 {
838 }
839
840 #ifdef CONFIG_MEMCG
841 static inline void lru_gen_migrate_mm(struct mm_struct *mm)
842 {
843 }
844 #endif
845
846 static inline void lru_gen_init_mm(struct mm_struct *mm)
847 {
848 }
849
850 static inline void lru_gen_use_mm(struct mm_struct *mm)
851 {
852 }
853
854 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
855
856 struct vma_iterator {
857         struct ma_state mas;
858 };
859
860 #define VMA_ITERATOR(name, __mm, __addr)                                \
861         struct vma_iterator name = {                                    \
862                 .mas = {                                                \
863                         .tree = &(__mm)->mm_mt,                         \
864                         .index = __addr,                                \
865                         .node = MAS_START,                              \
866                 },                                                      \
867         }
868
869 static inline void vma_iter_init(struct vma_iterator *vmi,
870                 struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
871 {
872         mas_init(&vmi->mas, &mm->mm_mt, addr);
873 }
874
875 #ifdef CONFIG_SCHED_MM_CID
876 /* Accessor for struct mm_struct's cidmask. */
877 static inline cpumask_t *mm_cidmask(struct mm_struct *mm)
878 {
879         unsigned long cid_bitmap = (unsigned long)mm;
880
881         cid_bitmap += offsetof(struct mm_struct, cpu_bitmap);
882         /* Skip cpu_bitmap */
883         cid_bitmap += cpumask_size();
884         return (struct cpumask *)cid_bitmap;
885 }
886
887 static inline void mm_init_cid(struct mm_struct *mm)
888 {
889         raw_spin_lock_init(&mm->cid_lock);
890         cpumask_clear(mm_cidmask(mm));
891 }
892
893 static inline unsigned int mm_cid_size(void)
894 {
895         return cpumask_size();
896 }
897 #else /* CONFIG_SCHED_MM_CID */
898 static inline void mm_init_cid(struct mm_struct *mm) { }
899 static inline unsigned int mm_cid_size(void)
900 {
901         return 0;
902 }
903 #endif /* CONFIG_SCHED_MM_CID */
904
905 struct mmu_gather;
906 extern void tlb_gather_mmu(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm);
907 extern void tlb_gather_mmu_fullmm(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm);
908 extern void tlb_finish_mmu(struct mmu_gather *tlb);
909
910 struct vm_fault;
911
912 /**
913  * typedef vm_fault_t - Return type for page fault handlers.
914  *
915  * Page fault handlers return a bitmask of %VM_FAULT values.
916  */
917 typedef __bitwise unsigned int vm_fault_t;
918
919 /**
920  * enum vm_fault_reason - Page fault handlers return a bitmask of
921  * these values to tell the core VM what happened when handling the
922  * fault. Used to decide whether a process gets delivered SIGBUS or
923  * just gets major/minor fault counters bumped up.
924  *
925  * @VM_FAULT_OOM:               Out Of Memory
926  * @VM_FAULT_SIGBUS:            Bad access
927  * @VM_FAULT_MAJOR:             Page read from storage
928  * @VM_FAULT_HWPOISON:          Hit poisoned small page
929  * @VM_FAULT_HWPOISON_LARGE:    Hit poisoned large page. Index encoded
930  *                              in upper bits
931  * @VM_FAULT_SIGSEGV:           segmentation fault
932  * @VM_FAULT_NOPAGE:            ->fault installed the pte, not return page
933  * @VM_FAULT_LOCKED:            ->fault locked the returned page
934  * @VM_FAULT_RETRY:             ->fault blocked, must retry
935  * @VM_FAULT_FALLBACK:          huge page fault failed, fall back to small
936  * @VM_FAULT_DONE_COW:          ->fault has fully handled COW
937  * @VM_FAULT_NEEDDSYNC:         ->fault did not modify page tables and needs
938  *                              fsync() to complete (for synchronous page faults
939  *                              in DAX)
940  * @VM_FAULT_COMPLETED:         ->fault completed, meanwhile mmap lock released
941  * @VM_FAULT_HINDEX_MASK:       mask HINDEX value
942  *
943  */
944 enum vm_fault_reason {
945         VM_FAULT_OOM            = (__force vm_fault_t)0x000001,
946         VM_FAULT_SIGBUS         = (__force vm_fault_t)0x000002,
947         VM_FAULT_MAJOR          = (__force vm_fault_t)0x000004,
948         VM_FAULT_HWPOISON       = (__force vm_fault_t)0x000010,
949         VM_FAULT_HWPOISON_LARGE = (__force vm_fault_t)0x000020,
950         VM_FAULT_SIGSEGV        = (__force vm_fault_t)0x000040,
951         VM_FAULT_NOPAGE         = (__force vm_fault_t)0x000100,
952         VM_FAULT_LOCKED         = (__force vm_fault_t)0x000200,
953         VM_FAULT_RETRY          = (__force vm_fault_t)0x000400,
954         VM_FAULT_FALLBACK       = (__force vm_fault_t)0x000800,
955         VM_FAULT_DONE_COW       = (__force vm_fault_t)0x001000,
956         VM_FAULT_NEEDDSYNC      = (__force vm_fault_t)0x002000,
957         VM_FAULT_COMPLETED      = (__force vm_fault_t)0x004000,
958         VM_FAULT_HINDEX_MASK    = (__force vm_fault_t)0x0f0000,
959 };
960
961 /* Encode hstate index for a hwpoisoned large page */
962 #define VM_FAULT_SET_HINDEX(x) ((__force vm_fault_t)((x) << 16))
963 #define VM_FAULT_GET_HINDEX(x) (((__force unsigned int)(x) >> 16) & 0xf)
964
965 #define VM_FAULT_ERROR (VM_FAULT_OOM | VM_FAULT_SIGBUS |        \
966                         VM_FAULT_SIGSEGV | VM_FAULT_HWPOISON |  \
967                         VM_FAULT_HWPOISON_LARGE | VM_FAULT_FALLBACK)
968
969 #define VM_FAULT_RESULT_TRACE \
970         { VM_FAULT_OOM,                 "OOM" },        \
971         { VM_FAULT_SIGBUS,              "SIGBUS" },     \
972         { VM_FAULT_MAJOR,               "MAJOR" },      \
973         { VM_FAULT_HWPOISON,            "HWPOISON" },   \
974         { VM_FAULT_HWPOISON_LARGE,      "HWPOISON_LARGE" },     \
975         { VM_FAULT_SIGSEGV,             "SIGSEGV" },    \
976         { VM_FAULT_NOPAGE,              "NOPAGE" },     \
977         { VM_FAULT_LOCKED,              "LOCKED" },     \
978         { VM_FAULT_RETRY,               "RETRY" },      \
979         { VM_FAULT_FALLBACK,            "FALLBACK" },   \
980         { VM_FAULT_DONE_COW,            "DONE_COW" },   \
981         { VM_FAULT_NEEDDSYNC,           "NEEDDSYNC" }
982
983 struct vm_special_mapping {
984         const char *name;       /* The name, e.g. "[vdso]". */
985
986         /*
987          * If .fault is not provided, this points to a
988          * NULL-terminated array of pages that back the special mapping.
989          *
990          * This must not be NULL unless .fault is provided.
991          */
992         struct page **pages;
993
994         /*
995          * If non-NULL, then this is called to resolve page faults
996          * on the special mapping.  If used, .pages is not checked.
997          */
998         vm_fault_t (*fault)(const struct vm_special_mapping *sm,
999                                 struct vm_area_struct *vma,
1000                                 struct vm_fault *vmf);
1001
1002         int (*mremap)(const struct vm_special_mapping *sm,
1003                      struct vm_area_struct *new_vma);
1004 };
1005
1006 enum tlb_flush_reason {
1007         TLB_FLUSH_ON_TASK_SWITCH,
1008         TLB_REMOTE_SHOOTDOWN,
1009         TLB_LOCAL_SHOOTDOWN,
1010         TLB_LOCAL_MM_SHOOTDOWN,
1011         TLB_REMOTE_SEND_IPI,
1012         NR_TLB_FLUSH_REASONS,
1013 };
1014
1015  /*
1016   * A swap entry has to fit into a "unsigned long", as the entry is hidden
1017   * in the "index" field of the swapper address space.
1018   */
1019 typedef struct {
1020         unsigned long val;
1021 } swp_entry_t;
1022
1023 /**
1024  * enum fault_flag - Fault flag definitions.
1025  * @FAULT_FLAG_WRITE: Fault was a write fault.
1026  * @FAULT_FLAG_MKWRITE: Fault was mkwrite of existing PTE.
1027  * @FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY: Allow to retry the fault if blocked.
1028  * @FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT: Don't drop mmap_lock and wait when retrying.
1029  * @FAULT_FLAG_KILLABLE: The fault task is in SIGKILL killable region.
1030  * @FAULT_FLAG_TRIED: The fault has been tried once.
1031  * @FAULT_FLAG_USER: The fault originated in userspace.
1032  * @FAULT_FLAG_REMOTE: The fault is not for current task/mm.
1033  * @FAULT_FLAG_INSTRUCTION: The fault was during an instruction fetch.
1034  * @FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE: The fault can be interrupted by non-fatal signals.
1035  * @FAULT_FLAG_UNSHARE: The fault is an unsharing request to break COW in a
1036  *                      COW mapping, making sure that an exclusive anon page is
1037  *                      mapped after the fault.
1038  * @FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID: whether the fault has vmf->orig_pte cached.
1039  *                        We should only access orig_pte if this flag set.
1040  *
1041  * About @FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and @FAULT_FLAG_TRIED: we can specify
1042  * whether we would allow page faults to retry by specifying these two
1043  * fault flags correctly.  Currently there can be three legal combinations:
1044  *
1045  * (a) ALLOW_RETRY and !TRIED:  this means the page fault allows retry, and
1046  *                              this is the first try
1047  *
1048  * (b) ALLOW_RETRY and TRIED:   this means the page fault allows retry, and
1049  *                              we've already tried at least once
1050  *
1051  * (c) !ALLOW_RETRY and !TRIED: this means the page fault does not allow retry
1052  *
1053  * The unlisted combination (!ALLOW_RETRY && TRIED) is illegal and should never
1054  * be used.  Note that page faults can be allowed to retry for multiple times,
1055  * in which case we'll have an initial fault with flags (a) then later on
1056  * continuous faults with flags (b).  We should always try to detect pending
1057  * signals before a retry to make sure the continuous page faults can still be
1058  * interrupted if necessary.
1059  *
1060  * The combination FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE is illegal.
1061  * FAULT_FLAG_UNSHARE is ignored and treated like an ordinary read fault when
1062  * applied to mappings that are not COW mappings.
1063  */
1064 enum fault_flag {
1065         FAULT_FLAG_WRITE =              1 << 0,
1066         FAULT_FLAG_MKWRITE =            1 << 1,
1067         FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY =        1 << 2,
1068         FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT =       1 << 3,
1069         FAULT_FLAG_KILLABLE =           1 << 4,
1070         FAULT_FLAG_TRIED =              1 << 5,
1071         FAULT_FLAG_USER =               1 << 6,
1072         FAULT_FLAG_REMOTE =             1 << 7,
1073         FAULT_FLAG_INSTRUCTION =        1 << 8,
1074         FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE =      1 << 9,
1075         FAULT_FLAG_UNSHARE =            1 << 10,
1076         FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID =     1 << 11,
1077 };
1078
1079 typedef unsigned int __bitwise zap_flags_t;
1080
1081 /*
1082  * FOLL_PIN and FOLL_LONGTERM may be used in various combinations with each
1083  * other. Here is what they mean, and how to use them:
1084  *
1085  *
1086  * FIXME: For pages which are part of a filesystem, mappings are subject to the
1087  * lifetime enforced by the filesystem and we need guarantees that longterm
1088  * users like RDMA and V4L2 only establish mappings which coordinate usage with
1089  * the filesystem.  Ideas for this coordination include revoking the longterm
1090  * pin, delaying writeback, bounce buffer page writeback, etc.  As FS DAX was
1091  * added after the problem with filesystems was found FS DAX VMAs are
1092  * specifically failed.  Filesystem pages are still subject to bugs and use of
1093  * FOLL_LONGTERM should be avoided on those pages.
1094  *
1095  * In the CMA case: long term pins in a CMA region would unnecessarily fragment
1096  * that region.  And so, CMA attempts to migrate the page before pinning, when
1097  * FOLL_LONGTERM is specified.
1098  *
1099  * FOLL_PIN indicates that a special kind of tracking (not just page->_refcount,
1100  * but an additional pin counting system) will be invoked. This is intended for
1101  * anything that gets a page reference and then touches page data (for example,
1102  * Direct IO). This lets the filesystem know that some non-file-system entity is
1103  * potentially changing the pages' data. In contrast to FOLL_GET (whose pages
1104  * are released via put_page()), FOLL_PIN pages must be released, ultimately, by
1105  * a call to unpin_user_page().
1106  *
1107  * FOLL_PIN is similar to FOLL_GET: both of these pin pages. They use different
1108  * and separate refcounting mechanisms, however, and that means that each has
1109  * its own acquire and release mechanisms:
1110  *
1111  *     FOLL_GET: get_user_pages*() to acquire, and put_page() to release.
1112  *
1113  *     FOLL_PIN: pin_user_pages*() to acquire, and unpin_user_pages to release.
1114  *
1115  * FOLL_PIN and FOLL_GET are mutually exclusive for a given function call.
1116  * (The underlying pages may experience both FOLL_GET-based and FOLL_PIN-based
1117  * calls applied to them, and that's perfectly OK. This is a constraint on the
1118  * callers, not on the pages.)
1119  *
1120  * FOLL_PIN should be set internally by the pin_user_pages*() APIs, never
1121  * directly by the caller. That's in order to help avoid mismatches when
1122  * releasing pages: get_user_pages*() pages must be released via put_page(),
1123  * while pin_user_pages*() pages must be released via unpin_user_page().
1124  *
1125  * Please see Documentation/core-api/pin_user_pages.rst for more information.
1126  */
1127
1128 enum {
1129         /* check pte is writable */
1130         FOLL_WRITE = 1 << 0,
1131         /* do get_page on page */
1132         FOLL_GET = 1 << 1,
1133         /* give error on hole if it would be zero */
1134         FOLL_DUMP = 1 << 2,
1135         /* get_user_pages read/write w/o permission */
1136         FOLL_FORCE = 1 << 3,
1137         /*
1138          * if a disk transfer is needed, start the IO and return without waiting
1139          * upon it
1140          */
1141         FOLL_NOWAIT = 1 << 4,
1142         /* do not fault in pages */
1143         FOLL_NOFAULT = 1 << 5,
1144         /* check page is hwpoisoned */
1145         FOLL_HWPOISON = 1 << 6,
1146         /* don't do file mappings */
1147         FOLL_ANON = 1 << 7,
1148         /*
1149          * FOLL_LONGTERM indicates that the page will be held for an indefinite
1150          * time period _often_ under userspace control.  This is in contrast to
1151          * iov_iter_get_pages(), whose usages are transient.
1152          */
1153         FOLL_LONGTERM = 1 << 8,
1154         /* split huge pmd before returning */
1155         FOLL_SPLIT_PMD = 1 << 9,
1156         /* allow returning PCI P2PDMA pages */
1157         FOLL_PCI_P2PDMA = 1 << 10,
1158         /* allow interrupts from generic signals */
1159         FOLL_INTERRUPTIBLE = 1 << 11,
1160
1161         /* See also internal only FOLL flags in mm/internal.h */
1162 };
1163
1164 #endif /* _LINUX_MM_TYPES_H */