Merge tag 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/virt/kvm/kvm
[sfrench/cifs-2.6.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
22 #include <asm/mmu.h>
23
24 #ifndef AT_VECTOR_SIZE_ARCH
25 #define AT_VECTOR_SIZE_ARCH 0
26 #endif
27 #define AT_VECTOR_SIZE (2*(AT_VECTOR_SIZE_ARCH + AT_VECTOR_SIZE_BASE + 1))
28
29 #define INIT_PASID      0
30
31 struct address_space;
32 struct mem_cgroup;
33
34 /*
35  * Each physical page in the system has a struct page associated with
36  * it to keep track of whatever it is we are using the page for at the
37  * moment. Note that we have no way to track which tasks are using
38  * a page, though if it is a pagecache page, rmap structures can tell us
39  * who is mapping it.
40  *
41  * If you allocate the page using alloc_pages(), you can use some of the
42  * space in struct page for your own purposes.  The five words in the main
43  * union are available, except for bit 0 of the first word which must be
44  * kept clear.  Many users use this word to store a pointer to an object
45  * which is guaranteed to be aligned.  If you use the same storage as
46  * page->mapping, you must restore it to NULL before freeing the page.
47  *
48  * If your page will not be mapped to userspace, you can also use the four
49  * bytes in the mapcount union, but you must call page_mapcount_reset()
50  * before freeing it.
51  *
52  * If you want to use the refcount field, it must be used in such a way
53  * that other CPUs temporarily incrementing and then decrementing the
54  * refcount does not cause problems.  On receiving the page from
55  * alloc_pages(), the refcount will be positive.
56  *
57  * If you allocate pages of order > 0, you can use some of the fields
58  * in each subpage, but you may need to restore some of their values
59  * afterwards.
60  *
61  * SLUB uses cmpxchg_double() to atomically update its freelist and counters.
62  * That requires that freelist & counters in struct slab be adjacent and
63  * double-word aligned. Because struct slab currently just reinterprets the
64  * bits of struct page, we align all struct pages to double-word boundaries,
65  * and ensure that 'freelist' is aligned within struct slab.
66  */
67 #ifdef CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE
68 #define _struct_page_alignment  __aligned(2 * sizeof(unsigned long))
69 #else
70 #define _struct_page_alignment
71 #endif
72
73 struct page {
74         unsigned long flags;            /* Atomic flags, some possibly
75                                          * updated asynchronously */
76         /*
77          * Five words (20/40 bytes) are available in this union.
78          * WARNING: bit 0 of the first word is used for PageTail(). That
79          * means the other users of this union MUST NOT use the bit to
80          * avoid collision and false-positive PageTail().
81          */
82         union {
83                 struct {        /* Page cache and anonymous pages */
84                         /**
85                          * @lru: Pageout list, eg. active_list protected by
86                          * lruvec->lru_lock.  Sometimes used as a generic list
87                          * by the page owner.
88                          */
89                         union {
90                                 struct list_head lru;
91
92                                 /* Or, for the Unevictable "LRU list" slot */
93                                 struct {
94                                         /* Always even, to negate PageTail */
95                                         void *__filler;
96                                         /* Count page's or folio's mlocks */
97                                         unsigned int mlock_count;
98                                 };
99
100                                 /* Or, free page */
101                                 struct list_head buddy_list;
102                                 struct list_head pcp_list;
103                         };
104                         /* See page-flags.h for PAGE_MAPPING_FLAGS */
105                         struct address_space *mapping;
106                         pgoff_t index;          /* Our offset within mapping. */
107                         /**
108                          * @private: Mapping-private opaque data.
109                          * Usually used for buffer_heads if PagePrivate.
110                          * Used for swp_entry_t if PageSwapCache.
111                          * Indicates order in the buddy system if PageBuddy.
112                          */
113                         unsigned long private;
114                 };
115                 struct {        /* page_pool used by netstack */
116                         /**
117                          * @pp_magic: magic value to avoid recycling non
118                          * page_pool allocated pages.
119                          */
120                         unsigned long pp_magic;
121                         struct page_pool *pp;
122                         unsigned long _pp_mapping_pad;
123                         unsigned long dma_addr;
124                         union {
125                                 /**
126                                  * dma_addr_upper: might require a 64-bit
127                                  * value on 32-bit architectures.
128                                  */
129                                 unsigned long dma_addr_upper;
130                                 /**
131                                  * For frag page support, not supported in
132                                  * 32-bit architectures with 64-bit DMA.
133                                  */
134                                 atomic_long_t pp_frag_count;
135                         };
136                 };
137                 struct {        /* Tail pages of compound page */
138                         unsigned long compound_head;    /* Bit zero is set */
139
140                         /* First tail page only */
141                         unsigned char compound_dtor;
142                         unsigned char compound_order;
143                         atomic_t compound_mapcount;
144                         atomic_t compound_pincount;
145 #ifdef CONFIG_64BIT
146                         unsigned int compound_nr; /* 1 << compound_order */
147 #endif
148                 };
149                 struct {        /* Second tail page of compound page */
150                         unsigned long _compound_pad_1;  /* compound_head */
151                         unsigned long _compound_pad_2;
152                         /* For both global and memcg */
153                         struct list_head deferred_list;
154                 };
155                 struct {        /* Page table pages */
156                         unsigned long _pt_pad_1;        /* compound_head */
157                         pgtable_t pmd_huge_pte; /* protected by page->ptl */
158                         unsigned long _pt_pad_2;        /* mapping */
159                         union {
160                                 struct mm_struct *pt_mm; /* x86 pgds only */
161                                 atomic_t pt_frag_refcount; /* powerpc */
162                         };
163 #if ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
164                         spinlock_t *ptl;
165 #else
166                         spinlock_t ptl;
167 #endif
168                 };
169                 struct {        /* ZONE_DEVICE pages */
170                         /** @pgmap: Points to the hosting device page map. */
171                         struct dev_pagemap *pgmap;
172                         void *zone_device_data;
173                         /*
174                          * ZONE_DEVICE private pages are counted as being
175                          * mapped so the next 3 words hold the mapping, index,
176                          * and private fields from the source anonymous or
177                          * page cache page while the page is migrated to device
178                          * private memory.
179                          * ZONE_DEVICE MEMORY_DEVICE_FS_DAX pages also
180                          * use the mapping, index, and private fields when
181                          * pmem backed DAX files are mapped.
182                          */
183                 };
184
185                 /** @rcu_head: You can use this to free a page by RCU. */
186                 struct rcu_head rcu_head;
187         };
188
189         union {         /* This union is 4 bytes in size. */
190                 /*
191                  * If the page can be mapped to userspace, encodes the number
192                  * of times this page is referenced by a page table.
193                  */
194                 atomic_t _mapcount;
195
196                 /*
197                  * If the page is neither PageSlab nor mappable to userspace,
198                  * the value stored here may help determine what this page
199                  * is used for.  See page-flags.h for a list of page types
200                  * which are currently stored here.
201                  */
202                 unsigned int page_type;
203         };
204
205         /* Usage count. *DO NOT USE DIRECTLY*. See page_ref.h */
206         atomic_t _refcount;
207
208 #ifdef CONFIG_MEMCG
209         unsigned long memcg_data;
210 #endif
211
212         /*
213          * On machines where all RAM is mapped into kernel address space,
214          * we can simply calculate the virtual address. On machines with
215          * highmem some memory is mapped into kernel virtual memory
216          * dynamically, so we need a place to store that address.
217          * Note that this field could be 16 bits on x86 ... ;)
218          *
219          * Architectures with slow multiplication can define
220          * WANT_PAGE_VIRTUAL in asm/page.h
221          */
222 #if defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
223         void *virtual;                  /* Kernel virtual address (NULL if
224                                            not kmapped, ie. highmem) */
225 #endif /* WANT_PAGE_VIRTUAL */
226
227 #ifdef CONFIG_KMSAN
228         /*
229          * KMSAN metadata for this page:
230          *  - shadow page: every bit indicates whether the corresponding
231          *    bit of the original page is initialized (0) or not (1);
232          *  - origin page: every 4 bytes contain an id of the stack trace
233          *    where the uninitialized value was created.
234          */
235         struct page *kmsan_shadow;
236         struct page *kmsan_origin;
237 #endif
238
239 #ifdef LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS
240         int _last_cpupid;
241 #endif
242 } _struct_page_alignment;
243
244 /**
245  * struct folio - Represents a contiguous set of bytes.
246  * @flags: Identical to the page flags.
247  * @lru: Least Recently Used list; tracks how recently this folio was used.
248  * @mlock_count: Number of times this folio has been pinned by mlock().
249  * @mapping: The file this page belongs to, or refers to the anon_vma for
250  *    anonymous memory.
251  * @index: Offset within the file, in units of pages.  For anonymous memory,
252  *    this is the index from the beginning of the mmap.
253  * @private: Filesystem per-folio data (see folio_attach_private()).
254  *    Used for swp_entry_t if folio_test_swapcache().
255  * @_mapcount: Do not access this member directly.  Use folio_mapcount() to
256  *    find out how many times this folio is mapped by userspace.
257  * @_refcount: Do not access this member directly.  Use folio_ref_count()
258  *    to find how many references there are to this folio.
259  * @memcg_data: Memory Control Group data.
260  * @_flags_1: For large folios, additional page flags.
261  * @__head: Points to the folio.  Do not use.
262  * @_folio_dtor: Which destructor to use for this folio.
263  * @_folio_order: Do not use directly, call folio_order().
264  * @_total_mapcount: Do not use directly, call folio_entire_mapcount().
265  * @_pincount: Do not use directly, call folio_maybe_dma_pinned().
266  * @_folio_nr_pages: Do not use directly, call folio_nr_pages().
267  *
268  * A folio is a physically, virtually and logically contiguous set
269  * of bytes.  It is a power-of-two in size, and it is aligned to that
270  * same power-of-two.  It is at least as large as %PAGE_SIZE.  If it is
271  * in the page cache, it is at a file offset which is a multiple of that
272  * power-of-two.  It may be mapped into userspace at an address which is
273  * at an arbitrary page offset, but its kernel virtual address is aligned
274  * to its size.
275  */
276 struct folio {
277         /* private: don't document the anon union */
278         union {
279                 struct {
280         /* public: */
281                         unsigned long flags;
282                         union {
283                                 struct list_head lru;
284         /* private: avoid cluttering the output */
285                                 struct {
286                                         void *__filler;
287         /* public: */
288                                         unsigned int mlock_count;
289         /* private: */
290                                 };
291         /* public: */
292                         };
293                         struct address_space *mapping;
294                         pgoff_t index;
295                         void *private;
296                         atomic_t _mapcount;
297                         atomic_t _refcount;
298 #ifdef CONFIG_MEMCG
299                         unsigned long memcg_data;
300 #endif
301         /* private: the union with struct page is transitional */
302                 };
303                 struct page page;
304         };
305         unsigned long _flags_1;
306         unsigned long __head;
307         unsigned char _folio_dtor;
308         unsigned char _folio_order;
309         atomic_t _total_mapcount;
310         atomic_t _pincount;
311 #ifdef CONFIG_64BIT
312         unsigned int _folio_nr_pages;
313 #endif
314 };
315
316 #define FOLIO_MATCH(pg, fl)                                             \
317         static_assert(offsetof(struct page, pg) == offsetof(struct folio, fl))
318 FOLIO_MATCH(flags, flags);
319 FOLIO_MATCH(lru, lru);
320 FOLIO_MATCH(mapping, mapping);
321 FOLIO_MATCH(compound_head, lru);
322 FOLIO_MATCH(index, index);
323 FOLIO_MATCH(private, private);
324 FOLIO_MATCH(_mapcount, _mapcount);
325 FOLIO_MATCH(_refcount, _refcount);
326 #ifdef CONFIG_MEMCG
327 FOLIO_MATCH(memcg_data, memcg_data);
328 #endif
329 #undef FOLIO_MATCH
330 #define FOLIO_MATCH(pg, fl)                                             \
331         static_assert(offsetof(struct folio, fl) ==                     \
332                         offsetof(struct page, pg) + sizeof(struct page))
333 FOLIO_MATCH(flags, _flags_1);
334 FOLIO_MATCH(compound_head, __head);
335 FOLIO_MATCH(compound_dtor, _folio_dtor);
336 FOLIO_MATCH(compound_order, _folio_order);
337 FOLIO_MATCH(compound_mapcount, _total_mapcount);
338 FOLIO_MATCH(compound_pincount, _pincount);
339 #ifdef CONFIG_64BIT
340 FOLIO_MATCH(compound_nr, _folio_nr_pages);
341 #endif
342 #undef FOLIO_MATCH
343
344 static inline atomic_t *folio_mapcount_ptr(struct folio *folio)
345 {
346         struct page *tail = &folio->page + 1;
347         return &tail->compound_mapcount;
348 }
349
350 static inline atomic_t *compound_mapcount_ptr(struct page *page)
351 {
352         return &page[1].compound_mapcount;
353 }
354
355 static inline atomic_t *compound_pincount_ptr(struct page *page)
356 {
357         return &page[1].compound_pincount;
358 }
359
360 /*
361  * Used for sizing the vmemmap region on some architectures
362  */
363 #define STRUCT_PAGE_MAX_SHIFT   (order_base_2(sizeof(struct page)))
364
365 #define PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE        __ALIGN_MASK(32768, ~PAGE_MASK)
366 #define PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER       get_order(PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
367
368 /*
369  * page_private can be used on tail pages.  However, PagePrivate is only
370  * checked by the VM on the head page.  So page_private on the tail pages
371  * should be used for data that's ancillary to the head page (eg attaching
372  * buffer heads to tail pages after attaching buffer heads to the head page)
373  */
374 #define page_private(page)              ((page)->private)
375
376 static inline void set_page_private(struct page *page, unsigned long private)
377 {
378         page->private = private;
379 }
380
381 static inline void *folio_get_private(struct folio *folio)
382 {
383         return folio->private;
384 }
385
386 struct page_frag_cache {
387         void * va;
388 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
389         __u16 offset;
390         __u16 size;
391 #else
392         __u32 offset;
393 #endif
394         /* we maintain a pagecount bias, so that we dont dirty cache line
395          * containing page->_refcount every time we allocate a fragment.
396          */
397         unsigned int            pagecnt_bias;
398         bool pfmemalloc;
399 };
400
401 typedef unsigned long vm_flags_t;
402
403 /*
404  * A region containing a mapping of a non-memory backed file under NOMMU
405  * conditions.  These are held in a global tree and are pinned by the VMAs that
406  * map parts of them.
407  */
408 struct vm_region {
409         struct rb_node  vm_rb;          /* link in global region tree */
410         vm_flags_t      vm_flags;       /* VMA vm_flags */
411         unsigned long   vm_start;       /* start address of region */
412         unsigned long   vm_end;         /* region initialised to here */
413         unsigned long   vm_top;         /* region allocated to here */
414         unsigned long   vm_pgoff;       /* the offset in vm_file corresponding to vm_start */
415         struct file     *vm_file;       /* the backing file or NULL */
416
417         int             vm_usage;       /* region usage count (access under nommu_region_sem) */
418         bool            vm_icache_flushed : 1; /* true if the icache has been flushed for
419                                                 * this region */
420 };
421
422 #ifdef CONFIG_USERFAULTFD
423 #define NULL_VM_UFFD_CTX ((struct vm_userfaultfd_ctx) { NULL, })
424 struct vm_userfaultfd_ctx {
425         struct userfaultfd_ctx *ctx;
426 };
427 #else /* CONFIG_USERFAULTFD */
428 #define NULL_VM_UFFD_CTX ((struct vm_userfaultfd_ctx) {})
429 struct vm_userfaultfd_ctx {};
430 #endif /* CONFIG_USERFAULTFD */
431
432 struct anon_vma_name {
433         struct kref kref;
434         /* The name needs to be at the end because it is dynamically sized. */
435         char name[];
436 };
437
438 /*
439  * This struct describes a virtual memory area. There is one of these
440  * per VM-area/task. A VM area is any part of the process virtual memory
441  * space that has a special rule for the page-fault handlers (ie a shared
442  * library, the executable area etc).
443  */
444 struct vm_area_struct {
445         /* The first cache line has the info for VMA tree walking. */
446
447         unsigned long vm_start;         /* Our start address within vm_mm. */
448         unsigned long vm_end;           /* The first byte after our end address
449                                            within vm_mm. */
450
451         struct mm_struct *vm_mm;        /* The address space we belong to. */
452
453         /*
454          * Access permissions of this VMA.
455          * See vmf_insert_mixed_prot() for discussion.
456          */
457         pgprot_t vm_page_prot;
458         unsigned long vm_flags;         /* Flags, see mm.h. */
459
460         /*
461          * For areas with an address space and backing store,
462          * linkage into the address_space->i_mmap interval tree.
463          *
464          * For private anonymous mappings, a pointer to a null terminated string
465          * containing the name given to the vma, or NULL if unnamed.
466          */
467
468         union {
469                 struct {
470                         struct rb_node rb;
471                         unsigned long rb_subtree_last;
472                 } shared;
473                 /*
474                  * Serialized by mmap_sem. Never use directly because it is
475                  * valid only when vm_file is NULL. Use anon_vma_name instead.
476                  */
477                 struct anon_vma_name *anon_name;
478         };
479
480         /*
481          * A file's MAP_PRIVATE vma can be in both i_mmap tree and anon_vma
482          * list, after a COW of one of the file pages.  A MAP_SHARED vma
483          * can only be in the i_mmap tree.  An anonymous MAP_PRIVATE, stack
484          * or brk vma (with NULL file) can only be in an anon_vma list.
485          */
486         struct list_head anon_vma_chain; /* Serialized by mmap_lock &
487                                           * page_table_lock */
488         struct anon_vma *anon_vma;      /* Serialized by page_table_lock */
489
490         /* Function pointers to deal with this struct. */
491         const struct vm_operations_struct *vm_ops;
492
493         /* Information about our backing store: */
494         unsigned long vm_pgoff;         /* Offset (within vm_file) in PAGE_SIZE
495                                            units */
496         struct file * vm_file;          /* File we map to (can be NULL). */
497         void * vm_private_data;         /* was vm_pte (shared mem) */
498
499 #ifdef CONFIG_SWAP
500         atomic_long_t swap_readahead_info;
501 #endif
502 #ifndef CONFIG_MMU
503         struct vm_region *vm_region;    /* NOMMU mapping region */
504 #endif
505 #ifdef CONFIG_NUMA
506         struct mempolicy *vm_policy;    /* NUMA policy for the VMA */
507 #endif
508         struct vm_userfaultfd_ctx vm_userfaultfd_ctx;
509 } __randomize_layout;
510
511 struct kioctx_table;
512 struct mm_struct {
513         struct {
514                 struct maple_tree mm_mt;
515 #ifdef CONFIG_MMU
516                 unsigned long (*get_unmapped_area) (struct file *filp,
517                                 unsigned long addr, unsigned long len,
518                                 unsigned long pgoff, unsigned long flags);
519 #endif
520                 unsigned long mmap_base;        /* base of mmap area */
521                 unsigned long mmap_legacy_base; /* base of mmap area in bottom-up allocations */
522 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_COMPAT_MMAP_BASES
523                 /* Base addresses for compatible mmap() */
524                 unsigned long mmap_compat_base;
525                 unsigned long mmap_compat_legacy_base;
526 #endif
527                 unsigned long task_size;        /* size of task vm space */
528                 pgd_t * pgd;
529
530 #ifdef CONFIG_MEMBARRIER
531                 /**
532                  * @membarrier_state: Flags controlling membarrier behavior.
533                  *
534                  * This field is close to @pgd to hopefully fit in the same
535                  * cache-line, which needs to be touched by switch_mm().
536                  */
537                 atomic_t membarrier_state;
538 #endif
539
540                 /**
541                  * @mm_users: The number of users including userspace.
542                  *
543                  * Use mmget()/mmget_not_zero()/mmput() to modify. When this
544                  * drops to 0 (i.e. when the task exits and there are no other
545                  * temporary reference holders), we also release a reference on
546                  * @mm_count (which may then free the &struct mm_struct if
547                  * @mm_count also drops to 0).
548                  */
549                 atomic_t mm_users;
550
551                 /**
552                  * @mm_count: The number of references to &struct mm_struct
553                  * (@mm_users count as 1).
554                  *
555                  * Use mmgrab()/mmdrop() to modify. When this drops to 0, the
556                  * &struct mm_struct is freed.
557                  */
558                 atomic_t mm_count;
559
560 #ifdef CONFIG_MMU
561                 atomic_long_t pgtables_bytes;   /* PTE page table pages */
562 #endif
563                 int map_count;                  /* number of VMAs */
564
565                 spinlock_t page_table_lock; /* Protects page tables and some
566                                              * counters
567                                              */
568                 /*
569                  * With some kernel config, the current mmap_lock's offset
570                  * inside 'mm_struct' is at 0x120, which is very optimal, as
571                  * its two hot fields 'count' and 'owner' sit in 2 different
572                  * cachelines,  and when mmap_lock is highly contended, both
573                  * of the 2 fields will be accessed frequently, current layout
574                  * will help to reduce cache bouncing.
575                  *
576                  * So please be careful with adding new fields before
577                  * mmap_lock, which can easily push the 2 fields into one
578                  * cacheline.
579                  */
580                 struct rw_semaphore mmap_lock;
581
582                 struct list_head mmlist; /* List of maybe swapped mm's. These
583                                           * are globally strung together off
584                                           * init_mm.mmlist, and are protected
585                                           * by mmlist_lock
586                                           */
587
588
589                 unsigned long hiwater_rss; /* High-watermark of RSS usage */
590                 unsigned long hiwater_vm;  /* High-water virtual memory usage */
591
592                 unsigned long total_vm;    /* Total pages mapped */
593                 unsigned long locked_vm;   /* Pages that have PG_mlocked set */
594                 atomic64_t    pinned_vm;   /* Refcount permanently increased */
595                 unsigned long data_vm;     /* VM_WRITE & ~VM_SHARED & ~VM_STACK */
596                 unsigned long exec_vm;     /* VM_EXEC & ~VM_WRITE & ~VM_STACK */
597                 unsigned long stack_vm;    /* VM_STACK */
598                 unsigned long def_flags;
599
600                 /**
601                  * @write_protect_seq: Locked when any thread is write
602                  * protecting pages mapped by this mm to enforce a later COW,
603                  * for instance during page table copying for fork().
604                  */
605                 seqcount_t write_protect_seq;
606
607                 spinlock_t arg_lock; /* protect the below fields */
608
609                 unsigned long start_code, end_code, start_data, end_data;
610                 unsigned long start_brk, brk, start_stack;
611                 unsigned long arg_start, arg_end, env_start, env_end;
612
613                 unsigned long saved_auxv[AT_VECTOR_SIZE]; /* for /proc/PID/auxv */
614
615                 /*
616                  * Special counters, in some configurations protected by the
617                  * page_table_lock, in other configurations by being atomic.
618                  */
619                 struct mm_rss_stat rss_stat;
620
621                 struct linux_binfmt *binfmt;
622
623                 /* Architecture-specific MM context */
624                 mm_context_t context;
625
626                 unsigned long flags; /* Must use atomic bitops to access */
627
628 #ifdef CONFIG_AIO
629                 spinlock_t                      ioctx_lock;
630                 struct kioctx_table __rcu       *ioctx_table;
631 #endif
632 #ifdef CONFIG_MEMCG
633                 /*
634                  * "owner" points to a task that is regarded as the canonical
635                  * user/owner of this mm. All of the following must be true in
636                  * order for it to be changed:
637                  *
638                  * current == mm->owner
639                  * current->mm != mm
640                  * new_owner->mm == mm
641                  * new_owner->alloc_lock is held
642                  */
643                 struct task_struct __rcu *owner;
644 #endif
645                 struct user_namespace *user_ns;
646
647                 /* store ref to file /proc/<pid>/exe symlink points to */
648                 struct file __rcu *exe_file;
649 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
650                 struct mmu_notifier_subscriptions *notifier_subscriptions;
651 #endif
652 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) && !USE_SPLIT_PMD_PTLOCKS
653                 pgtable_t pmd_huge_pte; /* protected by page_table_lock */
654 #endif
655 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
656                 /*
657                  * numa_next_scan is the next time that PTEs will be remapped
658                  * PROT_NONE to trigger NUMA hinting faults; such faults gather
659                  * statistics and migrate pages to new nodes if necessary.
660                  */
661                 unsigned long numa_next_scan;
662
663                 /* Restart point for scanning and remapping PTEs. */
664                 unsigned long numa_scan_offset;
665
666                 /* numa_scan_seq prevents two threads remapping PTEs. */
667                 int numa_scan_seq;
668 #endif
669                 /*
670                  * An operation with batched TLB flushing is going on. Anything
671                  * that can move process memory needs to flush the TLB when
672                  * moving a PROT_NONE mapped page.
673                  */
674                 atomic_t tlb_flush_pending;
675 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
676                 /* See flush_tlb_batched_pending() */
677                 atomic_t tlb_flush_batched;
678 #endif
679                 struct uprobes_state uprobes_state;
680 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT
681                 struct rcu_head delayed_drop;
682 #endif
683 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
684                 atomic_long_t hugetlb_usage;
685 #endif
686                 struct work_struct async_put_work;
687
688 #ifdef CONFIG_IOMMU_SVA
689                 u32 pasid;
690 #endif
691 #ifdef CONFIG_KSM
692                 /*
693                  * Represent how many pages of this process are involved in KSM
694                  * merging.
695                  */
696                 unsigned long ksm_merging_pages;
697                 /*
698                  * Represent how many pages are checked for ksm merging
699                  * including merged and not merged.
700                  */
701                 unsigned long ksm_rmap_items;
702 #endif
703 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
704                 struct {
705                         /* this mm_struct is on lru_gen_mm_list */
706                         struct list_head list;
707                         /*
708                          * Set when switching to this mm_struct, as a hint of
709                          * whether it has been used since the last time per-node
710                          * page table walkers cleared the corresponding bits.
711                          */
712                         unsigned long bitmap;
713 #ifdef CONFIG_MEMCG
714                         /* points to the memcg of "owner" above */
715                         struct mem_cgroup *memcg;
716 #endif
717                 } lru_gen;
718 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
719         } __randomize_layout;
720
721         /*
722          * The mm_cpumask needs to be at the end of mm_struct, because it
723          * is dynamically sized based on nr_cpu_ids.
724          */
725         unsigned long cpu_bitmap[];
726 };
727
728 #define MM_MT_FLAGS     (MT_FLAGS_ALLOC_RANGE | MT_FLAGS_LOCK_EXTERN)
729 extern struct mm_struct init_mm;
730
731 /* Pointer magic because the dynamic array size confuses some compilers. */
732 static inline void mm_init_cpumask(struct mm_struct *mm)
733 {
734         unsigned long cpu_bitmap = (unsigned long)mm;
735
736         cpu_bitmap += offsetof(struct mm_struct, cpu_bitmap);
737         cpumask_clear((struct cpumask *)cpu_bitmap);
738 }
739
740 /* Future-safe accessor for struct mm_struct's cpu_vm_mask. */
741 static inline cpumask_t *mm_cpumask(struct mm_struct *mm)
742 {
743         return (struct cpumask *)&mm->cpu_bitmap;
744 }
745
746 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
747
748 struct lru_gen_mm_list {
749         /* mm_struct list for page table walkers */
750         struct list_head fifo;
751         /* protects the list above */
752         spinlock_t lock;
753 };
754
755 void lru_gen_add_mm(struct mm_struct *mm);
756 void lru_gen_del_mm(struct mm_struct *mm);
757 #ifdef CONFIG_MEMCG
758 void lru_gen_migrate_mm(struct mm_struct *mm);
759 #endif
760
761 static inline void lru_gen_init_mm(struct mm_struct *mm)
762 {
763         INIT_LIST_HEAD(&mm->lru_gen.list);
764         mm->lru_gen.bitmap = 0;
765 #ifdef CONFIG_MEMCG
766         mm->lru_gen.memcg = NULL;
767 #endif
768 }
769
770 static inline void lru_gen_use_mm(struct mm_struct *mm)
771 {
772         /*
773          * When the bitmap is set, page reclaim knows this mm_struct has been
774          * used since the last time it cleared the bitmap. So it might be worth
775          * walking the page tables of this mm_struct to clear the accessed bit.
776          */
777         WRITE_ONCE(mm->lru_gen.bitmap, -1);
778 }
779
780 #else /* !CONFIG_LRU_GEN */
781
782 static inline void lru_gen_add_mm(struct mm_struct *mm)
783 {
784 }
785
786 static inline void lru_gen_del_mm(struct mm_struct *mm)
787 {
788 }
789
790 #ifdef CONFIG_MEMCG
791 static inline void lru_gen_migrate_mm(struct mm_struct *mm)
792 {
793 }
794 #endif
795
796 static inline void lru_gen_init_mm(struct mm_struct *mm)
797 {
798 }
799
800 static inline void lru_gen_use_mm(struct mm_struct *mm)
801 {
802 }
803
804 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
805
806 struct vma_iterator {
807         struct ma_state mas;
808 };
809
810 #define VMA_ITERATOR(name, __mm, __addr)                                \
811         struct vma_iterator name = {                                    \
812                 .mas = {                                                \
813                         .tree = &(__mm)->mm_mt,                         \
814                         .index = __addr,                                \
815                         .node = MAS_START,                              \
816                 },                                                      \
817         }
818
819 static inline void vma_iter_init(struct vma_iterator *vmi,
820                 struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
821 {
822         vmi->mas.tree = &mm->mm_mt;
823         vmi->mas.index = addr;
824         vmi->mas.node = MAS_START;
825 }
826
827 struct mmu_gather;
828 extern void tlb_gather_mmu(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm);
829 extern void tlb_gather_mmu_fullmm(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm);
830 extern void tlb_finish_mmu(struct mmu_gather *tlb);
831
832 struct vm_fault;
833
834 /**
835  * typedef vm_fault_t - Return type for page fault handlers.
836  *
837  * Page fault handlers return a bitmask of %VM_FAULT values.
838  */
839 typedef __bitwise unsigned int vm_fault_t;
840
841 /**
842  * enum vm_fault_reason - Page fault handlers return a bitmask of
843  * these values to tell the core VM what happened when handling the
844  * fault. Used to decide whether a process gets delivered SIGBUS or
845  * just gets major/minor fault counters bumped up.
846  *
847  * @VM_FAULT_OOM:               Out Of Memory
848  * @VM_FAULT_SIGBUS:            Bad access
849  * @VM_FAULT_MAJOR:             Page read from storage
850  * @VM_FAULT_WRITE:             Special case for get_user_pages
851  * @VM_FAULT_HWPOISON:          Hit poisoned small page
852  * @VM_FAULT_HWPOISON_LARGE:    Hit poisoned large page. Index encoded
853  *                              in upper bits
854  * @VM_FAULT_SIGSEGV:           segmentation fault
855  * @VM_FAULT_NOPAGE:            ->fault installed the pte, not return page
856  * @VM_FAULT_LOCKED:            ->fault locked the returned page
857  * @VM_FAULT_RETRY:             ->fault blocked, must retry
858  * @VM_FAULT_FALLBACK:          huge page fault failed, fall back to small
859  * @VM_FAULT_DONE_COW:          ->fault has fully handled COW
860  * @VM_FAULT_NEEDDSYNC:         ->fault did not modify page tables and needs
861  *                              fsync() to complete (for synchronous page faults
862  *                              in DAX)
863  * @VM_FAULT_COMPLETED:         ->fault completed, meanwhile mmap lock released
864  * @VM_FAULT_HINDEX_MASK:       mask HINDEX value
865  *
866  */
867 enum vm_fault_reason {
868         VM_FAULT_OOM            = (__force vm_fault_t)0x000001,
869         VM_FAULT_SIGBUS         = (__force vm_fault_t)0x000002,
870         VM_FAULT_MAJOR          = (__force vm_fault_t)0x000004,
871         VM_FAULT_WRITE          = (__force vm_fault_t)0x000008,
872         VM_FAULT_HWPOISON       = (__force vm_fault_t)0x000010,
873         VM_FAULT_HWPOISON_LARGE = (__force vm_fault_t)0x000020,
874         VM_FAULT_SIGSEGV        = (__force vm_fault_t)0x000040,
875         VM_FAULT_NOPAGE         = (__force vm_fault_t)0x000100,
876         VM_FAULT_LOCKED         = (__force vm_fault_t)0x000200,
877         VM_FAULT_RETRY          = (__force vm_fault_t)0x000400,
878         VM_FAULT_FALLBACK       = (__force vm_fault_t)0x000800,
879         VM_FAULT_DONE_COW       = (__force vm_fault_t)0x001000,
880         VM_FAULT_NEEDDSYNC      = (__force vm_fault_t)0x002000,
881         VM_FAULT_COMPLETED      = (__force vm_fault_t)0x004000,
882         VM_FAULT_HINDEX_MASK    = (__force vm_fault_t)0x0f0000,
883 };
884
885 /* Encode hstate index for a hwpoisoned large page */
886 #define VM_FAULT_SET_HINDEX(x) ((__force vm_fault_t)((x) << 16))
887 #define VM_FAULT_GET_HINDEX(x) (((__force unsigned int)(x) >> 16) & 0xf)
888
889 #define VM_FAULT_ERROR (VM_FAULT_OOM | VM_FAULT_SIGBUS |        \
890                         VM_FAULT_SIGSEGV | VM_FAULT_HWPOISON |  \
891                         VM_FAULT_HWPOISON_LARGE | VM_FAULT_FALLBACK)
892
893 #define VM_FAULT_RESULT_TRACE \
894         { VM_FAULT_OOM,                 "OOM" },        \
895         { VM_FAULT_SIGBUS,              "SIGBUS" },     \
896         { VM_FAULT_MAJOR,               "MAJOR" },      \
897         { VM_FAULT_WRITE,               "WRITE" },      \
898         { VM_FAULT_HWPOISON,            "HWPOISON" },   \
899         { VM_FAULT_HWPOISON_LARGE,      "HWPOISON_LARGE" },     \
900         { VM_FAULT_SIGSEGV,             "SIGSEGV" },    \
901         { VM_FAULT_NOPAGE,              "NOPAGE" },     \
902         { VM_FAULT_LOCKED,              "LOCKED" },     \
903         { VM_FAULT_RETRY,               "RETRY" },      \
904         { VM_FAULT_FALLBACK,            "FALLBACK" },   \
905         { VM_FAULT_DONE_COW,            "DONE_COW" },   \
906         { VM_FAULT_NEEDDSYNC,           "NEEDDSYNC" }
907
908 struct vm_special_mapping {
909         const char *name;       /* The name, e.g. "[vdso]". */
910
911         /*
912          * If .fault is not provided, this points to a
913          * NULL-terminated array of pages that back the special mapping.
914          *
915          * This must not be NULL unless .fault is provided.
916          */
917         struct page **pages;
918
919         /*
920          * If non-NULL, then this is called to resolve page faults
921          * on the special mapping.  If used, .pages is not checked.
922          */
923         vm_fault_t (*fault)(const struct vm_special_mapping *sm,
924                                 struct vm_area_struct *vma,
925                                 struct vm_fault *vmf);
926
927         int (*mremap)(const struct vm_special_mapping *sm,
928                      struct vm_area_struct *new_vma);
929 };
930
931 enum tlb_flush_reason {
932         TLB_FLUSH_ON_TASK_SWITCH,
933         TLB_REMOTE_SHOOTDOWN,
934         TLB_LOCAL_SHOOTDOWN,
935         TLB_LOCAL_MM_SHOOTDOWN,
936         TLB_REMOTE_SEND_IPI,
937         NR_TLB_FLUSH_REASONS,
938 };
939
940  /*
941   * A swap entry has to fit into a "unsigned long", as the entry is hidden
942   * in the "index" field of the swapper address space.
943   */
944 typedef struct {
945         unsigned long val;
946 } swp_entry_t;
947
948 /**
949  * enum fault_flag - Fault flag definitions.
950  * @FAULT_FLAG_WRITE: Fault was a write fault.
951  * @FAULT_FLAG_MKWRITE: Fault was mkwrite of existing PTE.
952  * @FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY: Allow to retry the fault if blocked.
953  * @FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT: Don't drop mmap_lock and wait when retrying.
954  * @FAULT_FLAG_KILLABLE: The fault task is in SIGKILL killable region.
955  * @FAULT_FLAG_TRIED: The fault has been tried once.
956  * @FAULT_FLAG_USER: The fault originated in userspace.
957  * @FAULT_FLAG_REMOTE: The fault is not for current task/mm.
958  * @FAULT_FLAG_INSTRUCTION: The fault was during an instruction fetch.
959  * @FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE: The fault can be interrupted by non-fatal signals.
960  * @FAULT_FLAG_UNSHARE: The fault is an unsharing request to unshare (and mark
961  *                      exclusive) a possibly shared anonymous page that is
962  *                      mapped R/O.
963  * @FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID: whether the fault has vmf->orig_pte cached.
964  *                        We should only access orig_pte if this flag set.
965  *
966  * About @FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY and @FAULT_FLAG_TRIED: we can specify
967  * whether we would allow page faults to retry by specifying these two
968  * fault flags correctly.  Currently there can be three legal combinations:
969  *
970  * (a) ALLOW_RETRY and !TRIED:  this means the page fault allows retry, and
971  *                              this is the first try
972  *
973  * (b) ALLOW_RETRY and TRIED:   this means the page fault allows retry, and
974  *                              we've already tried at least once
975  *
976  * (c) !ALLOW_RETRY and !TRIED: this means the page fault does not allow retry
977  *
978  * The unlisted combination (!ALLOW_RETRY && TRIED) is illegal and should never
979  * be used.  Note that page faults can be allowed to retry for multiple times,
980  * in which case we'll have an initial fault with flags (a) then later on
981  * continuous faults with flags (b).  We should always try to detect pending
982  * signals before a retry to make sure the continuous page faults can still be
983  * interrupted if necessary.
984  *
985  * The combination FAULT_FLAG_WRITE|FAULT_FLAG_UNSHARE is illegal.
986  * FAULT_FLAG_UNSHARE is ignored and treated like an ordinary read fault when
987  * no existing R/O-mapped anonymous page is encountered.
988  */
989 enum fault_flag {
990         FAULT_FLAG_WRITE =              1 << 0,
991         FAULT_FLAG_MKWRITE =            1 << 1,
992         FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY =        1 << 2,
993         FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT =       1 << 3,
994         FAULT_FLAG_KILLABLE =           1 << 4,
995         FAULT_FLAG_TRIED =              1 << 5,
996         FAULT_FLAG_USER =               1 << 6,
997         FAULT_FLAG_REMOTE =             1 << 7,
998         FAULT_FLAG_INSTRUCTION =        1 << 8,
999         FAULT_FLAG_INTERRUPTIBLE =      1 << 9,
1000         FAULT_FLAG_UNSHARE =            1 << 10,
1001         FAULT_FLAG_ORIG_PTE_VALID =     1 << 11,
1002 };
1003
1004 typedef unsigned int __bitwise zap_flags_t;
1005
1006 #endif /* _LINUX_MM_TYPES_H */