d396753c0577f05b131a51688a90ebf899bfa9d3
[cascardo/linux.git] / include / linux / mm.h
1 #ifndef _LINUX_MM_H
2 #define _LINUX_MM_H
3
4 #include <linux/errno.h>
5
6 #ifdef __KERNEL__
7
8 #include <linux/mmdebug.h>
9 #include <linux/gfp.h>
10 #include <linux/bug.h>
11 #include <linux/list.h>
12 #include <linux/mmzone.h>
13 #include <linux/rbtree.h>
14 #include <linux/atomic.h>
15 #include <linux/debug_locks.h>
16 #include <linux/mm_types.h>
17 #include <linux/range.h>
18 #include <linux/pfn.h>
19 #include <linux/bit_spinlock.h>
20 #include <linux/shrinker.h>
21 #include <linux/resource.h>
22 #include <linux/page_ext.h>
23 #include <linux/err.h>
24
25 struct mempolicy;
26 struct anon_vma;
27 struct anon_vma_chain;
28 struct file_ra_state;
29 struct user_struct;
30 struct writeback_control;
31 struct bdi_writeback;
32
33 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES      /* Don't use mapnrs, do it properly */
34 extern unsigned long max_mapnr;
35
36 static inline void set_max_mapnr(unsigned long limit)
37 {
38         max_mapnr = limit;
39 }
40 #else
41 static inline void set_max_mapnr(unsigned long limit) { }
42 #endif
43
44 extern unsigned long totalram_pages;
45 extern void * high_memory;
46 extern int page_cluster;
47
48 #ifdef CONFIG_SYSCTL
49 extern int sysctl_legacy_va_layout;
50 #else
51 #define sysctl_legacy_va_layout 0
52 #endif
53
54 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_MMAP_RND_BITS
55 extern const int mmap_rnd_bits_min;
56 extern const int mmap_rnd_bits_max;
57 extern int mmap_rnd_bits __read_mostly;
58 #endif
59 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_MMAP_RND_COMPAT_BITS
60 extern const int mmap_rnd_compat_bits_min;
61 extern const int mmap_rnd_compat_bits_max;
62 extern int mmap_rnd_compat_bits __read_mostly;
63 #endif
64
65 #include <asm/page.h>
66 #include <asm/pgtable.h>
67 #include <asm/processor.h>
68
69 #ifndef __pa_symbol
70 #define __pa_symbol(x)  __pa(RELOC_HIDE((unsigned long)(x), 0))
71 #endif
72
73 /*
74  * To prevent common memory management code establishing
75  * a zero page mapping on a read fault.
76  * This macro should be defined within <asm/pgtable.h>.
77  * s390 does this to prevent multiplexing of hardware bits
78  * related to the physical page in case of virtualization.
79  */
80 #ifndef mm_forbids_zeropage
81 #define mm_forbids_zeropage(X)  (0)
82 #endif
83
84 extern unsigned long sysctl_user_reserve_kbytes;
85 extern unsigned long sysctl_admin_reserve_kbytes;
86
87 extern int sysctl_overcommit_memory;
88 extern int sysctl_overcommit_ratio;
89 extern unsigned long sysctl_overcommit_kbytes;
90
91 extern int overcommit_ratio_handler(struct ctl_table *, int, void __user *,
92                                     size_t *, loff_t *);
93 extern int overcommit_kbytes_handler(struct ctl_table *, int, void __user *,
94                                     size_t *, loff_t *);
95
96 #define nth_page(page,n) pfn_to_page(page_to_pfn((page)) + (n))
97
98 /* to align the pointer to the (next) page boundary */
99 #define PAGE_ALIGN(addr) ALIGN(addr, PAGE_SIZE)
100
101 /* test whether an address (unsigned long or pointer) is aligned to PAGE_SIZE */
102 #define PAGE_ALIGNED(addr)      IS_ALIGNED((unsigned long)addr, PAGE_SIZE)
103
104 /*
105  * Linux kernel virtual memory manager primitives.
106  * The idea being to have a "virtual" mm in the same way
107  * we have a virtual fs - giving a cleaner interface to the
108  * mm details, and allowing different kinds of memory mappings
109  * (from shared memory to executable loading to arbitrary
110  * mmap() functions).
111  */
112
113 extern struct kmem_cache *vm_area_cachep;
114
115 #ifndef CONFIG_MMU
116 extern struct rb_root nommu_region_tree;
117 extern struct rw_semaphore nommu_region_sem;
118
119 extern unsigned int kobjsize(const void *objp);
120 #endif
121
122 /*
123  * vm_flags in vm_area_struct, see mm_types.h.
124  */
125 #define VM_NONE         0x00000000
126
127 #define VM_READ         0x00000001      /* currently active flags */
128 #define VM_WRITE        0x00000002
129 #define VM_EXEC         0x00000004
130 #define VM_SHARED       0x00000008
131
132 /* mprotect() hardcodes VM_MAYREAD >> 4 == VM_READ, and so for r/w/x bits. */
133 #define VM_MAYREAD      0x00000010      /* limits for mprotect() etc */
134 #define VM_MAYWRITE     0x00000020
135 #define VM_MAYEXEC      0x00000040
136 #define VM_MAYSHARE     0x00000080
137
138 #define VM_GROWSDOWN    0x00000100      /* general info on the segment */
139 #define VM_UFFD_MISSING 0x00000200      /* missing pages tracking */
140 #define VM_PFNMAP       0x00000400      /* Page-ranges managed without "struct page", just pure PFN */
141 #define VM_DENYWRITE    0x00000800      /* ETXTBSY on write attempts.. */
142 #define VM_UFFD_WP      0x00001000      /* wrprotect pages tracking */
143
144 #define VM_LOCKED       0x00002000
145 #define VM_IO           0x00004000      /* Memory mapped I/O or similar */
146
147                                         /* Used by sys_madvise() */
148 #define VM_SEQ_READ     0x00008000      /* App will access data sequentially */
149 #define VM_RAND_READ    0x00010000      /* App will not benefit from clustered reads */
150
151 #define VM_DONTCOPY     0x00020000      /* Do not copy this vma on fork */
152 #define VM_DONTEXPAND   0x00040000      /* Cannot expand with mremap() */
153 #define VM_LOCKONFAULT  0x00080000      /* Lock the pages covered when they are faulted in */
154 #define VM_ACCOUNT      0x00100000      /* Is a VM accounted object */
155 #define VM_NORESERVE    0x00200000      /* should the VM suppress accounting */
156 #define VM_HUGETLB      0x00400000      /* Huge TLB Page VM */
157 #define VM_ARCH_1       0x01000000      /* Architecture-specific flag */
158 #define VM_ARCH_2       0x02000000
159 #define VM_DONTDUMP     0x04000000      /* Do not include in the core dump */
160
161 #ifdef CONFIG_MEM_SOFT_DIRTY
162 # define VM_SOFTDIRTY   0x08000000      /* Not soft dirty clean area */
163 #else
164 # define VM_SOFTDIRTY   0
165 #endif
166
167 #define VM_MIXEDMAP     0x10000000      /* Can contain "struct page" and pure PFN pages */
168 #define VM_HUGEPAGE     0x20000000      /* MADV_HUGEPAGE marked this vma */
169 #define VM_NOHUGEPAGE   0x40000000      /* MADV_NOHUGEPAGE marked this vma */
170 #define VM_MERGEABLE    0x80000000      /* KSM may merge identical pages */
171
172 #if defined(CONFIG_X86)
173 # define VM_PAT         VM_ARCH_1       /* PAT reserves whole VMA at once (x86) */
174 #elif defined(CONFIG_PPC)
175 # define VM_SAO         VM_ARCH_1       /* Strong Access Ordering (powerpc) */
176 #elif defined(CONFIG_PARISC)
177 # define VM_GROWSUP     VM_ARCH_1
178 #elif defined(CONFIG_METAG)
179 # define VM_GROWSUP     VM_ARCH_1
180 #elif defined(CONFIG_IA64)
181 # define VM_GROWSUP     VM_ARCH_1
182 #elif !defined(CONFIG_MMU)
183 # define VM_MAPPED_COPY VM_ARCH_1       /* T if mapped copy of data (nommu mmap) */
184 #endif
185
186 #if defined(CONFIG_X86)
187 /* MPX specific bounds table or bounds directory */
188 # define VM_MPX         VM_ARCH_2
189 #endif
190
191 #ifndef VM_GROWSUP
192 # define VM_GROWSUP     VM_NONE
193 #endif
194
195 /* Bits set in the VMA until the stack is in its final location */
196 #define VM_STACK_INCOMPLETE_SETUP       (VM_RAND_READ | VM_SEQ_READ)
197
198 #ifndef VM_STACK_DEFAULT_FLAGS          /* arch can override this */
199 #define VM_STACK_DEFAULT_FLAGS VM_DATA_DEFAULT_FLAGS
200 #endif
201
202 #ifdef CONFIG_STACK_GROWSUP
203 #define VM_STACK_FLAGS  (VM_GROWSUP | VM_STACK_DEFAULT_FLAGS | VM_ACCOUNT)
204 #else
205 #define VM_STACK_FLAGS  (VM_GROWSDOWN | VM_STACK_DEFAULT_FLAGS | VM_ACCOUNT)
206 #endif
207
208 /*
209  * Special vmas that are non-mergable, non-mlock()able.
210  * Note: mm/huge_memory.c VM_NO_THP depends on this definition.
211  */
212 #define VM_SPECIAL (VM_IO | VM_DONTEXPAND | VM_PFNMAP | VM_MIXEDMAP)
213
214 /* This mask defines which mm->def_flags a process can inherit its parent */
215 #define VM_INIT_DEF_MASK        VM_NOHUGEPAGE
216
217 /* This mask is used to clear all the VMA flags used by mlock */
218 #define VM_LOCKED_CLEAR_MASK    (~(VM_LOCKED | VM_LOCKONFAULT))
219
220 /*
221  * mapping from the currently active vm_flags protection bits (the
222  * low four bits) to a page protection mask..
223  */
224 extern pgprot_t protection_map[16];
225
226 #define FAULT_FLAG_WRITE        0x01    /* Fault was a write access */
227 #define FAULT_FLAG_MKWRITE      0x02    /* Fault was mkwrite of existing pte */
228 #define FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY  0x04    /* Retry fault if blocking */
229 #define FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT 0x08    /* Don't drop mmap_sem and wait when retrying */
230 #define FAULT_FLAG_KILLABLE     0x10    /* The fault task is in SIGKILL killable region */
231 #define FAULT_FLAG_TRIED        0x20    /* Second try */
232 #define FAULT_FLAG_USER         0x40    /* The fault originated in userspace */
233
234 /*
235  * vm_fault is filled by the the pagefault handler and passed to the vma's
236  * ->fault function. The vma's ->fault is responsible for returning a bitmask
237  * of VM_FAULT_xxx flags that give details about how the fault was handled.
238  *
239  * pgoff should be used in favour of virtual_address, if possible.
240  */
241 struct vm_fault {
242         unsigned int flags;             /* FAULT_FLAG_xxx flags */
243         pgoff_t pgoff;                  /* Logical page offset based on vma */
244         void __user *virtual_address;   /* Faulting virtual address */
245
246         struct page *cow_page;          /* Handler may choose to COW */
247         struct page *page;              /* ->fault handlers should return a
248                                          * page here, unless VM_FAULT_NOPAGE
249                                          * is set (which is also implied by
250                                          * VM_FAULT_ERROR).
251                                          */
252         /* for ->map_pages() only */
253         pgoff_t max_pgoff;              /* map pages for offset from pgoff till
254                                          * max_pgoff inclusive */
255         pte_t *pte;                     /* pte entry associated with ->pgoff */
256 };
257
258 /*
259  * These are the virtual MM functions - opening of an area, closing and
260  * unmapping it (needed to keep files on disk up-to-date etc), pointer
261  * to the functions called when a no-page or a wp-page exception occurs. 
262  */
263 struct vm_operations_struct {
264         void (*open)(struct vm_area_struct * area);
265         void (*close)(struct vm_area_struct * area);
266         int (*mremap)(struct vm_area_struct * area);
267         int (*fault)(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf);
268         int (*pmd_fault)(struct vm_area_struct *, unsigned long address,
269                                                 pmd_t *, unsigned int flags);
270         void (*map_pages)(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf);
271
272         /* notification that a previously read-only page is about to become
273          * writable, if an error is returned it will cause a SIGBUS */
274         int (*page_mkwrite)(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf);
275
276         /* same as page_mkwrite when using VM_PFNMAP|VM_MIXEDMAP */
277         int (*pfn_mkwrite)(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf);
278
279         /* called by access_process_vm when get_user_pages() fails, typically
280          * for use by special VMAs that can switch between memory and hardware
281          */
282         int (*access)(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
283                       void *buf, int len, int write);
284
285         /* Called by the /proc/PID/maps code to ask the vma whether it
286          * has a special name.  Returning non-NULL will also cause this
287          * vma to be dumped unconditionally. */
288         const char *(*name)(struct vm_area_struct *vma);
289
290 #ifdef CONFIG_NUMA
291         /*
292          * set_policy() op must add a reference to any non-NULL @new mempolicy
293          * to hold the policy upon return.  Caller should pass NULL @new to
294          * remove a policy and fall back to surrounding context--i.e. do not
295          * install a MPOL_DEFAULT policy, nor the task or system default
296          * mempolicy.
297          */
298         int (*set_policy)(struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *new);
299
300         /*
301          * get_policy() op must add reference [mpol_get()] to any policy at
302          * (vma,addr) marked as MPOL_SHARED.  The shared policy infrastructure
303          * in mm/mempolicy.c will do this automatically.
304          * get_policy() must NOT add a ref if the policy at (vma,addr) is not
305          * marked as MPOL_SHARED. vma policies are protected by the mmap_sem.
306          * If no [shared/vma] mempolicy exists at the addr, get_policy() op
307          * must return NULL--i.e., do not "fallback" to task or system default
308          * policy.
309          */
310         struct mempolicy *(*get_policy)(struct vm_area_struct *vma,
311                                         unsigned long addr);
312 #endif
313         /*
314          * Called by vm_normal_page() for special PTEs to find the
315          * page for @addr.  This is useful if the default behavior
316          * (using pte_page()) would not find the correct page.
317          */
318         struct page *(*find_special_page)(struct vm_area_struct *vma,
319                                           unsigned long addr);
320 };
321
322 struct mmu_gather;
323 struct inode;
324
325 #define page_private(page)              ((page)->private)
326 #define set_page_private(page, v)       ((page)->private = (v))
327
328 /*
329  * FIXME: take this include out, include page-flags.h in
330  * files which need it (119 of them)
331  */
332 #include <linux/page-flags.h>
333 #include <linux/huge_mm.h>
334
335 /*
336  * Methods to modify the page usage count.
337  *
338  * What counts for a page usage:
339  * - cache mapping   (page->mapping)
340  * - private data    (page->private)
341  * - page mapped in a task's page tables, each mapping
342  *   is counted separately
343  *
344  * Also, many kernel routines increase the page count before a critical
345  * routine so they can be sure the page doesn't go away from under them.
346  */
347
348 /*
349  * Drop a ref, return true if the refcount fell to zero (the page has no users)
350  */
351 static inline int put_page_testzero(struct page *page)
352 {
353         VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&page->_count) == 0, page);
354         return atomic_dec_and_test(&page->_count);
355 }
356
357 /*
358  * Try to grab a ref unless the page has a refcount of zero, return false if
359  * that is the case.
360  * This can be called when MMU is off so it must not access
361  * any of the virtual mappings.
362  */
363 static inline int get_page_unless_zero(struct page *page)
364 {
365         return atomic_inc_not_zero(&page->_count);
366 }
367
368 extern int page_is_ram(unsigned long pfn);
369
370 enum {
371         REGION_INTERSECTS,
372         REGION_DISJOINT,
373         REGION_MIXED,
374 };
375
376 int region_intersects(resource_size_t offset, size_t size, const char *type);
377
378 /* Support for virtually mapped pages */
379 struct page *vmalloc_to_page(const void *addr);
380 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *addr);
381
382 /*
383  * Determine if an address is within the vmalloc range
384  *
385  * On nommu, vmalloc/vfree wrap through kmalloc/kfree directly, so there
386  * is no special casing required.
387  */
388 static inline int is_vmalloc_addr(const void *x)
389 {
390 #ifdef CONFIG_MMU
391         unsigned long addr = (unsigned long)x;
392
393         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
394 #else
395         return 0;
396 #endif
397 }
398 #ifdef CONFIG_MMU
399 extern int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x);
400 #else
401 static inline int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
402 {
403         return 0;
404 }
405 #endif
406
407 extern void kvfree(const void *addr);
408
409 static inline void compound_lock(struct page *page)
410 {
411 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
412         VM_BUG_ON_PAGE(PageSlab(page), page);
413         bit_spin_lock(PG_compound_lock, &page->flags);
414 #endif
415 }
416
417 static inline void compound_unlock(struct page *page)
418 {
419 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
420         VM_BUG_ON_PAGE(PageSlab(page), page);
421         bit_spin_unlock(PG_compound_lock, &page->flags);
422 #endif
423 }
424
425 static inline unsigned long compound_lock_irqsave(struct page *page)
426 {
427         unsigned long uninitialized_var(flags);
428 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
429         local_irq_save(flags);
430         compound_lock(page);
431 #endif
432         return flags;
433 }
434
435 static inline void compound_unlock_irqrestore(struct page *page,
436                                               unsigned long flags)
437 {
438 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
439         compound_unlock(page);
440         local_irq_restore(flags);
441 #endif
442 }
443
444 /*
445  * The atomic page->_mapcount, starts from -1: so that transitions
446  * both from it and to it can be tracked, using atomic_inc_and_test
447  * and atomic_add_negative(-1).
448  */
449 static inline void page_mapcount_reset(struct page *page)
450 {
451         atomic_set(&(page)->_mapcount, -1);
452 }
453
454 static inline int page_mapcount(struct page *page)
455 {
456         VM_BUG_ON_PAGE(PageSlab(page), page);
457         return atomic_read(&page->_mapcount) + 1;
458 }
459
460 static inline int page_count(struct page *page)
461 {
462         return atomic_read(&compound_head(page)->_count);
463 }
464
465 static inline bool __compound_tail_refcounted(struct page *page)
466 {
467         return PageAnon(page) && !PageSlab(page) && !PageHeadHuge(page);
468 }
469
470 /*
471  * This takes a head page as parameter and tells if the
472  * tail page reference counting can be skipped.
473  *
474  * For this to be safe, PageSlab and PageHeadHuge must remain true on
475  * any given page where they return true here, until all tail pins
476  * have been released.
477  */
478 static inline bool compound_tail_refcounted(struct page *page)
479 {
480         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHead(page), page);
481         return __compound_tail_refcounted(page);
482 }
483
484 static inline void get_huge_page_tail(struct page *page)
485 {
486         /*
487          * __split_huge_page_refcount() cannot run from under us.
488          */
489         VM_BUG_ON_PAGE(!PageTail(page), page);
490         VM_BUG_ON_PAGE(page_mapcount(page) < 0, page);
491         VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&page->_count) != 0, page);
492         if (compound_tail_refcounted(compound_head(page)))
493                 atomic_inc(&page->_mapcount);
494 }
495
496 extern bool __get_page_tail(struct page *page);
497
498 static inline void get_page(struct page *page)
499 {
500         if (unlikely(PageTail(page)))
501                 if (likely(__get_page_tail(page)))
502                         return;
503         /*
504          * Getting a normal page or the head of a compound page
505          * requires to already have an elevated page->_count.
506          */
507         VM_BUG_ON_PAGE(atomic_read(&page->_count) <= 0, page);
508         atomic_inc(&page->_count);
509 }
510
511 static inline struct page *virt_to_head_page(const void *x)
512 {
513         struct page *page = virt_to_page(x);
514
515         return compound_head(page);
516 }
517
518 /*
519  * Setup the page count before being freed into the page allocator for
520  * the first time (boot or memory hotplug)
521  */
522 static inline void init_page_count(struct page *page)
523 {
524         atomic_set(&page->_count, 1);
525 }
526
527 void put_page(struct page *page);
528 void put_pages_list(struct list_head *pages);
529
530 void split_page(struct page *page, unsigned int order);
531 int split_free_page(struct page *page);
532
533 /*
534  * Compound pages have a destructor function.  Provide a
535  * prototype for that function and accessor functions.
536  * These are _only_ valid on the head of a compound page.
537  */
538 typedef void compound_page_dtor(struct page *);
539
540 /* Keep the enum in sync with compound_page_dtors array in mm/page_alloc.c */
541 enum compound_dtor_id {
542         NULL_COMPOUND_DTOR,
543         COMPOUND_PAGE_DTOR,
544 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
545         HUGETLB_PAGE_DTOR,
546 #endif
547         NR_COMPOUND_DTORS,
548 };
549 extern compound_page_dtor * const compound_page_dtors[];
550
551 static inline void set_compound_page_dtor(struct page *page,
552                 enum compound_dtor_id compound_dtor)
553 {
554         VM_BUG_ON_PAGE(compound_dtor >= NR_COMPOUND_DTORS, page);
555         page[1].compound_dtor = compound_dtor;
556 }
557
558 static inline compound_page_dtor *get_compound_page_dtor(struct page *page)
559 {
560         VM_BUG_ON_PAGE(page[1].compound_dtor >= NR_COMPOUND_DTORS, page);
561         return compound_page_dtors[page[1].compound_dtor];
562 }
563
564 static inline unsigned int compound_order(struct page *page)
565 {
566         if (!PageHead(page))
567                 return 0;
568         return page[1].compound_order;
569 }
570
571 static inline void set_compound_order(struct page *page, unsigned int order)
572 {
573         page[1].compound_order = order;
574 }
575
576 #ifdef CONFIG_MMU
577 /*
578  * Do pte_mkwrite, but only if the vma says VM_WRITE.  We do this when
579  * servicing faults for write access.  In the normal case, do always want
580  * pte_mkwrite.  But get_user_pages can cause write faults for mappings
581  * that do not have writing enabled, when used by access_process_vm.
582  */
583 static inline pte_t maybe_mkwrite(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma)
584 {
585         if (likely(vma->vm_flags & VM_WRITE))
586                 pte = pte_mkwrite(pte);
587         return pte;
588 }
589
590 void do_set_pte(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
591                 struct page *page, pte_t *pte, bool write, bool anon);
592 #endif
593
594 /*
595  * Multiple processes may "see" the same page. E.g. for untouched
596  * mappings of /dev/null, all processes see the same page full of
597  * zeroes, and text pages of executables and shared libraries have
598  * only one copy in memory, at most, normally.
599  *
600  * For the non-reserved pages, page_count(page) denotes a reference count.
601  *   page_count() == 0 means the page is free. page->lru is then used for
602  *   freelist management in the buddy allocator.
603  *   page_count() > 0  means the page has been allocated.
604  *
605  * Pages are allocated by the slab allocator in order to provide memory
606  * to kmalloc and kmem_cache_alloc. In this case, the management of the
607  * page, and the fields in 'struct page' are the responsibility of mm/slab.c
608  * unless a particular usage is carefully commented. (the responsibility of
609  * freeing the kmalloc memory is the caller's, of course).
610  *
611  * A page may be used by anyone else who does a __get_free_page().
612  * In this case, page_count still tracks the references, and should only
613  * be used through the normal accessor functions. The top bits of page->flags
614  * and page->virtual store page management information, but all other fields
615  * are unused and could be used privately, carefully. The management of this
616  * page is the responsibility of the one who allocated it, and those who have
617  * subsequently been given references to it.
618  *
619  * The other pages (we may call them "pagecache pages") are completely
620  * managed by the Linux memory manager: I/O, buffers, swapping etc.
621  * The following discussion applies only to them.
622  *
623  * A pagecache page contains an opaque `private' member, which belongs to the
624  * page's address_space. Usually, this is the address of a circular list of
625  * the page's disk buffers. PG_private must be set to tell the VM to call
626  * into the filesystem to release these pages.
627  *
628  * A page may belong to an inode's memory mapping. In this case, page->mapping
629  * is the pointer to the inode, and page->index is the file offset of the page,
630  * in units of PAGE_CACHE_SIZE.
631  *
632  * If pagecache pages are not associated with an inode, they are said to be
633  * anonymous pages. These may become associated with the swapcache, and in that
634  * case PG_swapcache is set, and page->private is an offset into the swapcache.
635  *
636  * In either case (swapcache or inode backed), the pagecache itself holds one
637  * reference to the page. Setting PG_private should also increment the
638  * refcount. The each user mapping also has a reference to the page.
639  *
640  * The pagecache pages are stored in a per-mapping radix tree, which is
641  * rooted at mapping->page_tree, and indexed by offset.
642  * Where 2.4 and early 2.6 kernels kept dirty/clean pages in per-address_space
643  * lists, we instead now tag pages as dirty/writeback in the radix tree.
644  *
645  * All pagecache pages may be subject to I/O:
646  * - inode pages may need to be read from disk,
647  * - inode pages which have been modified and are MAP_SHARED may need
648  *   to be written back to the inode on disk,
649  * - anonymous pages (including MAP_PRIVATE file mappings) which have been
650  *   modified may need to be swapped out to swap space and (later) to be read
651  *   back into memory.
652  */
653
654 /*
655  * The zone field is never updated after free_area_init_core()
656  * sets it, so none of the operations on it need to be atomic.
657  */
658
659 /* Page flags: | [SECTION] | [NODE] | ZONE | [LAST_CPUPID] | ... | FLAGS | */
660 #define SECTIONS_PGOFF          ((sizeof(unsigned long)*8) - SECTIONS_WIDTH)
661 #define NODES_PGOFF             (SECTIONS_PGOFF - NODES_WIDTH)
662 #define ZONES_PGOFF             (NODES_PGOFF - ZONES_WIDTH)
663 #define LAST_CPUPID_PGOFF       (ZONES_PGOFF - LAST_CPUPID_WIDTH)
664
665 /*
666  * Define the bit shifts to access each section.  For non-existent
667  * sections we define the shift as 0; that plus a 0 mask ensures
668  * the compiler will optimise away reference to them.
669  */
670 #define SECTIONS_PGSHIFT        (SECTIONS_PGOFF * (SECTIONS_WIDTH != 0))
671 #define NODES_PGSHIFT           (NODES_PGOFF * (NODES_WIDTH != 0))
672 #define ZONES_PGSHIFT           (ZONES_PGOFF * (ZONES_WIDTH != 0))
673 #define LAST_CPUPID_PGSHIFT     (LAST_CPUPID_PGOFF * (LAST_CPUPID_WIDTH != 0))
674
675 /* NODE:ZONE or SECTION:ZONE is used to ID a zone for the buddy allocator */
676 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
677 #define ZONEID_SHIFT            (SECTIONS_SHIFT + ZONES_SHIFT)
678 #define ZONEID_PGOFF            ((SECTIONS_PGOFF < ZONES_PGOFF)? \
679                                                 SECTIONS_PGOFF : ZONES_PGOFF)
680 #else
681 #define ZONEID_SHIFT            (NODES_SHIFT + ZONES_SHIFT)
682 #define ZONEID_PGOFF            ((NODES_PGOFF < ZONES_PGOFF)? \
683                                                 NODES_PGOFF : ZONES_PGOFF)
684 #endif
685
686 #define ZONEID_PGSHIFT          (ZONEID_PGOFF * (ZONEID_SHIFT != 0))
687
688 #if SECTIONS_WIDTH+NODES_WIDTH+ZONES_WIDTH > BITS_PER_LONG - NR_PAGEFLAGS
689 #error SECTIONS_WIDTH+NODES_WIDTH+ZONES_WIDTH > BITS_PER_LONG - NR_PAGEFLAGS
690 #endif
691
692 #define ZONES_MASK              ((1UL << ZONES_WIDTH) - 1)
693 #define NODES_MASK              ((1UL << NODES_WIDTH) - 1)
694 #define SECTIONS_MASK           ((1UL << SECTIONS_WIDTH) - 1)
695 #define LAST_CPUPID_MASK        ((1UL << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1)
696 #define ZONEID_MASK             ((1UL << ZONEID_SHIFT) - 1)
697
698 static inline enum zone_type page_zonenum(const struct page *page)
699 {
700         return (page->flags >> ZONES_PGSHIFT) & ZONES_MASK;
701 }
702
703 #if defined(CONFIG_SPARSEMEM) && !defined(CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP)
704 #define SECTION_IN_PAGE_FLAGS
705 #endif
706
707 /*
708  * The identification function is mainly used by the buddy allocator for
709  * determining if two pages could be buddies. We are not really identifying
710  * the zone since we could be using the section number id if we do not have
711  * node id available in page flags.
712  * We only guarantee that it will return the same value for two combinable
713  * pages in a zone.
714  */
715 static inline int page_zone_id(struct page *page)
716 {
717         return (page->flags >> ZONEID_PGSHIFT) & ZONEID_MASK;
718 }
719
720 static inline int zone_to_nid(struct zone *zone)
721 {
722 #ifdef CONFIG_NUMA
723         return zone->node;
724 #else
725         return 0;
726 #endif
727 }
728
729 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
730 extern int page_to_nid(const struct page *page);
731 #else
732 static inline int page_to_nid(const struct page *page)
733 {
734         return (page->flags >> NODES_PGSHIFT) & NODES_MASK;
735 }
736 #endif
737
738 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
739 static inline int cpu_pid_to_cpupid(int cpu, int pid)
740 {
741         return ((cpu & LAST__CPU_MASK) << LAST__PID_SHIFT) | (pid & LAST__PID_MASK);
742 }
743
744 static inline int cpupid_to_pid(int cpupid)
745 {
746         return cpupid & LAST__PID_MASK;
747 }
748
749 static inline int cpupid_to_cpu(int cpupid)
750 {
751         return (cpupid >> LAST__PID_SHIFT) & LAST__CPU_MASK;
752 }
753
754 static inline int cpupid_to_nid(int cpupid)
755 {
756         return cpu_to_node(cpupid_to_cpu(cpupid));
757 }
758
759 static inline bool cpupid_pid_unset(int cpupid)
760 {
761         return cpupid_to_pid(cpupid) == (-1 & LAST__PID_MASK);
762 }
763
764 static inline bool cpupid_cpu_unset(int cpupid)
765 {
766         return cpupid_to_cpu(cpupid) == (-1 & LAST__CPU_MASK);
767 }
768
769 static inline bool __cpupid_match_pid(pid_t task_pid, int cpupid)
770 {
771         return (task_pid & LAST__PID_MASK) == cpupid_to_pid(cpupid);
772 }
773
774 #define cpupid_match_pid(task, cpupid) __cpupid_match_pid(task->pid, cpupid)
775 #ifdef LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS
776 static inline int page_cpupid_xchg_last(struct page *page, int cpupid)
777 {
778         return xchg(&page->_last_cpupid, cpupid & LAST_CPUPID_MASK);
779 }
780
781 static inline int page_cpupid_last(struct page *page)
782 {
783         return page->_last_cpupid;
784 }
785 static inline void page_cpupid_reset_last(struct page *page)
786 {
787         page->_last_cpupid = -1 & LAST_CPUPID_MASK;
788 }
789 #else
790 static inline int page_cpupid_last(struct page *page)
791 {
792         return (page->flags >> LAST_CPUPID_PGSHIFT) & LAST_CPUPID_MASK;
793 }
794
795 extern int page_cpupid_xchg_last(struct page *page, int cpupid);
796
797 static inline void page_cpupid_reset_last(struct page *page)
798 {
799         int cpupid = (1 << LAST_CPUPID_SHIFT) - 1;
800
801         page->flags &= ~(LAST_CPUPID_MASK << LAST_CPUPID_PGSHIFT);
802         page->flags |= (cpupid & LAST_CPUPID_MASK) << LAST_CPUPID_PGSHIFT;
803 }
804 #endif /* LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS */
805 #else /* !CONFIG_NUMA_BALANCING */
806 static inline int page_cpupid_xchg_last(struct page *page, int cpupid)
807 {
808         return page_to_nid(page); /* XXX */
809 }
810
811 static inline int page_cpupid_last(struct page *page)
812 {
813         return page_to_nid(page); /* XXX */
814 }
815
816 static inline int cpupid_to_nid(int cpupid)
817 {
818         return -1;
819 }
820
821 static inline int cpupid_to_pid(int cpupid)
822 {
823         return -1;
824 }
825
826 static inline int cpupid_to_cpu(int cpupid)
827 {
828         return -1;
829 }
830
831 static inline int cpu_pid_to_cpupid(int nid, int pid)
832 {
833         return -1;
834 }
835
836 static inline bool cpupid_pid_unset(int cpupid)
837 {
838         return 1;
839 }
840
841 static inline void page_cpupid_reset_last(struct page *page)
842 {
843 }
844
845 static inline bool cpupid_match_pid(struct task_struct *task, int cpupid)
846 {
847         return false;
848 }
849 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
850
851 static inline struct zone *page_zone(const struct page *page)
852 {
853         return &NODE_DATA(page_to_nid(page))->node_zones[page_zonenum(page)];
854 }
855
856 #ifdef SECTION_IN_PAGE_FLAGS
857 static inline void set_page_section(struct page *page, unsigned long section)
858 {
859         page->flags &= ~(SECTIONS_MASK << SECTIONS_PGSHIFT);
860         page->flags |= (section & SECTIONS_MASK) << SECTIONS_PGSHIFT;
861 }
862
863 static inline unsigned long page_to_section(const struct page *page)
864 {
865         return (page->flags >> SECTIONS_PGSHIFT) & SECTIONS_MASK;
866 }
867 #endif
868
869 static inline void set_page_zone(struct page *page, enum zone_type zone)
870 {
871         page->flags &= ~(ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT);
872         page->flags |= (zone & ZONES_MASK) << ZONES_PGSHIFT;
873 }
874
875 static inline void set_page_node(struct page *page, unsigned long node)
876 {
877         page->flags &= ~(NODES_MASK << NODES_PGSHIFT);
878         page->flags |= (node & NODES_MASK) << NODES_PGSHIFT;
879 }
880
881 static inline void set_page_links(struct page *page, enum zone_type zone,
882         unsigned long node, unsigned long pfn)
883 {
884         set_page_zone(page, zone);
885         set_page_node(page, node);
886 #ifdef SECTION_IN_PAGE_FLAGS
887         set_page_section(page, pfn_to_section_nr(pfn));
888 #endif
889 }
890
891 #ifdef CONFIG_MEMCG
892 static inline struct mem_cgroup *page_memcg(struct page *page)
893 {
894         return page->mem_cgroup;
895 }
896
897 static inline void set_page_memcg(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
898 {
899         page->mem_cgroup = memcg;
900 }
901 #else
902 static inline struct mem_cgroup *page_memcg(struct page *page)
903 {
904         return NULL;
905 }
906
907 static inline void set_page_memcg(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
908 {
909 }
910 #endif
911
912 /*
913  * Some inline functions in vmstat.h depend on page_zone()
914  */
915 #include <linux/vmstat.h>
916
917 static __always_inline void *lowmem_page_address(const struct page *page)
918 {
919         return __va(PFN_PHYS(page_to_pfn(page)));
920 }
921
922 #if defined(CONFIG_HIGHMEM) && !defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
923 #define HASHED_PAGE_VIRTUAL
924 #endif
925
926 #if defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
927 static inline void *page_address(const struct page *page)
928 {
929         return page->virtual;
930 }
931 static inline void set_page_address(struct page *page, void *address)
932 {
933         page->virtual = address;
934 }
935 #define page_address_init()  do { } while(0)
936 #endif
937
938 #if defined(HASHED_PAGE_VIRTUAL)
939 void *page_address(const struct page *page);
940 void set_page_address(struct page *page, void *virtual);
941 void page_address_init(void);
942 #endif
943
944 #if !defined(HASHED_PAGE_VIRTUAL) && !defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
945 #define page_address(page) lowmem_page_address(page)
946 #define set_page_address(page, address)  do { } while(0)
947 #define page_address_init()  do { } while(0)
948 #endif
949
950 extern void *page_rmapping(struct page *page);
951 extern struct anon_vma *page_anon_vma(struct page *page);
952 extern struct address_space *page_mapping(struct page *page);
953
954 extern struct address_space *__page_file_mapping(struct page *);
955
956 static inline
957 struct address_space *page_file_mapping(struct page *page)
958 {
959         if (unlikely(PageSwapCache(page)))
960                 return __page_file_mapping(page);
961
962         return page->mapping;
963 }
964
965 /*
966  * Return the pagecache index of the passed page.  Regular pagecache pages
967  * use ->index whereas swapcache pages use ->private
968  */
969 static inline pgoff_t page_index(struct page *page)
970 {
971         if (unlikely(PageSwapCache(page)))
972                 return page_private(page);
973         return page->index;
974 }
975
976 extern pgoff_t __page_file_index(struct page *page);
977
978 /*
979  * Return the file index of the page. Regular pagecache pages use ->index
980  * whereas swapcache pages use swp_offset(->private)
981  */
982 static inline pgoff_t page_file_index(struct page *page)
983 {
984         if (unlikely(PageSwapCache(page)))
985                 return __page_file_index(page);
986
987         return page->index;
988 }
989
990 /*
991  * Return true if this page is mapped into pagetables.
992  */
993 static inline int page_mapped(struct page *page)
994 {
995         return atomic_read(&(page)->_mapcount) >= 0;
996 }
997
998 /*
999  * Return true only if the page has been allocated with
1000  * ALLOC_NO_WATERMARKS and the low watermark was not
1001  * met implying that the system is under some pressure.
1002  */
1003 static inline bool page_is_pfmemalloc(struct page *page)
1004 {
1005         /*
1006          * Page index cannot be this large so this must be
1007          * a pfmemalloc page.
1008          */
1009         return page->index == -1UL;
1010 }
1011
1012 /*
1013  * Only to be called by the page allocator on a freshly allocated
1014  * page.
1015  */
1016 static inline void set_page_pfmemalloc(struct page *page)
1017 {
1018         page->index = -1UL;
1019 }
1020
1021 static inline void clear_page_pfmemalloc(struct page *page)
1022 {
1023         page->index = 0;
1024 }
1025
1026 /*
1027  * Different kinds of faults, as returned by handle_mm_fault().
1028  * Used to decide whether a process gets delivered SIGBUS or
1029  * just gets major/minor fault counters bumped up.
1030  */
1031
1032 #define VM_FAULT_MINOR  0 /* For backwards compat. Remove me quickly. */
1033
1034 #define VM_FAULT_OOM    0x0001
1035 #define VM_FAULT_SIGBUS 0x0002
1036 #define VM_FAULT_MAJOR  0x0004
1037 #define VM_FAULT_WRITE  0x0008  /* Special case for get_user_pages */
1038 #define VM_FAULT_HWPOISON 0x0010        /* Hit poisoned small page */
1039 #define VM_FAULT_HWPOISON_LARGE 0x0020  /* Hit poisoned large page. Index encoded in upper bits */
1040 #define VM_FAULT_SIGSEGV 0x0040
1041
1042 #define VM_FAULT_NOPAGE 0x0100  /* ->fault installed the pte, not return page */
1043 #define VM_FAULT_LOCKED 0x0200  /* ->fault locked the returned page */
1044 #define VM_FAULT_RETRY  0x0400  /* ->fault blocked, must retry */
1045 #define VM_FAULT_FALLBACK 0x0800        /* huge page fault failed, fall back to small */
1046
1047 #define VM_FAULT_HWPOISON_LARGE_MASK 0xf000 /* encodes hpage index for large hwpoison */
1048
1049 #define VM_FAULT_ERROR  (VM_FAULT_OOM | VM_FAULT_SIGBUS | VM_FAULT_SIGSEGV | \
1050                          VM_FAULT_HWPOISON | VM_FAULT_HWPOISON_LARGE | \
1051                          VM_FAULT_FALLBACK)
1052
1053 /* Encode hstate index for a hwpoisoned large page */
1054 #define VM_FAULT_SET_HINDEX(x) ((x) << 12)
1055 #define VM_FAULT_GET_HINDEX(x) (((x) >> 12) & 0xf)
1056
1057 /*
1058  * Can be called by the pagefault handler when it gets a VM_FAULT_OOM.
1059  */
1060 extern void pagefault_out_of_memory(void);
1061
1062 #define offset_in_page(p)       ((unsigned long)(p) & ~PAGE_MASK)
1063
1064 /*
1065  * Flags passed to show_mem() and show_free_areas() to suppress output in
1066  * various contexts.
1067  */
1068 #define SHOW_MEM_FILTER_NODES           (0x0001u)       /* disallowed nodes */
1069
1070 extern void show_free_areas(unsigned int flags);
1071 extern bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid);
1072
1073 int shmem_zero_setup(struct vm_area_struct *);
1074 #ifdef CONFIG_SHMEM
1075 bool shmem_mapping(struct address_space *mapping);
1076 #else
1077 static inline bool shmem_mapping(struct address_space *mapping)
1078 {
1079         return false;
1080 }
1081 #endif
1082
1083 extern int can_do_mlock(void);
1084 extern int user_shm_lock(size_t, struct user_struct *);
1085 extern void user_shm_unlock(size_t, struct user_struct *);
1086
1087 /*
1088  * Parameter block passed down to zap_pte_range in exceptional cases.
1089  */
1090 struct zap_details {
1091         struct address_space *check_mapping;    /* Check page->mapping if set */
1092         pgoff_t first_index;                    /* Lowest page->index to unmap */
1093         pgoff_t last_index;                     /* Highest page->index to unmap */
1094 };
1095
1096 struct page *vm_normal_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1097                 pte_t pte);
1098
1099 int zap_vma_ptes(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1100                 unsigned long size);
1101 void zap_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1102                 unsigned long size, struct zap_details *);
1103 void unmap_vmas(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *start_vma,
1104                 unsigned long start, unsigned long end);
1105
1106 /**
1107  * mm_walk - callbacks for walk_page_range
1108  * @pmd_entry: if set, called for each non-empty PMD (3rd-level) entry
1109  *             this handler is required to be able to handle
1110  *             pmd_trans_huge() pmds.  They may simply choose to
1111  *             split_huge_page() instead of handling it explicitly.
1112  * @pte_entry: if set, called for each non-empty PTE (4th-level) entry
1113  * @pte_hole: if set, called for each hole at all levels
1114  * @hugetlb_entry: if set, called for each hugetlb entry
1115  * @test_walk: caller specific callback function to determine whether
1116  *             we walk over the current vma or not. A positive returned
1117  *             value means "do page table walk over the current vma,"
1118  *             and a negative one means "abort current page table walk
1119  *             right now." 0 means "skip the current vma."
1120  * @mm:        mm_struct representing the target process of page table walk
1121  * @vma:       vma currently walked (NULL if walking outside vmas)
1122  * @private:   private data for callbacks' usage
1123  *
1124  * (see the comment on walk_page_range() for more details)
1125  */
1126 struct mm_walk {
1127         int (*pmd_entry)(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
1128                          unsigned long next, struct mm_walk *walk);
1129         int (*pte_entry)(pte_t *pte, unsigned long addr,
1130                          unsigned long next, struct mm_walk *walk);
1131         int (*pte_hole)(unsigned long addr, unsigned long next,
1132                         struct mm_walk *walk);
1133         int (*hugetlb_entry)(pte_t *pte, unsigned long hmask,
1134                              unsigned long addr, unsigned long next,
1135                              struct mm_walk *walk);
1136         int (*test_walk)(unsigned long addr, unsigned long next,
1137                         struct mm_walk *walk);
1138         struct mm_struct *mm;
1139         struct vm_area_struct *vma;
1140         void *private;
1141 };
1142
1143 int walk_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
1144                 struct mm_walk *walk);
1145 int walk_page_vma(struct vm_area_struct *vma, struct mm_walk *walk);
1146 void free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb, unsigned long addr,
1147                 unsigned long end, unsigned long floor, unsigned long ceiling);
1148 int copy_page_range(struct mm_struct *dst, struct mm_struct *src,
1149                         struct vm_area_struct *vma);
1150 void unmap_mapping_range(struct address_space *mapping,
1151                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen, int even_cows);
1152 int follow_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1153         unsigned long *pfn);
1154 int follow_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1155                 unsigned int flags, unsigned long *prot, resource_size_t *phys);
1156 int generic_access_phys(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1157                         void *buf, int len, int write);
1158
1159 static inline void unmap_shared_mapping_range(struct address_space *mapping,
1160                 loff_t const holebegin, loff_t const holelen)
1161 {
1162         unmap_mapping_range(mapping, holebegin, holelen, 0);
1163 }
1164
1165 extern void truncate_pagecache(struct inode *inode, loff_t new);
1166 extern void truncate_setsize(struct inode *inode, loff_t newsize);
1167 void pagecache_isize_extended(struct inode *inode, loff_t from, loff_t to);
1168 void truncate_pagecache_range(struct inode *inode, loff_t offset, loff_t end);
1169 int truncate_inode_page(struct address_space *mapping, struct page *page);
1170 int generic_error_remove_page(struct address_space *mapping, struct page *page);
1171 int invalidate_inode_page(struct page *page);
1172
1173 #ifdef CONFIG_MMU
1174 extern int handle_mm_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
1175                         unsigned long address, unsigned int flags);
1176 extern int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1177                             unsigned long address, unsigned int fault_flags);
1178 #else
1179 static inline int handle_mm_fault(struct mm_struct *mm,
1180                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1181                         unsigned int flags)
1182 {
1183         /* should never happen if there's no MMU */
1184         BUG();
1185         return VM_FAULT_SIGBUS;
1186 }
1187 static inline int fixup_user_fault(struct task_struct *tsk,
1188                 struct mm_struct *mm, unsigned long address,
1189                 unsigned int fault_flags)
1190 {
1191         /* should never happen if there's no MMU */
1192         BUG();
1193         return -EFAULT;
1194 }
1195 #endif
1196
1197 extern int access_process_vm(struct task_struct *tsk, unsigned long addr, void *buf, int len, int write);
1198 extern int access_remote_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1199                 void *buf, int len, int write);
1200
1201 long __get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1202                       unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1203                       unsigned int foll_flags, struct page **pages,
1204                       struct vm_area_struct **vmas, int *nonblocking);
1205 long get_user_pages(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1206                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1207                     int write, int force, struct page **pages,
1208                     struct vm_area_struct **vmas);
1209 long get_user_pages_locked(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1210                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1211                     int write, int force, struct page **pages,
1212                     int *locked);
1213 long __get_user_pages_unlocked(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1214                                unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1215                                int write, int force, struct page **pages,
1216                                unsigned int gup_flags);
1217 long get_user_pages_unlocked(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm,
1218                     unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1219                     int write, int force, struct page **pages);
1220 int get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
1221                         struct page **pages);
1222
1223 /* Container for pinned pfns / pages */
1224 struct frame_vector {
1225         unsigned int nr_allocated;      /* Number of frames we have space for */
1226         unsigned int nr_frames; /* Number of frames stored in ptrs array */
1227         bool got_ref;           /* Did we pin pages by getting page ref? */
1228         bool is_pfns;           /* Does array contain pages or pfns? */
1229         void *ptrs[0];          /* Array of pinned pfns / pages. Use
1230                                  * pfns_vector_pages() or pfns_vector_pfns()
1231                                  * for access */
1232 };
1233
1234 struct frame_vector *frame_vector_create(unsigned int nr_frames);
1235 void frame_vector_destroy(struct frame_vector *vec);
1236 int get_vaddr_frames(unsigned long start, unsigned int nr_pfns,
1237                      bool write, bool force, struct frame_vector *vec);
1238 void put_vaddr_frames(struct frame_vector *vec);
1239 int frame_vector_to_pages(struct frame_vector *vec);
1240 void frame_vector_to_pfns(struct frame_vector *vec);
1241
1242 static inline unsigned int frame_vector_count(struct frame_vector *vec)
1243 {
1244         return vec->nr_frames;
1245 }
1246
1247 static inline struct page **frame_vector_pages(struct frame_vector *vec)
1248 {
1249         if (vec->is_pfns) {
1250                 int err = frame_vector_to_pages(vec);
1251
1252                 if (err)
1253                         return ERR_PTR(err);
1254         }
1255         return (struct page **)(vec->ptrs);
1256 }
1257
1258 static inline unsigned long *frame_vector_pfns(struct frame_vector *vec)
1259 {
1260         if (!vec->is_pfns)
1261                 frame_vector_to_pfns(vec);
1262         return (unsigned long *)(vec->ptrs);
1263 }
1264
1265 struct kvec;
1266 int get_kernel_pages(const struct kvec *iov, int nr_pages, int write,
1267                         struct page **pages);
1268 int get_kernel_page(unsigned long start, int write, struct page **pages);
1269 struct page *get_dump_page(unsigned long addr);
1270
1271 extern int try_to_release_page(struct page * page, gfp_t gfp_mask);
1272 extern void do_invalidatepage(struct page *page, unsigned int offset,
1273                               unsigned int length);
1274
1275 int __set_page_dirty_nobuffers(struct page *page);
1276 int __set_page_dirty_no_writeback(struct page *page);
1277 int redirty_page_for_writepage(struct writeback_control *wbc,
1278                                 struct page *page);
1279 void account_page_dirtied(struct page *page, struct address_space *mapping,
1280                           struct mem_cgroup *memcg);
1281 void account_page_cleaned(struct page *page, struct address_space *mapping,
1282                           struct mem_cgroup *memcg, struct bdi_writeback *wb);
1283 int set_page_dirty(struct page *page);
1284 int set_page_dirty_lock(struct page *page);
1285 void cancel_dirty_page(struct page *page);
1286 int clear_page_dirty_for_io(struct page *page);
1287
1288 int get_cmdline(struct task_struct *task, char *buffer, int buflen);
1289
1290 /* Is the vma a continuation of the stack vma above it? */
1291 static inline int vma_growsdown(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1292 {
1293         return vma && (vma->vm_end == addr) && (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN);
1294 }
1295
1296 static inline bool vma_is_anonymous(struct vm_area_struct *vma)
1297 {
1298         return !vma->vm_ops;
1299 }
1300
1301 static inline int stack_guard_page_start(struct vm_area_struct *vma,
1302                                              unsigned long addr)
1303 {
1304         return (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN) &&
1305                 (vma->vm_start == addr) &&
1306                 !vma_growsdown(vma->vm_prev, addr);
1307 }
1308
1309 /* Is the vma a continuation of the stack vma below it? */
1310 static inline int vma_growsup(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1311 {
1312         return vma && (vma->vm_start == addr) && (vma->vm_flags & VM_GROWSUP);
1313 }
1314
1315 static inline int stack_guard_page_end(struct vm_area_struct *vma,
1316                                            unsigned long addr)
1317 {
1318         return (vma->vm_flags & VM_GROWSUP) &&
1319                 (vma->vm_end == addr) &&
1320                 !vma_growsup(vma->vm_next, addr);
1321 }
1322
1323 extern struct task_struct *task_of_stack(struct task_struct *task,
1324                                 struct vm_area_struct *vma, bool in_group);
1325
1326 extern unsigned long move_page_tables(struct vm_area_struct *vma,
1327                 unsigned long old_addr, struct vm_area_struct *new_vma,
1328                 unsigned long new_addr, unsigned long len,
1329                 bool need_rmap_locks);
1330 extern unsigned long change_protection(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1331                               unsigned long end, pgprot_t newprot,
1332                               int dirty_accountable, int prot_numa);
1333 extern int mprotect_fixup(struct vm_area_struct *vma,
1334                           struct vm_area_struct **pprev, unsigned long start,
1335                           unsigned long end, unsigned long newflags);
1336
1337 /*
1338  * doesn't attempt to fault and will return short.
1339  */
1340 int __get_user_pages_fast(unsigned long start, int nr_pages, int write,
1341                           struct page **pages);
1342 /*
1343  * per-process(per-mm_struct) statistics.
1344  */
1345 static inline unsigned long get_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member)
1346 {
1347         long val = atomic_long_read(&mm->rss_stat.count[member]);
1348
1349 #ifdef SPLIT_RSS_COUNTING
1350         /*
1351          * counter is updated in asynchronous manner and may go to minus.
1352          * But it's never be expected number for users.
1353          */
1354         if (val < 0)
1355                 val = 0;
1356 #endif
1357         return (unsigned long)val;
1358 }
1359
1360 static inline void add_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member, long value)
1361 {
1362         atomic_long_add(value, &mm->rss_stat.count[member]);
1363 }
1364
1365 static inline void inc_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member)
1366 {
1367         atomic_long_inc(&mm->rss_stat.count[member]);
1368 }
1369
1370 static inline void dec_mm_counter(struct mm_struct *mm, int member)
1371 {
1372         atomic_long_dec(&mm->rss_stat.count[member]);
1373 }
1374
1375 /* Optimized variant when page is already known not to be PageAnon */
1376 static inline int mm_counter_file(struct page *page)
1377 {
1378         if (PageSwapBacked(page))
1379                 return MM_SHMEMPAGES;
1380         return MM_FILEPAGES;
1381 }
1382
1383 static inline int mm_counter(struct page *page)
1384 {
1385         if (PageAnon(page))
1386                 return MM_ANONPAGES;
1387         return mm_counter_file(page);
1388 }
1389
1390 static inline unsigned long get_mm_rss(struct mm_struct *mm)
1391 {
1392         return get_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES) +
1393                 get_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES) +
1394                 get_mm_counter(mm, MM_SHMEMPAGES);
1395 }
1396
1397 static inline unsigned long get_mm_hiwater_rss(struct mm_struct *mm)
1398 {
1399         return max(mm->hiwater_rss, get_mm_rss(mm));
1400 }
1401
1402 static inline unsigned long get_mm_hiwater_vm(struct mm_struct *mm)
1403 {
1404         return max(mm->hiwater_vm, mm->total_vm);
1405 }
1406
1407 static inline void update_hiwater_rss(struct mm_struct *mm)
1408 {
1409         unsigned long _rss = get_mm_rss(mm);
1410
1411         if ((mm)->hiwater_rss < _rss)
1412                 (mm)->hiwater_rss = _rss;
1413 }
1414
1415 static inline void update_hiwater_vm(struct mm_struct *mm)
1416 {
1417         if (mm->hiwater_vm < mm->total_vm)
1418                 mm->hiwater_vm = mm->total_vm;
1419 }
1420
1421 static inline void reset_mm_hiwater_rss(struct mm_struct *mm)
1422 {
1423         mm->hiwater_rss = get_mm_rss(mm);
1424 }
1425
1426 static inline void setmax_mm_hiwater_rss(unsigned long *maxrss,
1427                                          struct mm_struct *mm)
1428 {
1429         unsigned long hiwater_rss = get_mm_hiwater_rss(mm);
1430
1431         if (*maxrss < hiwater_rss)
1432                 *maxrss = hiwater_rss;
1433 }
1434
1435 #if defined(SPLIT_RSS_COUNTING)
1436 void sync_mm_rss(struct mm_struct *mm);
1437 #else
1438 static inline void sync_mm_rss(struct mm_struct *mm)
1439 {
1440 }
1441 #endif
1442
1443 int vma_wants_writenotify(struct vm_area_struct *vma);
1444
1445 extern pte_t *__get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1446                                spinlock_t **ptl);
1447 static inline pte_t *get_locked_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1448                                     spinlock_t **ptl)
1449 {
1450         pte_t *ptep;
1451         __cond_lock(*ptl, ptep = __get_locked_pte(mm, addr, ptl));
1452         return ptep;
1453 }
1454
1455 #ifdef __PAGETABLE_PUD_FOLDED
1456 static inline int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
1457                                                 unsigned long address)
1458 {
1459         return 0;
1460 }
1461 #else
1462 int __pud_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, unsigned long address);
1463 #endif
1464
1465 #if defined(__PAGETABLE_PMD_FOLDED) || !defined(CONFIG_MMU)
1466 static inline int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
1467                                                 unsigned long address)
1468 {
1469         return 0;
1470 }
1471
1472 static inline void mm_nr_pmds_init(struct mm_struct *mm) {}
1473
1474 static inline unsigned long mm_nr_pmds(struct mm_struct *mm)
1475 {
1476         return 0;
1477 }
1478
1479 static inline void mm_inc_nr_pmds(struct mm_struct *mm) {}
1480 static inline void mm_dec_nr_pmds(struct mm_struct *mm) {}
1481
1482 #else
1483 int __pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address);
1484
1485 static inline void mm_nr_pmds_init(struct mm_struct *mm)
1486 {
1487         atomic_long_set(&mm->nr_pmds, 0);
1488 }
1489
1490 static inline unsigned long mm_nr_pmds(struct mm_struct *mm)
1491 {
1492         return atomic_long_read(&mm->nr_pmds);
1493 }
1494
1495 static inline void mm_inc_nr_pmds(struct mm_struct *mm)
1496 {
1497         atomic_long_inc(&mm->nr_pmds);
1498 }
1499
1500 static inline void mm_dec_nr_pmds(struct mm_struct *mm)
1501 {
1502         atomic_long_dec(&mm->nr_pmds);
1503 }
1504 #endif
1505
1506 int __pte_alloc(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
1507                 pmd_t *pmd, unsigned long address);
1508 int __pte_alloc_kernel(pmd_t *pmd, unsigned long address);
1509
1510 /*
1511  * The following ifdef needed to get the 4level-fixup.h header to work.
1512  * Remove it when 4level-fixup.h has been removed.
1513  */
1514 #if defined(CONFIG_MMU) && !defined(__ARCH_HAS_4LEVEL_HACK)
1515 static inline pud_t *pud_alloc(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd, unsigned long address)
1516 {
1517         return (unlikely(pgd_none(*pgd)) && __pud_alloc(mm, pgd, address))?
1518                 NULL: pud_offset(pgd, address);
1519 }
1520
1521 static inline pmd_t *pmd_alloc(struct mm_struct *mm, pud_t *pud, unsigned long address)
1522 {
1523         return (unlikely(pud_none(*pud)) && __pmd_alloc(mm, pud, address))?
1524                 NULL: pmd_offset(pud, address);
1525 }
1526 #endif /* CONFIG_MMU && !__ARCH_HAS_4LEVEL_HACK */
1527
1528 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS
1529 #if ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
1530 void __init ptlock_cache_init(void);
1531 extern bool ptlock_alloc(struct page *page);
1532 extern void ptlock_free(struct page *page);
1533
1534 static inline spinlock_t *ptlock_ptr(struct page *page)
1535 {
1536         return page->ptl;
1537 }
1538 #else /* ALLOC_SPLIT_PTLOCKS */
1539 static inline void ptlock_cache_init(void)
1540 {
1541 }
1542
1543 static inline bool ptlock_alloc(struct page *page)
1544 {
1545         return true;
1546 }
1547
1548 static inline void ptlock_free(struct page *page)
1549 {
1550 }
1551
1552 static inline spinlock_t *ptlock_ptr(struct page *page)
1553 {
1554         return &page->ptl;
1555 }
1556 #endif /* ALLOC_SPLIT_PTLOCKS */
1557
1558 static inline spinlock_t *pte_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
1559 {
1560         return ptlock_ptr(pmd_page(*pmd));
1561 }
1562
1563 static inline bool ptlock_init(struct page *page)
1564 {
1565         /*
1566          * prep_new_page() initialize page->private (and therefore page->ptl)
1567          * with 0. Make sure nobody took it in use in between.
1568          *
1569          * It can happen if arch try to use slab for page table allocation:
1570          * slab code uses page->slab_cache, which share storage with page->ptl.
1571          */
1572         VM_BUG_ON_PAGE(*(unsigned long *)&page->ptl, page);
1573         if (!ptlock_alloc(page))
1574                 return false;
1575         spin_lock_init(ptlock_ptr(page));
1576         return true;
1577 }
1578
1579 /* Reset page->mapping so free_pages_check won't complain. */
1580 static inline void pte_lock_deinit(struct page *page)
1581 {
1582         page->mapping = NULL;
1583         ptlock_free(page);
1584 }
1585
1586 #else   /* !USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS */
1587 /*
1588  * We use mm->page_table_lock to guard all pagetable pages of the mm.
1589  */
1590 static inline spinlock_t *pte_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
1591 {
1592         return &mm->page_table_lock;
1593 }
1594 static inline void ptlock_cache_init(void) {}
1595 static inline bool ptlock_init(struct page *page) { return true; }
1596 static inline void pte_lock_deinit(struct page *page) {}
1597 #endif /* USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS */
1598
1599 static inline void pgtable_init(void)
1600 {
1601         ptlock_cache_init();
1602         pgtable_cache_init();
1603 }
1604
1605 static inline bool pgtable_page_ctor(struct page *page)
1606 {
1607         if (!ptlock_init(page))
1608                 return false;
1609         inc_zone_page_state(page, NR_PAGETABLE);
1610         return true;
1611 }
1612
1613 static inline void pgtable_page_dtor(struct page *page)
1614 {
1615         pte_lock_deinit(page);
1616         dec_zone_page_state(page, NR_PAGETABLE);
1617 }
1618
1619 #define pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, ptlp)     \
1620 ({                                                      \
1621         spinlock_t *__ptl = pte_lockptr(mm, pmd);       \
1622         pte_t *__pte = pte_offset_map(pmd, address);    \
1623         *(ptlp) = __ptl;                                \
1624         spin_lock(__ptl);                               \
1625         __pte;                                          \
1626 })
1627
1628 #define pte_unmap_unlock(pte, ptl)      do {            \
1629         spin_unlock(ptl);                               \
1630         pte_unmap(pte);                                 \
1631 } while (0)
1632
1633 #define pte_alloc_map(mm, vma, pmd, address)                            \
1634         ((unlikely(pmd_none(*(pmd))) && __pte_alloc(mm, vma,    \
1635                                                         pmd, address))? \
1636          NULL: pte_offset_map(pmd, address))
1637
1638 #define pte_alloc_map_lock(mm, pmd, address, ptlp)      \
1639         ((unlikely(pmd_none(*(pmd))) && __pte_alloc(mm, NULL,   \
1640                                                         pmd, address))? \
1641                 NULL: pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, ptlp))
1642
1643 #define pte_alloc_kernel(pmd, address)                  \
1644         ((unlikely(pmd_none(*(pmd))) && __pte_alloc_kernel(pmd, address))? \
1645                 NULL: pte_offset_kernel(pmd, address))
1646
1647 #if USE_SPLIT_PMD_PTLOCKS
1648
1649 static struct page *pmd_to_page(pmd_t *pmd)
1650 {
1651         unsigned long mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
1652         return virt_to_page((void *)((unsigned long) pmd & mask));
1653 }
1654
1655 static inline spinlock_t *pmd_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
1656 {
1657         return ptlock_ptr(pmd_to_page(pmd));
1658 }
1659
1660 static inline bool pgtable_pmd_page_ctor(struct page *page)
1661 {
1662 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1663         page->pmd_huge_pte = NULL;
1664 #endif
1665         return ptlock_init(page);
1666 }
1667
1668 static inline void pgtable_pmd_page_dtor(struct page *page)
1669 {
1670 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1671         VM_BUG_ON_PAGE(page->pmd_huge_pte, page);
1672 #endif
1673         ptlock_free(page);
1674 }
1675
1676 #define pmd_huge_pte(mm, pmd) (pmd_to_page(pmd)->pmd_huge_pte)
1677
1678 #else
1679
1680 static inline spinlock_t *pmd_lockptr(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
1681 {
1682         return &mm->page_table_lock;
1683 }
1684
1685 static inline bool pgtable_pmd_page_ctor(struct page *page) { return true; }
1686 static inline void pgtable_pmd_page_dtor(struct page *page) {}
1687
1688 #define pmd_huge_pte(mm, pmd) ((mm)->pmd_huge_pte)
1689
1690 #endif
1691
1692 static inline spinlock_t *pmd_lock(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd)
1693 {
1694         spinlock_t *ptl = pmd_lockptr(mm, pmd);
1695         spin_lock(ptl);
1696         return ptl;
1697 }
1698
1699 extern void free_area_init(unsigned long * zones_size);
1700 extern void free_area_init_node(int nid, unsigned long * zones_size,
1701                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long *zholes_size);
1702 extern void free_initmem(void);
1703
1704 /*
1705  * Free reserved pages within range [PAGE_ALIGN(start), end & PAGE_MASK)
1706  * into the buddy system. The freed pages will be poisoned with pattern
1707  * "poison" if it's within range [0, UCHAR_MAX].
1708  * Return pages freed into the buddy system.
1709  */
1710 extern unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end,
1711                                         int poison, char *s);
1712
1713 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
1714 /*
1715  * Free a highmem page into the buddy system, adjusting totalhigh_pages
1716  * and totalram_pages.
1717  */
1718 extern void free_highmem_page(struct page *page);
1719 #endif
1720
1721 extern void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count);
1722 extern void mem_init_print_info(const char *str);
1723
1724 extern void reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end);
1725
1726 /* Free the reserved page into the buddy system, so it gets managed. */
1727 static inline void __free_reserved_page(struct page *page)
1728 {
1729         ClearPageReserved(page);
1730         init_page_count(page);
1731         __free_page(page);
1732 }
1733
1734 static inline void free_reserved_page(struct page *page)
1735 {
1736         __free_reserved_page(page);
1737         adjust_managed_page_count(page, 1);
1738 }
1739
1740 static inline void mark_page_reserved(struct page *page)
1741 {
1742         SetPageReserved(page);
1743         adjust_managed_page_count(page, -1);
1744 }
1745
1746 /*
1747  * Default method to free all the __init memory into the buddy system.
1748  * The freed pages will be poisoned with pattern "poison" if it's within
1749  * range [0, UCHAR_MAX].
1750  * Return pages freed into the buddy system.
1751  */
1752 static inline unsigned long free_initmem_default(int poison)
1753 {
1754         extern char __init_begin[], __init_end[];
1755
1756         return free_reserved_area(&__init_begin, &__init_end,
1757                                   poison, "unused kernel");
1758 }
1759
1760 static inline unsigned long get_num_physpages(void)
1761 {
1762         int nid;
1763         unsigned long phys_pages = 0;
1764
1765         for_each_online_node(nid)
1766                 phys_pages += node_present_pages(nid);
1767
1768         return phys_pages;
1769 }
1770
1771 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1772 /*
1773  * With CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP set, an architecture may initialise its
1774  * zones, allocate the backing mem_map and account for memory holes in a more
1775  * architecture independent manner. This is a substitute for creating the
1776  * zone_sizes[] and zholes_size[] arrays and passing them to
1777  * free_area_init_node()
1778  *
1779  * An architecture is expected to register range of page frames backed by
1780  * physical memory with memblock_add[_node]() before calling
1781  * free_area_init_nodes() passing in the PFN each zone ends at. At a basic
1782  * usage, an architecture is expected to do something like
1783  *
1784  * unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES] = {max_dma, max_normal_pfn,
1785  *                                                       max_highmem_pfn};
1786  * for_each_valid_physical_page_range()
1787  *      memblock_add_node(base, size, nid)
1788  * free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
1789  *
1790  * free_bootmem_with_active_regions() calls free_bootmem_node() for each
1791  * registered physical page range.  Similarly
1792  * sparse_memory_present_with_active_regions() calls memory_present() for
1793  * each range when SPARSEMEM is enabled.
1794  *
1795  * See mm/page_alloc.c for more information on each function exposed by
1796  * CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP.
1797  */
1798 extern void free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn);
1799 unsigned long node_map_pfn_alignment(void);
1800 unsigned long __absent_pages_in_range(int nid, unsigned long start_pfn,
1801                                                 unsigned long end_pfn);
1802 extern unsigned long absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
1803                                                 unsigned long end_pfn);
1804 extern void get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
1805                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn);
1806 extern unsigned long find_min_pfn_with_active_regions(void);
1807 extern void free_bootmem_with_active_regions(int nid,
1808                                                 unsigned long max_low_pfn);
1809 extern void sparse_memory_present_with_active_regions(int nid);
1810
1811 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
1812
1813 #if !defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) && \
1814     !defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID)
1815 static inline int __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
1816                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1817 {
1818         return 0;
1819 }
1820 #else
1821 /* please see mm/page_alloc.c */
1822 extern int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn);
1823 /* there is a per-arch backend function. */
1824 extern int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
1825                                         struct mminit_pfnnid_cache *state);
1826 #endif
1827
1828 extern void set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve);
1829 extern void memmap_init_zone(unsigned long, int, unsigned long,
1830                                 unsigned long, enum memmap_context);
1831 extern void setup_per_zone_wmarks(void);
1832 extern int __meminit init_per_zone_wmark_min(void);
1833 extern void mem_init(void);
1834 extern void __init mmap_init(void);
1835 extern void show_mem(unsigned int flags);
1836 extern void si_meminfo(struct sysinfo * val);
1837 extern void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid);
1838
1839 extern __printf(3, 4)
1840 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1841                 const char *fmt, ...);
1842
1843 extern void setup_per_cpu_pageset(void);
1844
1845 extern void zone_pcp_update(struct zone *zone);
1846 extern void zone_pcp_reset(struct zone *zone);
1847
1848 /* page_alloc.c */
1849 extern int min_free_kbytes;
1850
1851 /* nommu.c */
1852 extern atomic_long_t mmap_pages_allocated;
1853 extern int nommu_shrink_inode_mappings(struct inode *, size_t, size_t);
1854
1855 /* interval_tree.c */
1856 void vma_interval_tree_insert(struct vm_area_struct *node,
1857                               struct rb_root *root);
1858 void vma_interval_tree_insert_after(struct vm_area_struct *node,
1859                                     struct vm_area_struct *prev,
1860                                     struct rb_root *root);
1861 void vma_interval_tree_remove(struct vm_area_struct *node,
1862                               struct rb_root *root);
1863 struct vm_area_struct *vma_interval_tree_iter_first(struct rb_root *root,
1864                                 unsigned long start, unsigned long last);
1865 struct vm_area_struct *vma_interval_tree_iter_next(struct vm_area_struct *node,
1866                                 unsigned long start, unsigned long last);
1867
1868 #define vma_interval_tree_foreach(vma, root, start, last)               \
1869         for (vma = vma_interval_tree_iter_first(root, start, last);     \
1870              vma; vma = vma_interval_tree_iter_next(vma, start, last))
1871
1872 void anon_vma_interval_tree_insert(struct anon_vma_chain *node,
1873                                    struct rb_root *root);
1874 void anon_vma_interval_tree_remove(struct anon_vma_chain *node,
1875                                    struct rb_root *root);
1876 struct anon_vma_chain *anon_vma_interval_tree_iter_first(
1877         struct rb_root *root, unsigned long start, unsigned long last);
1878 struct anon_vma_chain *anon_vma_interval_tree_iter_next(
1879         struct anon_vma_chain *node, unsigned long start, unsigned long last);
1880 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM_RB
1881 void anon_vma_interval_tree_verify(struct anon_vma_chain *node);
1882 #endif
1883
1884 #define anon_vma_interval_tree_foreach(avc, root, start, last)           \
1885         for (avc = anon_vma_interval_tree_iter_first(root, start, last); \
1886              avc; avc = anon_vma_interval_tree_iter_next(avc, start, last))
1887
1888 /* mmap.c */
1889 extern int __vm_enough_memory(struct mm_struct *mm, long pages, int cap_sys_admin);
1890 extern int vma_adjust(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1891         unsigned long end, pgoff_t pgoff, struct vm_area_struct *insert);
1892 extern struct vm_area_struct *vma_merge(struct mm_struct *,
1893         struct vm_area_struct *prev, unsigned long addr, unsigned long end,
1894         unsigned long vm_flags, struct anon_vma *, struct file *, pgoff_t,
1895         struct mempolicy *, struct vm_userfaultfd_ctx);
1896 extern struct anon_vma *find_mergeable_anon_vma(struct vm_area_struct *);
1897 extern int split_vma(struct mm_struct *,
1898         struct vm_area_struct *, unsigned long addr, int new_below);
1899 extern int insert_vm_struct(struct mm_struct *, struct vm_area_struct *);
1900 extern void __vma_link_rb(struct mm_struct *, struct vm_area_struct *,
1901         struct rb_node **, struct rb_node *);
1902 extern void unlink_file_vma(struct vm_area_struct *);
1903 extern struct vm_area_struct *copy_vma(struct vm_area_struct **,
1904         unsigned long addr, unsigned long len, pgoff_t pgoff,
1905         bool *need_rmap_locks);
1906 extern void exit_mmap(struct mm_struct *);
1907
1908 static inline int check_data_rlimit(unsigned long rlim,
1909                                     unsigned long new,
1910                                     unsigned long start,
1911                                     unsigned long end_data,
1912                                     unsigned long start_data)
1913 {
1914         if (rlim < RLIM_INFINITY) {
1915                 if (((new - start) + (end_data - start_data)) > rlim)
1916                         return -ENOSPC;
1917         }
1918
1919         return 0;
1920 }
1921
1922 extern int mm_take_all_locks(struct mm_struct *mm);
1923 extern void mm_drop_all_locks(struct mm_struct *mm);
1924
1925 extern void set_mm_exe_file(struct mm_struct *mm, struct file *new_exe_file);
1926 extern struct file *get_mm_exe_file(struct mm_struct *mm);
1927
1928 extern int may_expand_vm(struct mm_struct *mm, unsigned long npages);
1929 extern struct vm_area_struct *_install_special_mapping(struct mm_struct *mm,
1930                                    unsigned long addr, unsigned long len,
1931                                    unsigned long flags,
1932                                    const struct vm_special_mapping *spec);
1933 /* This is an obsolete alternative to _install_special_mapping. */
1934 extern int install_special_mapping(struct mm_struct *mm,
1935                                    unsigned long addr, unsigned long len,
1936                                    unsigned long flags, struct page **pages);
1937
1938 extern unsigned long get_unmapped_area(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
1939
1940 extern unsigned long mmap_region(struct file *file, unsigned long addr,
1941         unsigned long len, vm_flags_t vm_flags, unsigned long pgoff);
1942 extern unsigned long do_mmap(struct file *file, unsigned long addr,
1943         unsigned long len, unsigned long prot, unsigned long flags,
1944         vm_flags_t vm_flags, unsigned long pgoff, unsigned long *populate);
1945 extern int do_munmap(struct mm_struct *, unsigned long, size_t);
1946
1947 static inline unsigned long
1948 do_mmap_pgoff(struct file *file, unsigned long addr,
1949         unsigned long len, unsigned long prot, unsigned long flags,
1950         unsigned long pgoff, unsigned long *populate)
1951 {
1952         return do_mmap(file, addr, len, prot, flags, 0, pgoff, populate);
1953 }
1954
1955 #ifdef CONFIG_MMU
1956 extern int __mm_populate(unsigned long addr, unsigned long len,
1957                          int ignore_errors);
1958 static inline void mm_populate(unsigned long addr, unsigned long len)
1959 {
1960         /* Ignore errors */
1961         (void) __mm_populate(addr, len, 1);
1962 }
1963 #else
1964 static inline void mm_populate(unsigned long addr, unsigned long len) {}
1965 #endif
1966
1967 /* These take the mm semaphore themselves */
1968 extern unsigned long vm_brk(unsigned long, unsigned long);
1969 extern int vm_munmap(unsigned long, size_t);
1970 extern unsigned long vm_mmap(struct file *, unsigned long,
1971         unsigned long, unsigned long,
1972         unsigned long, unsigned long);
1973
1974 struct vm_unmapped_area_info {
1975 #define VM_UNMAPPED_AREA_TOPDOWN 1
1976         unsigned long flags;
1977         unsigned long length;
1978         unsigned long low_limit;
1979         unsigned long high_limit;
1980         unsigned long align_mask;
1981         unsigned long align_offset;
1982 };
1983
1984 extern unsigned long unmapped_area(struct vm_unmapped_area_info *info);
1985 extern unsigned long unmapped_area_topdown(struct vm_unmapped_area_info *info);
1986
1987 /*
1988  * Search for an unmapped address range.
1989  *
1990  * We are looking for a range that:
1991  * - does not intersect with any VMA;
1992  * - is contained within the [low_limit, high_limit) interval;
1993  * - is at least the desired size.
1994  * - satisfies (begin_addr & align_mask) == (align_offset & align_mask)
1995  */
1996 static inline unsigned long
1997 vm_unmapped_area(struct vm_unmapped_area_info *info)
1998 {
1999         if (info->flags & VM_UNMAPPED_AREA_TOPDOWN)
2000                 return unmapped_area_topdown(info);
2001         else
2002                 return unmapped_area(info);
2003 }
2004
2005 /* truncate.c */
2006 extern void truncate_inode_pages(struct address_space *, loff_t);
2007 extern void truncate_inode_pages_range(struct address_space *,
2008                                        loff_t lstart, loff_t lend);
2009 extern void truncate_inode_pages_final(struct address_space *);
2010
2011 /* generic vm_area_ops exported for stackable file systems */
2012 extern int filemap_fault(struct vm_area_struct *, struct vm_fault *);
2013 extern void filemap_map_pages(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf);
2014 extern int filemap_page_mkwrite(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf);
2015
2016 /* mm/page-writeback.c */
2017 int write_one_page(struct page *page, int wait);
2018 void task_dirty_inc(struct task_struct *tsk);
2019
2020 /* readahead.c */
2021 #define VM_MAX_READAHEAD        128     /* kbytes */
2022 #define VM_MIN_READAHEAD        16      /* kbytes (includes current page) */
2023
2024 int force_page_cache_readahead(struct address_space *mapping, struct file *filp,
2025                         pgoff_t offset, unsigned long nr_to_read);
2026
2027 void page_cache_sync_readahead(struct address_space *mapping,
2028                                struct file_ra_state *ra,
2029                                struct file *filp,
2030                                pgoff_t offset,
2031                                unsigned long size);
2032
2033 void page_cache_async_readahead(struct address_space *mapping,
2034                                 struct file_ra_state *ra,
2035                                 struct file *filp,
2036                                 struct page *pg,
2037                                 pgoff_t offset,
2038                                 unsigned long size);
2039
2040 /* Generic expand stack which grows the stack according to GROWS{UP,DOWN} */
2041 extern int expand_stack(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address);
2042
2043 /* CONFIG_STACK_GROWSUP still needs to to grow downwards at some places */
2044 extern int expand_downwards(struct vm_area_struct *vma,
2045                 unsigned long address);
2046 #if VM_GROWSUP
2047 extern int expand_upwards(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address);
2048 #else
2049   #define expand_upwards(vma, address) (0)
2050 #endif
2051
2052 /* Look up the first VMA which satisfies  addr < vm_end,  NULL if none. */
2053 extern struct vm_area_struct * find_vma(struct mm_struct * mm, unsigned long addr);
2054 extern struct vm_area_struct * find_vma_prev(struct mm_struct * mm, unsigned long addr,
2055                                              struct vm_area_struct **pprev);
2056
2057 /* Look up the first VMA which intersects the interval start_addr..end_addr-1,
2058    NULL if none.  Assume start_addr < end_addr. */
2059 static inline struct vm_area_struct * find_vma_intersection(struct mm_struct * mm, unsigned long start_addr, unsigned long end_addr)
2060 {
2061         struct vm_area_struct * vma = find_vma(mm,start_addr);
2062
2063         if (vma && end_addr <= vma->vm_start)
2064                 vma = NULL;
2065         return vma;
2066 }
2067
2068 static inline unsigned long vma_pages(struct vm_area_struct *vma)
2069 {
2070         return (vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
2071 }
2072
2073 /* Look up the first VMA which exactly match the interval vm_start ... vm_end */
2074 static inline struct vm_area_struct *find_exact_vma(struct mm_struct *mm,
2075                                 unsigned long vm_start, unsigned long vm_end)
2076 {
2077         struct vm_area_struct *vma = find_vma(mm, vm_start);
2078
2079         if (vma && (vma->vm_start != vm_start || vma->vm_end != vm_end))
2080                 vma = NULL;
2081
2082         return vma;
2083 }
2084
2085 #ifdef CONFIG_MMU
2086 pgprot_t vm_get_page_prot(unsigned long vm_flags);
2087 void vma_set_page_prot(struct vm_area_struct *vma);
2088 #else
2089 static inline pgprot_t vm_get_page_prot(unsigned long vm_flags)
2090 {
2091         return __pgprot(0);
2092 }
2093 static inline void vma_set_page_prot(struct vm_area_struct *vma)
2094 {
2095         vma->vm_page_prot = vm_get_page_prot(vma->vm_flags);
2096 }
2097 #endif
2098
2099 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2100 unsigned long change_prot_numa(struct vm_area_struct *vma,
2101                         unsigned long start, unsigned long end);
2102 #endif
2103
2104 struct vm_area_struct *find_extend_vma(struct mm_struct *, unsigned long addr);
2105 int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *, unsigned long addr,
2106                         unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t);
2107 int vm_insert_page(struct vm_area_struct *, unsigned long addr, struct page *);
2108 int vm_insert_pfn(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2109                         unsigned long pfn);
2110 int vm_insert_mixed(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
2111                         unsigned long pfn);
2112 int vm_iomap_memory(struct vm_area_struct *vma, phys_addr_t start, unsigned long len);
2113
2114
2115 struct page *follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
2116                               unsigned long address, unsigned int foll_flags,
2117                               unsigned int *page_mask);
2118
2119 static inline struct page *follow_page(struct vm_area_struct *vma,
2120                 unsigned long address, unsigned int foll_flags)
2121 {
2122         unsigned int unused_page_mask;
2123         return follow_page_mask(vma, address, foll_flags, &unused_page_mask);
2124 }
2125
2126 #define FOLL_WRITE      0x01    /* check pte is writable */
2127 #define FOLL_TOUCH      0x02    /* mark page accessed */
2128 #define FOLL_GET        0x04    /* do get_page on page */
2129 #define FOLL_DUMP       0x08    /* give error on hole if it would be zero */
2130 #define FOLL_FORCE      0x10    /* get_user_pages read/write w/o permission */
2131 #define FOLL_NOWAIT     0x20    /* if a disk transfer is needed, start the IO
2132                                  * and return without waiting upon it */
2133 #define FOLL_POPULATE   0x40    /* fault in page */
2134 #define FOLL_SPLIT      0x80    /* don't return transhuge pages, split them */
2135 #define FOLL_HWPOISON   0x100   /* check page is hwpoisoned */
2136 #define FOLL_NUMA       0x200   /* force NUMA hinting page fault */
2137 #define FOLL_MIGRATION  0x400   /* wait for page to replace migration entry */
2138 #define FOLL_TRIED      0x800   /* a retry, previous pass started an IO */
2139 #define FOLL_MLOCK      0x1000  /* lock present pages */
2140
2141 typedef int (*pte_fn_t)(pte_t *pte, pgtable_t token, unsigned long addr,
2142                         void *data);
2143 extern int apply_to_page_range(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
2144                                unsigned long size, pte_fn_t fn, void *data);
2145
2146 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2147 void vm_stat_account(struct mm_struct *, unsigned long, struct file *, long);
2148 #else
2149 static inline void vm_stat_account(struct mm_struct *mm,
2150                         unsigned long flags, struct file *file, long pages)
2151 {
2152         mm->total_vm += pages;
2153 }
2154 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2155
2156 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2157 extern bool _debug_pagealloc_enabled;
2158 extern void __kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable);
2159
2160 static inline bool debug_pagealloc_enabled(void)
2161 {
2162         return _debug_pagealloc_enabled;
2163 }
2164
2165 static inline void
2166 kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable)
2167 {
2168         if (!debug_pagealloc_enabled())
2169                 return;
2170
2171         __kernel_map_pages(page, numpages, enable);
2172 }
2173 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2174 extern bool kernel_page_present(struct page *page);
2175 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
2176 #else
2177 static inline void
2178 kernel_map_pages(struct page *page, int numpages, int enable) {}
2179 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2180 static inline bool kernel_page_present(struct page *page) { return true; }
2181 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
2182 #endif
2183
2184 #ifdef __HAVE_ARCH_GATE_AREA
2185 extern struct vm_area_struct *get_gate_vma(struct mm_struct *mm);
2186 extern int in_gate_area_no_mm(unsigned long addr);
2187 extern int in_gate_area(struct mm_struct *mm, unsigned long addr);
2188 #else
2189 static inline struct vm_area_struct *get_gate_vma(struct mm_struct *mm)
2190 {
2191         return NULL;
2192 }
2193 static inline int in_gate_area_no_mm(unsigned long addr) { return 0; }
2194 static inline int in_gate_area(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
2195 {
2196         return 0;
2197 }
2198 #endif  /* __HAVE_ARCH_GATE_AREA */
2199
2200 #ifdef CONFIG_SYSCTL
2201 extern int sysctl_drop_caches;
2202 int drop_caches_sysctl_handler(struct ctl_table *, int,
2203                                         void __user *, size_t *, loff_t *);
2204 #endif
2205
2206 void drop_slab(void);
2207 void drop_slab_node(int nid);
2208
2209 #ifndef CONFIG_MMU
2210 #define randomize_va_space 0
2211 #else
2212 extern int randomize_va_space;
2213 #endif
2214
2215 const char * arch_vma_name(struct vm_area_struct *vma);
2216 void print_vma_addr(char *prefix, unsigned long rip);
2217
2218 void sparse_mem_maps_populate_node(struct page **map_map,
2219                                    unsigned long pnum_begin,
2220                                    unsigned long pnum_end,
2221                                    unsigned long map_count,
2222                                    int nodeid);
2223
2224 struct page *sparse_mem_map_populate(unsigned long pnum, int nid);
2225 pgd_t *vmemmap_pgd_populate(unsigned long addr, int node);
2226 pud_t *vmemmap_pud_populate(pgd_t *pgd, unsigned long addr, int node);
2227 pmd_t *vmemmap_pmd_populate(pud_t *pud, unsigned long addr, int node);
2228 pte_t *vmemmap_pte_populate(pmd_t *pmd, unsigned long addr, int node);
2229 void *vmemmap_alloc_block(unsigned long size, int node);
2230 void *vmemmap_alloc_block_buf(unsigned long size, int node);
2231 void vmemmap_verify(pte_t *, int, unsigned long, unsigned long);
2232 int vmemmap_populate_basepages(unsigned long start, unsigned long end,
2233                                int node);
2234 int vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node);
2235 void vmemmap_populate_print_last(void);
2236 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2237 void vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end);
2238 #endif
2239 void register_page_bootmem_memmap(unsigned long section_nr, struct page *map,
2240                                   unsigned long size);
2241
2242 enum mf_flags {
2243         MF_COUNT_INCREASED = 1 << 0,
2244         MF_ACTION_REQUIRED = 1 << 1,
2245         MF_MUST_KILL = 1 << 2,
2246         MF_SOFT_OFFLINE = 1 << 3,
2247 };
2248 extern int memory_failure(unsigned long pfn, int trapno, int flags);
2249 extern void memory_failure_queue(unsigned long pfn, int trapno, int flags);
2250 extern int unpoison_memory(unsigned long pfn);
2251 extern int get_hwpoison_page(struct page *page);
2252 extern void put_hwpoison_page(struct page *page);
2253 extern int sysctl_memory_failure_early_kill;
2254 extern int sysctl_memory_failure_recovery;
2255 extern void shake_page(struct page *p, int access);
2256 extern atomic_long_t num_poisoned_pages;
2257 extern int soft_offline_page(struct page *page, int flags);
2258
2259
2260 /*
2261  * Error handlers for various types of pages.
2262  */
2263 enum mf_result {
2264         MF_IGNORED,     /* Error: cannot be handled */
2265         MF_FAILED,      /* Error: handling failed */
2266         MF_DELAYED,     /* Will be handled later */
2267         MF_RECOVERED,   /* Successfully recovered */
2268 };
2269
2270 enum mf_action_page_type {
2271         MF_MSG_KERNEL,
2272         MF_MSG_KERNEL_HIGH_ORDER,
2273         MF_MSG_SLAB,
2274         MF_MSG_DIFFERENT_COMPOUND,
2275         MF_MSG_POISONED_HUGE,
2276         MF_MSG_HUGE,
2277         MF_MSG_FREE_HUGE,
2278         MF_MSG_UNMAP_FAILED,
2279         MF_MSG_DIRTY_SWAPCACHE,
2280         MF_MSG_CLEAN_SWAPCACHE,
2281         MF_MSG_DIRTY_MLOCKED_LRU,
2282         MF_MSG_CLEAN_MLOCKED_LRU,
2283         MF_MSG_DIRTY_UNEVICTABLE_LRU,
2284         MF_MSG_CLEAN_UNEVICTABLE_LRU,
2285         MF_MSG_DIRTY_LRU,
2286         MF_MSG_CLEAN_LRU,
2287         MF_MSG_TRUNCATED_LRU,
2288         MF_MSG_BUDDY,
2289         MF_MSG_BUDDY_2ND,
2290         MF_MSG_UNKNOWN,
2291 };
2292
2293 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) || defined(CONFIG_HUGETLBFS)
2294 extern void clear_huge_page(struct page *page,
2295                             unsigned long addr,
2296                             unsigned int pages_per_huge_page);
2297 extern void copy_user_huge_page(struct page *dst, struct page *src,
2298                                 unsigned long addr, struct vm_area_struct *vma,
2299                                 unsigned int pages_per_huge_page);
2300 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE || CONFIG_HUGETLBFS */
2301
2302 extern struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
2303 extern struct page_ext_operations page_poisoning_ops;
2304
2305 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2306 extern unsigned int _debug_guardpage_minorder;
2307 extern bool _debug_guardpage_enabled;
2308
2309 static inline unsigned int debug_guardpage_minorder(void)
2310 {
2311         return _debug_guardpage_minorder;
2312 }
2313
2314 static inline bool debug_guardpage_enabled(void)
2315 {
2316         return _debug_guardpage_enabled;
2317 }
2318
2319 static inline bool page_is_guard(struct page *page)
2320 {
2321         struct page_ext *page_ext;
2322
2323         if (!debug_guardpage_enabled())
2324                 return false;
2325
2326         page_ext = lookup_page_ext(page);
2327         return test_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
2328 }
2329 #else
2330 static inline unsigned int debug_guardpage_minorder(void) { return 0; }
2331 static inline bool debug_guardpage_enabled(void) { return false; }
2332 static inline bool page_is_guard(struct page *page) { return false; }
2333 #endif /* CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC */
2334
2335 #if MAX_NUMNODES > 1
2336 void __init setup_nr_node_ids(void);
2337 #else
2338 static inline void setup_nr_node_ids(void) {}
2339 #endif
2340
2341 #endif /* __KERNEL__ */
2342 #endif /* _LINUX_MM_H */