include/linux/hugetlb.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _LINUX_HUGETLB_H
   3 #define _LINUX_HUGETLB_H
   4
   5 #include <linux/mm.h>
   6 #include <linux/mm_types.h>
   7 #include <linux/mmdebug.h>
   8 #include <linux/fs.h>
   9 #include <linux/hugetlb_inline.h>
  10 #include <linux/cgroup.h>
  11 #include <linux/page_ref.h>
  12 #include <linux/list.h>
  13 #include <linux/kref.h>
  14 #include <linux/pgtable.h>
  15 #include <linux/gfp.h>
  16 #include <linux/userfaultfd_k.h>
  17
  18 struct ctl_table;
  19 struct user_struct;
  20 struct mmu_gather;
  21 struct node;
  22
  23 #ifndef CONFIG_ARCH_HAS_HUGEPD
  24 typedef struct { unsigned long pd; } hugepd_t;
  25 #define is_hugepd(hugepd) (0)
  26 #define __hugepd(x) ((hugepd_t) { (x) })
  27 #endif
  28
  29 void free_huge_folio(struct folio *folio);
  30
  31 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  32
  33 #include <linux/pagemap.h>
  34 #include <linux/shm.h>
  35 #include <asm/tlbflush.h>
  36
  37 /*
  38  * For HugeTLB page, there are more metadata to save in the struct page. But
  39  * the head struct page cannot meet our needs, so we have to abuse other tail
  40  * struct page to store the metadata.
  41  */
  42 #define __NR_USED_SUBPAGE 3
  43
  44 struct hugepage_subpool {
  45         spinlock_t lock;
  46         long count;
  47         long max_hpages;        /* Maximum huge pages or -1 if no maximum. */
  48         long used_hpages;       /* Used count against maximum, includes */
  49                                 /* both allocated and reserved pages. */
  50         struct hstate *hstate;
  51         long min_hpages;        /* Minimum huge pages or -1 if no minimum. */
  52         long rsv_hpages;        /* Pages reserved against global pool to */
  53                                 /* satisfy minimum size. */
  54 };
  55
  56 struct resv_map {
  57         struct kref refs;
  58         spinlock_t lock;
  59         struct list_head regions;
  60         long adds_in_progress;
  61         struct list_head region_cache;
  62         long region_cache_count;
  63         struct rw_semaphore rw_sema;
  64 #ifdef CONFIG_CGROUP_HUGETLB
  65         /*
  66          * On private mappings, the counter to uncharge reservations is stored
  67          * here. If these fields are 0, then either the mapping is shared, or
  68          * cgroup accounting is disabled for this resv_map.
  69          */
  70         struct page_counter *reservation_counter;
  71         unsigned long pages_per_hpage;
  72         struct cgroup_subsys_state *css;
  73 #endif
  74 };
  75
  76 /*
  77  * Region tracking -- allows tracking of reservations and instantiated pages
  78  *                    across the pages in a mapping.
  79  *
  80  * The region data structures are embedded into a resv_map and protected
  81  * by a resv_map's lock.  The set of regions within the resv_map represent
  82  * reservations for huge pages, or huge pages that have already been
  83  * instantiated within the map.  The from and to elements are huge page
  84  * indices into the associated mapping.  from indicates the starting index
  85  * of the region.  to represents the first index past the end of  the region.
  86  *
  87  * For example, a file region structure with from == 0 and to == 4 represents
  88  * four huge pages in a mapping.  It is important to note that the to element
  89  * represents the first element past the end of the region. This is used in
  90  * arithmetic as 4(to) - 0(from) = 4 huge pages in the region.
  91  *
  92  * Interval notation of the form [from, to) will be used to indicate that
  93  * the endpoint from is inclusive and to is exclusive.
  94  */
  95 struct file_region {
  96         struct list_head link;
  97         long from;
  98         long to;
  99 #ifdef CONFIG_CGROUP_HUGETLB
 100         /*
 101          * On shared mappings, each reserved region appears as a struct
 102          * file_region in resv_map. These fields hold the info needed to
 103          * uncharge each reservation.
 104          */
 105         struct page_counter *reservation_counter;
 106         struct cgroup_subsys_state *css;
 107 #endif
 108 };
 109
 110 struct hugetlb_vma_lock {
 111         struct kref refs;
 112         struct rw_semaphore rw_sema;
 113         struct vm_area_struct *vma;
 114 };
 115
 116 extern struct resv_map *resv_map_alloc(void);
 117 void resv_map_release(struct kref *ref);
 118
 119 extern spinlock_t hugetlb_lock;
 120 extern int hugetlb_max_hstate __read_mostly;
 121 #define for_each_hstate(h) \
 122         for ((h) = hstates; (h) < &hstates[hugetlb_max_hstate]; (h)++)
 123
 124 struct hugepage_subpool *hugepage_new_subpool(struct hstate *h, long max_hpages,
 125                                                 long min_hpages);
 126 void hugepage_put_subpool(struct hugepage_subpool *spool);
 127
 128 void hugetlb_dup_vma_private(struct vm_area_struct *vma);
 129 void clear_vma_resv_huge_pages(struct vm_area_struct *vma);
 130 int move_hugetlb_page_tables(struct vm_area_struct *vma,
 131                              struct vm_area_struct *new_vma,
 132                              unsigned long old_addr, unsigned long new_addr,
 133                              unsigned long len);
 134 int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *, struct mm_struct *,
 135                             struct vm_area_struct *, struct vm_area_struct *);
 136 struct page *hugetlb_follow_page_mask(struct vm_area_struct *vma,
 137                                       unsigned long address, unsigned int flags,
 138                                       unsigned int *page_mask);
 139 void unmap_hugepage_range(struct vm_area_struct *,
 140                           unsigned long, unsigned long, struct page *,
 141                           zap_flags_t);
 142 void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb,
 143                           struct vm_area_struct *vma,
 144                           unsigned long start, unsigned long end,
 145                           struct page *ref_page, zap_flags_t zap_flags);
 146 void hugetlb_report_meminfo(struct seq_file *);
 147 int hugetlb_report_node_meminfo(char *buf, int len, int nid);
 148 void hugetlb_show_meminfo_node(int nid);
 149 unsigned long hugetlb_total_pages(void);
 150 vm_fault_t hugetlb_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
 151                         unsigned long address, unsigned int flags);
 152 #ifdef CONFIG_USERFAULTFD
 153 int hugetlb_mfill_atomic_pte(pte_t *dst_pte,
 154                              struct vm_area_struct *dst_vma,
 155                              unsigned long dst_addr,
 156                              unsigned long src_addr,
 157                              uffd_flags_t flags,
 158                              struct folio **foliop);
 159 #endif /* CONFIG_USERFAULTFD */
 160 bool hugetlb_reserve_pages(struct inode *inode, long from, long to,
 161                                                 struct vm_area_struct *vma,
 162                                                 vm_flags_t vm_flags);
 163 long hugetlb_unreserve_pages(struct inode *inode, long start, long end,
 164                                                 long freed);
 165 bool isolate_hugetlb(struct folio *folio, struct list_head *list);
 166 int get_hwpoison_hugetlb_folio(struct folio *folio, bool *hugetlb, bool unpoison);
 167 int get_huge_page_for_hwpoison(unsigned long pfn, int flags,
 168                                 bool *migratable_cleared);
 169 void folio_putback_active_hugetlb(struct folio *folio);
 170 void move_hugetlb_state(struct folio *old_folio, struct folio *new_folio, int reason);
 171 void hugetlb_fix_reserve_counts(struct inode *inode);
 172 extern struct mutex *hugetlb_fault_mutex_table;
 173 u32 hugetlb_fault_mutex_hash(struct address_space *mapping, pgoff_t idx);
 174
 175 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
 176                       unsigned long addr, pud_t *pud);
 177
 178 struct address_space *hugetlb_page_mapping_lock_write(struct page *hpage);
 179
 180 extern int sysctl_hugetlb_shm_group;
 181 extern struct list_head huge_boot_pages[MAX_NUMNODES];
 182
 183 /* arch callbacks */
 184
 185 #ifndef CONFIG_HIGHPTE
 186 /*
 187  * pte_offset_huge() and pte_alloc_huge() are helpers for those architectures
 188  * which may go down to the lowest PTE level in their huge_pte_offset() and
 189  * huge_pte_alloc(): to avoid reliance on pte_offset_map() without pte_unmap().
 190  */
 191 static inline pte_t *pte_offset_huge(pmd_t *pmd, unsigned long address)
 192 {
 193         return pte_offset_kernel(pmd, address);
 194 }
 195 static inline pte_t *pte_alloc_huge(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 196                                     unsigned long address)
 197 {
 198         return pte_alloc(mm, pmd) ? NULL : pte_offset_huge(pmd, address);
 199 }
 200 #endif
 201
 202 pte_t *huge_pte_alloc(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
 203                         unsigned long addr, unsigned long sz);
 204 /*
 205  * huge_pte_offset(): Walk the hugetlb pgtable until the last level PTE.
 206  * Returns the pte_t* if found, or NULL if the address is not mapped.
 207  *
 208  * IMPORTANT: we should normally not directly call this function, instead
 209  * this is only a common interface to implement arch-specific
 210  * walker. Please use hugetlb_walk() instead, because that will attempt to
 211  * verify the locking for you.
 212  *
 213  * Since this function will walk all the pgtable pages (including not only
 214  * high-level pgtable page, but also PUD entry that can be unshared
 215  * concurrently for VM_SHARED), the caller of this function should be
 216  * responsible of its thread safety.  One can follow this rule:
 217  *
 218  *  (1) For private mappings: pmd unsharing is not possible, so holding the
 219  *      mmap_lock for either read or write is sufficient. Most callers
 220  *      already hold the mmap_lock, so normally, no special action is
 221  *      required.
 222  *
 223  *  (2) For shared mappings: pmd unsharing is possible (so the PUD-ranged
 224  *      pgtable page can go away from under us!  It can be done by a pmd
 225  *      unshare with a follow up munmap() on the other process), then we
 226  *      need either:
 227  *
 228  *     (2.1) hugetlb vma lock read or write held, to make sure pmd unshare
 229  *           won't happen upon the range (it also makes sure the pte_t we
 230  *           read is the right and stable one), or,
 231  *
 232  *     (2.2) hugetlb mapping i_mmap_rwsem lock held read or write, to make
 233  *           sure even if unshare happened the racy unmap() will wait until
 234  *           i_mmap_rwsem is released.
 235  *
 236  * Option (2.1) is the safest, which guarantees pte stability from pmd
 237  * sharing pov, until the vma lock released.  Option (2.2) doesn't protect
 238  * a concurrent pmd unshare, but it makes sure the pgtable page is safe to
 239  * access.
 240  */
 241 pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm,
 242                        unsigned long addr, unsigned long sz);
 243 unsigned long hugetlb_mask_last_page(struct hstate *h);
 244 int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
 245                                 unsigned long addr, pte_t *ptep);
 246 void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
 247                                 unsigned long *start, unsigned long *end);
 248
 249 extern void __hugetlb_zap_begin(struct vm_area_struct *vma,
 250                                 unsigned long *begin, unsigned long *end);
 251 extern void __hugetlb_zap_end(struct vm_area_struct *vma,
 252                               struct zap_details *details);
 253
 254 static inline void hugetlb_zap_begin(struct vm_area_struct *vma,
 255                                      unsigned long *start, unsigned long *end)
 256 {
 257         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 258                 __hugetlb_zap_begin(vma, start, end);
 259 }
 260
 261 static inline void hugetlb_zap_end(struct vm_area_struct *vma,
 262                                    struct zap_details *details)
 263 {
 264         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 265                 __hugetlb_zap_end(vma, details);
 266 }
 267
 268 void hugetlb_vma_lock_read(struct vm_area_struct *vma);
 269 void hugetlb_vma_unlock_read(struct vm_area_struct *vma);
 270 void hugetlb_vma_lock_write(struct vm_area_struct *vma);
 271 void hugetlb_vma_unlock_write(struct vm_area_struct *vma);
 272 int hugetlb_vma_trylock_write(struct vm_area_struct *vma);
 273 void hugetlb_vma_assert_locked(struct vm_area_struct *vma);
 274 void hugetlb_vma_lock_release(struct kref *kref);
 275
 276 int pmd_huge(pmd_t pmd);
 277 int pud_huge(pud_t pud);
 278 long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
 279                 unsigned long address, unsigned long end, pgprot_t newprot,
 280                 unsigned long cp_flags);
 281
 282 bool is_hugetlb_entry_migration(pte_t pte);
 283 bool is_hugetlb_entry_hwpoisoned(pte_t pte);
 284 void hugetlb_unshare_all_pmds(struct vm_area_struct *vma);
 285
 286 #else /* !CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 287
 288 static inline void hugetlb_dup_vma_private(struct vm_area_struct *vma)
 289 {
 290 }
 291
 292 static inline void clear_vma_resv_huge_pages(struct vm_area_struct *vma)
 293 {
 294 }
 295
 296 static inline unsigned long hugetlb_total_pages(void)
 297 {
 298         return 0;
 299 }
 300
 301 static inline struct address_space *hugetlb_page_mapping_lock_write(
 302                                                         struct page *hpage)
 303 {
 304         return NULL;
 305 }
 306
 307 static inline int huge_pmd_unshare(struct mm_struct *mm,
 308                                         struct vm_area_struct *vma,
 309                                         unsigned long addr, pte_t *ptep)
 310 {
 311         return 0;
 312 }
 313
 314 static inline void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(
 315                                 struct vm_area_struct *vma,
 316                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
 317 {
 318 }
 319
 320 static inline void hugetlb_zap_begin(
 321                                 struct vm_area_struct *vma,
 322                                 unsigned long *start, unsigned long *end)
 323 {
 324 }
 325
 326 static inline void hugetlb_zap_end(
 327                                 struct vm_area_struct *vma,
 328                                 struct zap_details *details)
 329 {
 330 }
 331
 332 static inline struct page *hugetlb_follow_page_mask(
 333     struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, unsigned int flags,
 334     unsigned int *page_mask)
 335 {
 336         BUILD_BUG(); /* should never be compiled in if !CONFIG_HUGETLB_PAGE*/
 337 }
 338
 339 static inline int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *dst,
 340                                           struct mm_struct *src,
 341                                           struct vm_area_struct *dst_vma,
 342                                           struct vm_area_struct *src_vma)
 343 {
 344         BUG();
 345         return 0;
 346 }
 347
 348 static inline int move_hugetlb_page_tables(struct vm_area_struct *vma,
 349                                            struct vm_area_struct *new_vma,
 350                                            unsigned long old_addr,
 351                                            unsigned long new_addr,
 352                                            unsigned long len)
 353 {
 354         BUG();
 355         return 0;
 356 }
 357
 358 static inline void hugetlb_report_meminfo(struct seq_file *m)
 359 {
 360 }
 361
 362 static inline int hugetlb_report_node_meminfo(char *buf, int len, int nid)
 363 {
 364         return 0;
 365 }
 366
 367 static inline void hugetlb_show_meminfo_node(int nid)
 368 {
 369 }
 370
 371 static inline int prepare_hugepage_range(struct file *file,
 372                                 unsigned long addr, unsigned long len)
 373 {
 374         return -EINVAL;
 375 }
 376
 377 static inline void hugetlb_vma_lock_read(struct vm_area_struct *vma)
 378 {
 379 }
 380
 381 static inline void hugetlb_vma_unlock_read(struct vm_area_struct *vma)
 382 {
 383 }
 384
 385 static inline void hugetlb_vma_lock_write(struct vm_area_struct *vma)
 386 {
 387 }
 388
 389 static inline void hugetlb_vma_unlock_write(struct vm_area_struct *vma)
 390 {
 391 }
 392
 393 static inline int hugetlb_vma_trylock_write(struct vm_area_struct *vma)
 394 {
 395         return 1;
 396 }
 397
 398 static inline void hugetlb_vma_assert_locked(struct vm_area_struct *vma)
 399 {
 400 }
 401
 402 static inline int pmd_huge(pmd_t pmd)
 403 {
 404         return 0;
 405 }
 406
 407 static inline int pud_huge(pud_t pud)
 408 {
 409         return 0;
 410 }
 411
 412 static inline int is_hugepage_only_range(struct mm_struct *mm,
 413                                         unsigned long addr, unsigned long len)
 414 {
 415         return 0;
 416 }
 417
 418 static inline void hugetlb_free_pgd_range(struct mmu_gather *tlb,
 419                                 unsigned long addr, unsigned long end,
 420                                 unsigned long floor, unsigned long ceiling)
 421 {
 422         BUG();
 423 }
 424
 425 #ifdef CONFIG_USERFAULTFD
 426 static inline int hugetlb_mfill_atomic_pte(pte_t *dst_pte,
 427                                            struct vm_area_struct *dst_vma,
 428                                            unsigned long dst_addr,
 429                                            unsigned long src_addr,
 430                                            uffd_flags_t flags,
 431                                            struct folio **foliop)
 432 {
 433         BUG();
 434         return 0;
 435 }
 436 #endif /* CONFIG_USERFAULTFD */
 437
 438 static inline pte_t *huge_pte_offset(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 439                                         unsigned long sz)
 440 {
 441         return NULL;
 442 }
 443
 444 static inline bool isolate_hugetlb(struct folio *folio, struct list_head *list)
 445 {
 446         return false;
 447 }
 448
 449 static inline int get_hwpoison_hugetlb_folio(struct folio *folio, bool *hugetlb, bool unpoison)
 450 {
 451         return 0;
 452 }
 453
 454 static inline int get_huge_page_for_hwpoison(unsigned long pfn, int flags,
 455                                         bool *migratable_cleared)
 456 {
 457         return 0;
 458 }
 459
 460 static inline void folio_putback_active_hugetlb(struct folio *folio)
 461 {
 462 }
 463
 464 static inline void move_hugetlb_state(struct folio *old_folio,
 465                                         struct folio *new_folio, int reason)
 466 {
 467 }
 468
 469 static inline long hugetlb_change_protection(
 470                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 471                         unsigned long end, pgprot_t newprot,
 472                         unsigned long cp_flags)
 473 {
 474         return 0;
 475 }
 476
 477 static inline void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb,
 478                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
 479                         unsigned long end, struct page *ref_page,
 480                         zap_flags_t zap_flags)
 481 {
 482         BUG();
 483 }
 484
 485 static inline vm_fault_t hugetlb_fault(struct mm_struct *mm,
 486                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 487                         unsigned int flags)
 488 {
 489         BUG();
 490         return 0;
 491 }
 492
 493 static inline void hugetlb_unshare_all_pmds(struct vm_area_struct *vma) { }
 494
 495 #endif /* !CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 496 /*
 497  * hugepages at page global directory. If arch support
 498  * hugepages at pgd level, they need to define this.
 499  */
 500 #ifndef pgd_huge
 501 #define pgd_huge(x)     0
 502 #endif
 503 #ifndef p4d_huge
 504 #define p4d_huge(x)     0
 505 #endif
 506
 507 #ifndef pgd_write
 508 static inline int pgd_write(pgd_t pgd)
 509 {
 510         BUG();
 511         return 0;
 512 }
 513 #endif
 514
 515 #define HUGETLB_ANON_FILE "anon_hugepage"
 516
 517 enum {
 518         /*
 519          * The file will be used as an shm file so shmfs accounting rules
 520          * apply
 521          */
 522         HUGETLB_SHMFS_INODE     = 1,
 523         /*
 524          * The file is being created on the internal vfs mount and shmfs
 525          * accounting rules do not apply
 526          */
 527         HUGETLB_ANONHUGE_INODE  = 2,
 528 };
 529
 530 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
 531 struct hugetlbfs_sb_info {
 532         long    max_inodes;   /* inodes allowed */
 533         long    free_inodes;  /* inodes free */
 534         spinlock_t      stat_lock;
 535         struct hstate *hstate;
 536         struct hugepage_subpool *spool;
 537         kuid_t  uid;
 538         kgid_t  gid;
 539         umode_t mode;
 540 };
 541
 542 static inline struct hugetlbfs_sb_info *HUGETLBFS_SB(struct super_block *sb)
 543 {
 544         return sb->s_fs_info;
 545 }
 546
 547 struct hugetlbfs_inode_info {
 548         struct inode vfs_inode;
 549         unsigned int seals;
 550 };
 551
 552 static inline struct hugetlbfs_inode_info *HUGETLBFS_I(struct inode *inode)
 553 {
 554         return container_of(inode, struct hugetlbfs_inode_info, vfs_inode);
 555 }
 556
 557 extern const struct file_operations hugetlbfs_file_operations;
 558 extern const struct vm_operations_struct hugetlb_vm_ops;
 559 struct file *hugetlb_file_setup(const char *name, size_t size, vm_flags_t acct,
 560                                 int creat_flags, int page_size_log);
 561
 562 static inline bool is_file_hugepages(struct file *file)
 563 {
 564         if (file->f_op == &hugetlbfs_file_operations)
 565                 return true;
 566
 567         return is_file_shm_hugepages(file);
 568 }
 569
 570 static inline struct hstate *hstate_inode(struct inode *i)
 571 {
 572         return HUGETLBFS_SB(i->i_sb)->hstate;
 573 }
 574 #else /* !CONFIG_HUGETLBFS */
 575
 576 #define is_file_hugepages(file)                 false
 577 static inline struct file *
 578 hugetlb_file_setup(const char *name, size_t size, vm_flags_t acctflag,
 579                 int creat_flags, int page_size_log)
 580 {
 581         return ERR_PTR(-ENOSYS);
 582 }
 583
 584 static inline struct hstate *hstate_inode(struct inode *i)
 585 {
 586         return NULL;
 587 }
 588 #endif /* !CONFIG_HUGETLBFS */
 589
 590 #ifdef HAVE_ARCH_HUGETLB_UNMAPPED_AREA
 591 unsigned long hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 592                                         unsigned long len, unsigned long pgoff,
 593                                         unsigned long flags);
 594 #endif /* HAVE_ARCH_HUGETLB_UNMAPPED_AREA */
 595
 596 unsigned long
 597 generic_hugetlb_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
 598                                   unsigned long len, unsigned long pgoff,
 599                                   unsigned long flags);
 600
 601 /*
 602  * huegtlb page specific state flags.  These flags are located in page.private
 603  * of the hugetlb head page.  Functions created via the below macros should be
 604  * used to manipulate these flags.
 605  *
 606  * HPG_restore_reserve - Set when a hugetlb page consumes a reservation at
 607  *      allocation time.  Cleared when page is fully instantiated.  Free
 608  *      routine checks flag to restore a reservation on error paths.
 609  *      Synchronization:  Examined or modified by code that knows it has
 610  *      the only reference to page.  i.e. After allocation but before use
 611  *      or when the page is being freed.
 612  * HPG_migratable  - Set after a newly allocated page is added to the page
 613  *      cache and/or page tables.  Indicates the page is a candidate for
 614  *      migration.
 615  *      Synchronization:  Initially set after new page allocation with no
 616  *      locking.  When examined and modified during migration processing
 617  *      (isolate, migrate, putback) the hugetlb_lock is held.
 618  * HPG_temporary - Set on a page that is temporarily allocated from the buddy
 619  *      allocator.  Typically used for migration target pages when no pages
 620  *      are available in the pool.  The hugetlb free page path will
 621  *      immediately free pages with this flag set to the buddy allocator.
 622  *      Synchronization: Can be set after huge page allocation from buddy when
 623  *      code knows it has only reference.  All other examinations and
 624  *      modifications require hugetlb_lock.
 625  * HPG_freed - Set when page is on the free lists.
 626  *      Synchronization: hugetlb_lock held for examination and modification.
 627  * HPG_vmemmap_optimized - Set when the vmemmap pages of the page are freed.
 628  * HPG_raw_hwp_unreliable - Set when the hugetlb page has a hwpoison sub-page
 629  *     that is not tracked by raw_hwp_page list.
 630  */
 631 enum hugetlb_page_flags {
 632         HPG_restore_reserve = 0,
 633         HPG_migratable,
 634         HPG_temporary,
 635         HPG_freed,
 636         HPG_vmemmap_optimized,
 637         HPG_raw_hwp_unreliable,
 638         __NR_HPAGEFLAGS,
 639 };
 640
 641 /*
 642  * Macros to create test, set and clear function definitions for
 643  * hugetlb specific page flags.
 644  */
 645 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 646 #define TESTHPAGEFLAG(uname, flname)                            \
 647 static __always_inline                                          \
 648 bool folio_test_hugetlb_##flname(struct folio *folio)           \
 649         {       void *private = &folio->private;                \
 650                 return test_bit(HPG_##flname, private);         \
 651         }                                                       \
 652 static inline int HPage##uname(struct page *page)               \
 653         { return test_bit(HPG_##flname, &(page->private)); }
 654
 655 #define SETHPAGEFLAG(uname, flname)                             \
 656 static __always_inline                                          \
 657 void folio_set_hugetlb_##flname(struct folio *folio)            \
 658         {       void *private = &folio->private;                \
 659                 set_bit(HPG_##flname, private);                 \
 660         }                                                       \
 661 static inline void SetHPage##uname(struct page *page)           \
 662         { set_bit(HPG_##flname, &(page->private)); }
 663
 664 #define CLEARHPAGEFLAG(uname, flname)                           \
 665 static __always_inline                                          \
 666 void folio_clear_hugetlb_##flname(struct folio *folio)          \
 667         {       void *private = &folio->private;                \
 668                 clear_bit(HPG_##flname, private);               \
 669         }                                                       \
 670 static inline void ClearHPage##uname(struct page *page)         \
 671         { clear_bit(HPG_##flname, &(page->private)); }
 672 #else
 673 #define TESTHPAGEFLAG(uname, flname)                            \
 674 static inline bool                                              \
 675 folio_test_hugetlb_##flname(struct folio *folio)                \
 676         { return 0; }                                           \
 677 static inline int HPage##uname(struct page *page)               \
 678         { return 0; }
 679
 680 #define SETHPAGEFLAG(uname, flname)                             \
 681 static inline void                                              \
 682 folio_set_hugetlb_##flname(struct folio *folio)                 \
 683         { }                                                     \
 684 static inline void SetHPage##uname(struct page *page)           \
 685         { }
 686
 687 #define CLEARHPAGEFLAG(uname, flname)                           \
 688 static inline void                                              \
 689 folio_clear_hugetlb_##flname(struct folio *folio)               \
 690         { }                                                     \
 691 static inline void ClearHPage##uname(struct page *page)         \
 692         { }
 693 #endif
 694
 695 #define HPAGEFLAG(uname, flname)                                \
 696         TESTHPAGEFLAG(uname, flname)                            \
 697         SETHPAGEFLAG(uname, flname)                             \
 698         CLEARHPAGEFLAG(uname, flname)                           \
 699
 700 /*
 701  * Create functions associated with hugetlb page flags
 702  */
 703 HPAGEFLAG(RestoreReserve, restore_reserve)
 704 HPAGEFLAG(Migratable, migratable)
 705 HPAGEFLAG(Temporary, temporary)
 706 HPAGEFLAG(Freed, freed)
 707 HPAGEFLAG(VmemmapOptimized, vmemmap_optimized)
 708 HPAGEFLAG(RawHwpUnreliable, raw_hwp_unreliable)
 709
 710 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 711
 712 #define HSTATE_NAME_LEN 32
 713 /* Defines one hugetlb page size */
 714 struct hstate {
 715         struct mutex resize_lock;
 716         int next_nid_to_alloc;
 717         int next_nid_to_free;
 718         unsigned int order;
 719         unsigned int demote_order;
 720         unsigned long mask;
 721         unsigned long max_huge_pages;
 722         unsigned long nr_huge_pages;
 723         unsigned long free_huge_pages;
 724         unsigned long resv_huge_pages;
 725         unsigned long surplus_huge_pages;
 726         unsigned long nr_overcommit_huge_pages;
 727         struct list_head hugepage_activelist;
 728         struct list_head hugepage_freelists[MAX_NUMNODES];
 729         unsigned int max_huge_pages_node[MAX_NUMNODES];
 730         unsigned int nr_huge_pages_node[MAX_NUMNODES];
 731         unsigned int free_huge_pages_node[MAX_NUMNODES];
 732         unsigned int surplus_huge_pages_node[MAX_NUMNODES];
 733 #ifdef CONFIG_CGROUP_HUGETLB
 734         /* cgroup control files */
 735         struct cftype cgroup_files_dfl[8];
 736         struct cftype cgroup_files_legacy[10];
 737 #endif
 738         char name[HSTATE_NAME_LEN];
 739 };
 740
 741 struct huge_bootmem_page {
 742         struct list_head list;
 743         struct hstate *hstate;
 744 };
 745
 746 int isolate_or_dissolve_huge_page(struct page *page, struct list_head *list);
 747 struct folio *alloc_hugetlb_folio(struct vm_area_struct *vma,
 748                                 unsigned long addr, int avoid_reserve);
 749 struct folio *alloc_hugetlb_folio_nodemask(struct hstate *h, int preferred_nid,
 750                                 nodemask_t *nmask, gfp_t gfp_mask);
 751 int hugetlb_add_to_page_cache(struct folio *folio, struct address_space *mapping,
 752                         pgoff_t idx);
 753 void restore_reserve_on_error(struct hstate *h, struct vm_area_struct *vma,
 754                                 unsigned long address, struct folio *folio);
 755
 756 /* arch callback */
 757 int __init __alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h, int nid);
 758 int __init alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h, int nid);
 759 bool __init hugetlb_node_alloc_supported(void);
 760
 761 void __init hugetlb_add_hstate(unsigned order);
 762 bool __init arch_hugetlb_valid_size(unsigned long size);
 763 struct hstate *size_to_hstate(unsigned long size);
 764
 765 #ifndef HUGE_MAX_HSTATE
 766 #define HUGE_MAX_HSTATE 1
 767 #endif
 768
 769 extern struct hstate hstates[HUGE_MAX_HSTATE];
 770 extern unsigned int default_hstate_idx;
 771
 772 #define default_hstate (hstates[default_hstate_idx])
 773
 774 static inline struct hugepage_subpool *hugetlb_folio_subpool(struct folio *folio)
 775 {
 776         return folio->_hugetlb_subpool;
 777 }
 778
 779 static inline void hugetlb_set_folio_subpool(struct folio *folio,
 780                                         struct hugepage_subpool *subpool)
 781 {
 782         folio->_hugetlb_subpool = subpool;
 783 }
 784
 785 static inline struct hstate *hstate_file(struct file *f)
 786 {
 787         return hstate_inode(file_inode(f));
 788 }
 789
 790 static inline struct hstate *hstate_sizelog(int page_size_log)
 791 {
 792         if (!page_size_log)
 793                 return &default_hstate;
 794
 795         if (page_size_log < BITS_PER_LONG)
 796                 return size_to_hstate(1UL << page_size_log);
 797
 798         return NULL;
 799 }
 800
 801 static inline struct hstate *hstate_vma(struct vm_area_struct *vma)
 802 {
 803         return hstate_file(vma->vm_file);
 804 }
 805
 806 static inline unsigned long huge_page_size(const struct hstate *h)
 807 {
 808         return (unsigned long)PAGE_SIZE << h->order;
 809 }
 810
 811 extern unsigned long vma_kernel_pagesize(struct vm_area_struct *vma);
 812
 813 extern unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma);
 814
 815 static inline unsigned long huge_page_mask(struct hstate *h)
 816 {
 817         return h->mask;
 818 }
 819
 820 static inline unsigned int huge_page_order(struct hstate *h)
 821 {
 822         return h->order;
 823 }
 824
 825 static inline unsigned huge_page_shift(struct hstate *h)
 826 {
 827         return h->order + PAGE_SHIFT;
 828 }
 829
 830 static inline bool hstate_is_gigantic(struct hstate *h)
 831 {
 832         return huge_page_order(h) > MAX_PAGE_ORDER;
 833 }
 834
 835 static inline unsigned int pages_per_huge_page(const struct hstate *h)
 836 {
 837         return 1 << h->order;
 838 }
 839
 840 static inline unsigned int blocks_per_huge_page(struct hstate *h)
 841 {
 842         return huge_page_size(h) / 512;
 843 }
 844
 845 static inline struct folio *filemap_lock_hugetlb_folio(struct hstate *h,
 846                                 struct address_space *mapping, pgoff_t idx)
 847 {
 848         return filemap_lock_folio(mapping, idx << huge_page_order(h));
 849 }
 850
 851 #include <asm/hugetlb.h>
 852
 853 #ifndef is_hugepage_only_range
 854 static inline int is_hugepage_only_range(struct mm_struct *mm,
 855                                         unsigned long addr, unsigned long len)
 856 {
 857         return 0;
 858 }
 859 #define is_hugepage_only_range is_hugepage_only_range
 860 #endif
 861
 862 #ifndef arch_clear_hugepage_flags
 863 static inline void arch_clear_hugepage_flags(struct page *page) { }
 864 #define arch_clear_hugepage_flags arch_clear_hugepage_flags
 865 #endif
 866
 867 #ifndef arch_make_huge_pte
 868 static inline pte_t arch_make_huge_pte(pte_t entry, unsigned int shift,
 869                                        vm_flags_t flags)
 870 {
 871         return pte_mkhuge(entry);
 872 }
 873 #endif
 874
 875 static inline struct hstate *folio_hstate(struct folio *folio)
 876 {
 877         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_hugetlb(folio), folio);
 878         return size_to_hstate(folio_size(folio));
 879 }
 880
 881 static inline unsigned hstate_index_to_shift(unsigned index)
 882 {
 883         return hstates[index].order + PAGE_SHIFT;
 884 }
 885
 886 static inline int hstate_index(struct hstate *h)
 887 {
 888         return h - hstates;
 889 }
 890
 891 extern int dissolve_free_huge_page(struct page *page);
 892 extern int dissolve_free_huge_pages(unsigned long start_pfn,
 893                                     unsigned long end_pfn);
 894
 895 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 896 extern void folio_clear_hugetlb_hwpoison(struct folio *folio);
 897 #else
 898 static inline void folio_clear_hugetlb_hwpoison(struct folio *folio)
 899 {
 900 }
 901 #endif
 902
 903 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_HUGEPAGE_MIGRATION
 904 #ifndef arch_hugetlb_migration_supported
 905 static inline bool arch_hugetlb_migration_supported(struct hstate *h)
 906 {
 907         if ((huge_page_shift(h) == PMD_SHIFT) ||
 908                 (huge_page_shift(h) == PUD_SHIFT) ||
 909                         (huge_page_shift(h) == PGDIR_SHIFT))
 910                 return true;
 911         else
 912                 return false;
 913 }
 914 #endif
 915 #else
 916 static inline bool arch_hugetlb_migration_supported(struct hstate *h)
 917 {
 918         return false;
 919 }
 920 #endif
 921
 922 static inline bool hugepage_migration_supported(struct hstate *h)
 923 {
 924         return arch_hugetlb_migration_supported(h);
 925 }
 926
 927 /*
 928  * Movability check is different as compared to migration check.
 929  * It determines whether or not a huge page should be placed on
 930  * movable zone or not. Movability of any huge page should be
 931  * required only if huge page size is supported for migration.
 932  * There won't be any reason for the huge page to be movable if
 933  * it is not migratable to start with. Also the size of the huge
 934  * page should be large enough to be placed under a movable zone
 935  * and still feasible enough to be migratable. Just the presence
 936  * in movable zone does not make the migration feasible.
 937  *
 938  * So even though large huge page sizes like the gigantic ones
 939  * are migratable they should not be movable because its not
 940  * feasible to migrate them from movable zone.
 941  */
 942 static inline bool hugepage_movable_supported(struct hstate *h)
 943 {
 944         if (!hugepage_migration_supported(h))
 945                 return false;
 946
 947         if (hstate_is_gigantic(h))
 948                 return false;
 949         return true;
 950 }
 951
 952 /* Movability of hugepages depends on migration support. */
 953 static inline gfp_t htlb_alloc_mask(struct hstate *h)
 954 {
 955         if (hugepage_movable_supported(h))
 956                 return GFP_HIGHUSER_MOVABLE;
 957         else
 958                 return GFP_HIGHUSER;
 959 }
 960
 961 static inline gfp_t htlb_modify_alloc_mask(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask)
 962 {
 963         gfp_t modified_mask = htlb_alloc_mask(h);
 964
 965         /* Some callers might want to enforce node */
 966         modified_mask |= (gfp_mask & __GFP_THISNODE);
 967
 968         modified_mask |= (gfp_mask & __GFP_NOWARN);
 969
 970         return modified_mask;
 971 }
 972
 973 static inline spinlock_t *huge_pte_lockptr(struct hstate *h,
 974                                            struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
 975 {
 976         if (huge_page_size(h) == PMD_SIZE)
 977                 return pmd_lockptr(mm, (pmd_t *) pte);
 978         VM_BUG_ON(huge_page_size(h) == PAGE_SIZE);
 979         return &mm->page_table_lock;
 980 }
 981
 982 #ifndef hugepages_supported
 983 /*
 984  * Some platform decide whether they support huge pages at boot
 985  * time. Some of them, such as powerpc, set HPAGE_SHIFT to 0
 986  * when there is no such support
 987  */
 988 #define hugepages_supported() (HPAGE_SHIFT != 0)
 989 #endif
 990
 991 void hugetlb_report_usage(struct seq_file *m, struct mm_struct *mm);
 992
 993 static inline void hugetlb_count_init(struct mm_struct *mm)
 994 {
 995         atomic_long_set(&mm->hugetlb_usage, 0);
 996 }
 997
 998 static inline void hugetlb_count_add(long l, struct mm_struct *mm)
 999 {
1000         atomic_long_add(l, &mm->hugetlb_usage);
1001 }
1002
1003 static inline void hugetlb_count_sub(long l, struct mm_struct *mm)
1004 {
1005         atomic_long_sub(l, &mm->hugetlb_usage);
1006 }
1007
1008 #ifndef huge_ptep_modify_prot_start
1009 #define huge_ptep_modify_prot_start huge_ptep_modify_prot_start
1010 static inline pte_t huge_ptep_modify_prot_start(struct vm_area_struct *vma,
1011                                                 unsigned long addr, pte_t *ptep)
1012 {
1013         return huge_ptep_get_and_clear(vma->vm_mm, addr, ptep);
1014 }
1015 #endif
1016
1017 #ifndef huge_ptep_modify_prot_commit
1018 #define huge_ptep_modify_prot_commit huge_ptep_modify_prot_commit
1019 static inline void huge_ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma,
1020                                                 unsigned long addr, pte_t *ptep,
1021                                                 pte_t old_pte, pte_t pte)
1022 {
1023         unsigned long psize = huge_page_size(hstate_vma(vma));
1024
1025         set_huge_pte_at(vma->vm_mm, addr, ptep, pte, psize);
1026 }
1027 #endif
1028
1029 #ifdef CONFIG_NUMA
1030 void hugetlb_register_node(struct node *node);
1031 void hugetlb_unregister_node(struct node *node);
1032 #endif
1033
1034 /*
1035  * Check if a given raw @page in a hugepage is HWPOISON.
1036  */
1037 bool is_raw_hwpoison_page_in_hugepage(struct page *page);
1038
1039 #else   /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
1040 struct hstate {};
1041
1042 static inline struct hugepage_subpool *hugetlb_folio_subpool(struct folio *folio)
1043 {
1044         return NULL;
1045 }
1046
1047 static inline struct folio *filemap_lock_hugetlb_folio(struct hstate *h,
1048                                 struct address_space *mapping, pgoff_t idx)
1049 {
1050         return NULL;
1051 }
1052
1053 static inline int isolate_or_dissolve_huge_page(struct page *page,
1054                                                 struct list_head *list)
1055 {
1056         return -ENOMEM;
1057 }
1058
1059 static inline struct folio *alloc_hugetlb_folio(struct vm_area_struct *vma,
1060                                            unsigned long addr,
1061                                            int avoid_reserve)
1062 {
1063         return NULL;
1064 }
1065
1066 static inline struct folio *
1067 alloc_hugetlb_folio_nodemask(struct hstate *h, int preferred_nid,
1068                         nodemask_t *nmask, gfp_t gfp_mask)
1069 {
1070         return NULL;
1071 }
1072
1073 static inline int __alloc_bootmem_huge_page(struct hstate *h)
1074 {
1075         return 0;
1076 }
1077
1078 static inline struct hstate *hstate_file(struct file *f)
1079 {
1080         return NULL;
1081 }
1082
1083 static inline struct hstate *hstate_sizelog(int page_size_log)
1084 {
1085         return NULL;
1086 }
1087
1088 static inline struct hstate *hstate_vma(struct vm_area_struct *vma)
1089 {
1090         return NULL;
1091 }
1092
1093 static inline struct hstate *folio_hstate(struct folio *folio)
1094 {
1095         return NULL;
1096 }
1097
1098 static inline struct hstate *size_to_hstate(unsigned long size)
1099 {
1100         return NULL;
1101 }
1102
1103 static inline unsigned long huge_page_size(struct hstate *h)
1104 {
1105         return PAGE_SIZE;
1106 }
1107
1108 static inline unsigned long huge_page_mask(struct hstate *h)
1109 {
1110         return PAGE_MASK;
1111 }
1112
1113 static inline unsigned long vma_kernel_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
1114 {
1115         return PAGE_SIZE;
1116 }
1117
1118 static inline unsigned long vma_mmu_pagesize(struct vm_area_struct *vma)
1119 {
1120         return PAGE_SIZE;
1121 }
1122
1123 static inline unsigned int huge_page_order(struct hstate *h)
1124 {
1125         return 0;
1126 }
1127
1128 static inline unsigned int huge_page_shift(struct hstate *h)
1129 {
1130         return PAGE_SHIFT;
1131 }
1132
1133 static inline bool hstate_is_gigantic(struct hstate *h)
1134 {
1135         return false;
1136 }
1137
1138 static inline unsigned int pages_per_huge_page(struct hstate *h)
1139 {
1140         return 1;
1141 }
1142
1143 static inline unsigned hstate_index_to_shift(unsigned index)
1144 {
1145         return 0;
1146 }
1147
1148 static inline int hstate_index(struct hstate *h)
1149 {
1150         return 0;
1151 }
1152
1153 static inline int dissolve_free_huge_page(struct page *page)
1154 {
1155         return 0;
1156 }
1157
1158 static inline int dissolve_free_huge_pages(unsigned long start_pfn,
1159                                            unsigned long end_pfn)
1160 {
1161         return 0;
1162 }
1163
1164 static inline bool hugepage_migration_supported(struct hstate *h)
1165 {
1166         return false;
1167 }
1168
1169 static inline bool hugepage_movable_supported(struct hstate *h)
1170 {
1171         return false;
1172 }
1173
1174 static inline gfp_t htlb_alloc_mask(struct hstate *h)
1175 {
1176         return 0;
1177 }
1178
1179 static inline gfp_t htlb_modify_alloc_mask(struct hstate *h, gfp_t gfp_mask)
1180 {
1181         return 0;
1182 }
1183
1184 static inline spinlock_t *huge_pte_lockptr(struct hstate *h,
1185                                            struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
1186 {
1187         return &mm->page_table_lock;
1188 }
1189
1190 static inline void hugetlb_count_init(struct mm_struct *mm)
1191 {
1192 }
1193
1194 static inline void hugetlb_report_usage(struct seq_file *f, struct mm_struct *m)
1195 {
1196 }
1197
1198 static inline void hugetlb_count_sub(long l, struct mm_struct *mm)
1199 {
1200 }
1201
1202 static inline pte_t huge_ptep_clear_flush(struct vm_area_struct *vma,
1203                                           unsigned long addr, pte_t *ptep)
1204 {
1205 #ifdef CONFIG_MMU
1206         return ptep_get(ptep);
1207 #else
1208         return *ptep;
1209 #endif
1210 }
1211
1212 static inline void set_huge_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
1213                                    pte_t *ptep, pte_t pte, unsigned long sz)
1214 {
1215 }
1216
1217 static inline void hugetlb_register_node(struct node *node)
1218 {
1219 }
1220
1221 static inline void hugetlb_unregister_node(struct node *node)
1222 {
1223 }
1224 #endif  /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
1225
1226 static inline spinlock_t *huge_pte_lock(struct hstate *h,
1227                                         struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
1228 {
1229         spinlock_t *ptl;
1230
1231         ptl = huge_pte_lockptr(h, mm, pte);
1232         spin_lock(ptl);
1233         return ptl;
1234 }
1235
1236 #if defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE) && defined(CONFIG_CMA)
1237 extern void __init hugetlb_cma_reserve(int order);
1238 #else
1239 static inline __init void hugetlb_cma_reserve(int order)
1240 {
1241 }
1242 #endif
1243
1244 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE
1245 static inline bool hugetlb_pmd_shared(pte_t *pte)
1246 {
1247         return page_count(virt_to_page(pte)) > 1;
1248 }
1249 #else
1250 static inline bool hugetlb_pmd_shared(pte_t *pte)
1251 {
1252         return false;
1253 }
1254 #endif
1255
1256 bool want_pmd_share(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr);
1257
1258 #ifndef __HAVE_ARCH_FLUSH_HUGETLB_TLB_RANGE
1259 /*
1260  * ARCHes with special requirements for evicting HUGETLB backing TLB entries can
1261  * implement this.
1262  */
1263 #define flush_hugetlb_tlb_range(vma, addr, end) flush_tlb_range(vma, addr, end)
1264 #endif
1265
1266 static inline bool __vma_shareable_lock(struct vm_area_struct *vma)
1267 {
1268         return (vma->vm_flags & VM_MAYSHARE) && vma->vm_private_data;
1269 }
1270
1271 bool __vma_private_lock(struct vm_area_struct *vma);
1272
1273 /*
1274  * Safe version of huge_pte_offset() to check the locks.  See comments
1275  * above huge_pte_offset().
1276  */
1277 static inline pte_t *
1278 hugetlb_walk(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, unsigned long sz)
1279 {
1280 #if defined(CONFIG_HUGETLB_PAGE) && \
1281         defined(CONFIG_ARCH_WANT_HUGE_PMD_SHARE) && defined(CONFIG_LOCKDEP)
1282         struct hugetlb_vma_lock *vma_lock = vma->vm_private_data;
1283
1284         /*
1285          * If pmd sharing possible, locking needed to safely walk the
1286          * hugetlb pgtables.  More information can be found at the comment
1287          * above huge_pte_offset() in the same file.
1288          *
1289          * NOTE: lockdep_is_held() is only defined with CONFIG_LOCKDEP.
1290          */
1291         if (__vma_shareable_lock(vma))
1292                 WARN_ON_ONCE(!lockdep_is_held(&vma_lock->rw_sema) &&
1293                              !lockdep_is_held(
1294                                  &vma->vm_file->f_mapping->i_mmap_rwsem));
1295 #endif
1296         return huge_pte_offset(vma->vm_mm, addr, sz);
1297 }
1298
1299 #endif /* _LINUX_HUGETLB_H */