ipvs: allow rescheduling of new connections when port reuse is detected
[cascardo/linux.git] / include / linux / mm_types.h
1 #ifndef _LINUX_MM_TYPES_H
2 #define _LINUX_MM_TYPES_H
3
4 #include <linux/auxvec.h>
5 #include <linux/types.h>
6 #include <linux/threads.h>
7 #include <linux/list.h>
8 #include <linux/spinlock.h>
9 #include <linux/rbtree.h>
10 #include <linux/rwsem.h>
11 #include <linux/completion.h>
12 #include <linux/cpumask.h>
13 #include <linux/uprobes.h>
14 #include <linux/page-flags-layout.h>
15 #include <asm/page.h>
16 #include <asm/mmu.h>
17
18 #ifndef AT_VECTOR_SIZE_ARCH
19 #define AT_VECTOR_SIZE_ARCH 0
20 #endif
21 #define AT_VECTOR_SIZE (2*(AT_VECTOR_SIZE_ARCH + AT_VECTOR_SIZE_BASE + 1))
22
23 struct address_space;
24 struct mem_cgroup;
25
26 #define USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS   (NR_CPUS >= CONFIG_SPLIT_PTLOCK_CPUS)
27 #define USE_SPLIT_PMD_PTLOCKS   (USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS && \
28                 IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_ENABLE_SPLIT_PMD_PTLOCK))
29 #define ALLOC_SPLIT_PTLOCKS     (SPINLOCK_SIZE > BITS_PER_LONG/8)
30
31 /*
32  * Each physical page in the system has a struct page associated with
33  * it to keep track of whatever it is we are using the page for at the
34  * moment. Note that we have no way to track which tasks are using
35  * a page, though if it is a pagecache page, rmap structures can tell us
36  * who is mapping it.
37  *
38  * The objects in struct page are organized in double word blocks in
39  * order to allows us to use atomic double word operations on portions
40  * of struct page. That is currently only used by slub but the arrangement
41  * allows the use of atomic double word operations on the flags/mapping
42  * and lru list pointers also.
43  */
44 struct page {
45         /* First double word block */
46         unsigned long flags;            /* Atomic flags, some possibly
47                                          * updated asynchronously */
48         union {
49                 struct address_space *mapping;  /* If low bit clear, points to
50                                                  * inode address_space, or NULL.
51                                                  * If page mapped as anonymous
52                                                  * memory, low bit is set, and
53                                                  * it points to anon_vma object:
54                                                  * see PAGE_MAPPING_ANON below.
55                                                  */
56                 void *s_mem;                    /* slab first object */
57         };
58
59         /* Second double word */
60         struct {
61                 union {
62                         pgoff_t index;          /* Our offset within mapping. */
63                         void *freelist;         /* sl[aou]b first free object */
64                         bool pfmemalloc;        /* If set by the page allocator,
65                                                  * ALLOC_NO_WATERMARKS was set
66                                                  * and the low watermark was not
67                                                  * met implying that the system
68                                                  * is under some pressure. The
69                                                  * caller should try ensure
70                                                  * this page is only used to
71                                                  * free other pages.
72                                                  */
73                 };
74
75                 union {
76 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
77         defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
78                         /* Used for cmpxchg_double in slub */
79                         unsigned long counters;
80 #else
81                         /*
82                          * Keep _count separate from slub cmpxchg_double data.
83                          * As the rest of the double word is protected by
84                          * slab_lock but _count is not.
85                          */
86                         unsigned counters;
87 #endif
88
89                         struct {
90
91                                 union {
92                                         /*
93                                          * Count of ptes mapped in
94                                          * mms, to show when page is
95                                          * mapped & limit reverse map
96                                          * searches.
97                                          *
98                                          * Used also for tail pages
99                                          * refcounting instead of
100                                          * _count. Tail pages cannot
101                                          * be mapped and keeping the
102                                          * tail page _count zero at
103                                          * all times guarantees
104                                          * get_page_unless_zero() will
105                                          * never succeed on tail
106                                          * pages.
107                                          */
108                                         atomic_t _mapcount;
109
110                                         struct { /* SLUB */
111                                                 unsigned inuse:16;
112                                                 unsigned objects:15;
113                                                 unsigned frozen:1;
114                                         };
115                                         int units;      /* SLOB */
116                                 };
117                                 atomic_t _count;                /* Usage count, see below. */
118                         };
119                         unsigned int active;    /* SLAB */
120                 };
121         };
122
123         /* Third double word block */
124         union {
125                 struct list_head lru;   /* Pageout list, eg. active_list
126                                          * protected by zone->lru_lock !
127                                          * Can be used as a generic list
128                                          * by the page owner.
129                                          */
130                 struct {                /* slub per cpu partial pages */
131                         struct page *next;      /* Next partial slab */
132 #ifdef CONFIG_64BIT
133                         int pages;      /* Nr of partial slabs left */
134                         int pobjects;   /* Approximate # of objects */
135 #else
136                         short int pages;
137                         short int pobjects;
138 #endif
139                 };
140
141                 struct slab *slab_page; /* slab fields */
142                 struct rcu_head rcu_head;       /* Used by SLAB
143                                                  * when destroying via RCU
144                                                  */
145 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) && USE_SPLIT_PMD_PTLOCKS
146                 pgtable_t pmd_huge_pte; /* protected by page->ptl */
147 #endif
148         };
149
150         /* Remainder is not double word aligned */
151         union {
152                 unsigned long private;          /* Mapping-private opaque data:
153                                                  * usually used for buffer_heads
154                                                  * if PagePrivate set; used for
155                                                  * swp_entry_t if PageSwapCache;
156                                                  * indicates order in the buddy
157                                                  * system if PG_buddy is set.
158                                                  */
159 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS
160 #if ALLOC_SPLIT_PTLOCKS
161                 spinlock_t *ptl;
162 #else
163                 spinlock_t ptl;
164 #endif
165 #endif
166                 struct kmem_cache *slab_cache;  /* SL[AU]B: Pointer to slab */
167                 struct page *first_page;        /* Compound tail pages */
168         };
169
170 #ifdef CONFIG_MEMCG
171         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
172 #endif
173
174         /*
175          * On machines where all RAM is mapped into kernel address space,
176          * we can simply calculate the virtual address. On machines with
177          * highmem some memory is mapped into kernel virtual memory
178          * dynamically, so we need a place to store that address.
179          * Note that this field could be 16 bits on x86 ... ;)
180          *
181          * Architectures with slow multiplication can define
182          * WANT_PAGE_VIRTUAL in asm/page.h
183          */
184 #if defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
185         void *virtual;                  /* Kernel virtual address (NULL if
186                                            not kmapped, ie. highmem) */
187 #endif /* WANT_PAGE_VIRTUAL */
188
189 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
190         /*
191          * kmemcheck wants to track the status of each byte in a page; this
192          * is a pointer to such a status block. NULL if not tracked.
193          */
194         void *shadow;
195 #endif
196
197 #ifdef LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS
198         int _last_cpupid;
199 #endif
200 }
201 /*
202  * The struct page can be forced to be double word aligned so that atomic ops
203  * on double words work. The SLUB allocator can make use of such a feature.
204  */
205 #ifdef CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE
206         __aligned(2 * sizeof(unsigned long))
207 #endif
208 ;
209
210 struct page_frag {
211         struct page *page;
212 #if (BITS_PER_LONG > 32) || (PAGE_SIZE >= 65536)
213         __u32 offset;
214         __u32 size;
215 #else
216         __u16 offset;
217         __u16 size;
218 #endif
219 };
220
221 typedef unsigned long __nocast vm_flags_t;
222
223 /*
224  * A region containing a mapping of a non-memory backed file under NOMMU
225  * conditions.  These are held in a global tree and are pinned by the VMAs that
226  * map parts of them.
227  */
228 struct vm_region {
229         struct rb_node  vm_rb;          /* link in global region tree */
230         vm_flags_t      vm_flags;       /* VMA vm_flags */
231         unsigned long   vm_start;       /* start address of region */
232         unsigned long   vm_end;         /* region initialised to here */
233         unsigned long   vm_top;         /* region allocated to here */
234         unsigned long   vm_pgoff;       /* the offset in vm_file corresponding to vm_start */
235         struct file     *vm_file;       /* the backing file or NULL */
236
237         int             vm_usage;       /* region usage count (access under nommu_region_sem) */
238         bool            vm_icache_flushed : 1; /* true if the icache has been flushed for
239                                                 * this region */
240 };
241
242 /*
243  * This struct defines a memory VMM memory area. There is one of these
244  * per VM-area/task.  A VM area is any part of the process virtual memory
245  * space that has a special rule for the page-fault handlers (ie a shared
246  * library, the executable area etc).
247  */
248 struct vm_area_struct {
249         /* The first cache line has the info for VMA tree walking. */
250
251         unsigned long vm_start;         /* Our start address within vm_mm. */
252         unsigned long vm_end;           /* The first byte after our end address
253                                            within vm_mm. */
254
255         /* linked list of VM areas per task, sorted by address */
256         struct vm_area_struct *vm_next, *vm_prev;
257
258         struct rb_node vm_rb;
259
260         /*
261          * Largest free memory gap in bytes to the left of this VMA.
262          * Either between this VMA and vma->vm_prev, or between one of the
263          * VMAs below us in the VMA rbtree and its ->vm_prev. This helps
264          * get_unmapped_area find a free area of the right size.
265          */
266         unsigned long rb_subtree_gap;
267
268         /* Second cache line starts here. */
269
270         struct mm_struct *vm_mm;        /* The address space we belong to. */
271         pgprot_t vm_page_prot;          /* Access permissions of this VMA. */
272         unsigned long vm_flags;         /* Flags, see mm.h. */
273
274         /*
275          * For areas with an address space and backing store,
276          * linkage into the address_space->i_mmap interval tree, or
277          * linkage of vma in the address_space->i_mmap_nonlinear list.
278          */
279         union {
280                 struct {
281                         struct rb_node rb;
282                         unsigned long rb_subtree_last;
283                 } linear;
284                 struct list_head nonlinear;
285         } shared;
286
287         /*
288          * A file's MAP_PRIVATE vma can be in both i_mmap tree and anon_vma
289          * list, after a COW of one of the file pages.  A MAP_SHARED vma
290          * can only be in the i_mmap tree.  An anonymous MAP_PRIVATE, stack
291          * or brk vma (with NULL file) can only be in an anon_vma list.
292          */
293         struct list_head anon_vma_chain; /* Serialized by mmap_sem &
294                                           * page_table_lock */
295         struct anon_vma *anon_vma;      /* Serialized by page_table_lock */
296
297         /* Function pointers to deal with this struct. */
298         const struct vm_operations_struct *vm_ops;
299
300         /* Information about our backing store: */
301         unsigned long vm_pgoff;         /* Offset (within vm_file) in PAGE_SIZE
302                                            units, *not* PAGE_CACHE_SIZE */
303         struct file * vm_file;          /* File we map to (can be NULL). */
304         void * vm_private_data;         /* was vm_pte (shared mem) */
305
306 #ifndef CONFIG_MMU
307         struct vm_region *vm_region;    /* NOMMU mapping region */
308 #endif
309 #ifdef CONFIG_NUMA
310         struct mempolicy *vm_policy;    /* NUMA policy for the VMA */
311 #endif
312 };
313
314 struct core_thread {
315         struct task_struct *task;
316         struct core_thread *next;
317 };
318
319 struct core_state {
320         atomic_t nr_threads;
321         struct core_thread dumper;
322         struct completion startup;
323 };
324
325 enum {
326         MM_FILEPAGES,
327         MM_ANONPAGES,
328         MM_SWAPENTS,
329         NR_MM_COUNTERS
330 };
331
332 #if USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS && defined(CONFIG_MMU)
333 #define SPLIT_RSS_COUNTING
334 /* per-thread cached information, */
335 struct task_rss_stat {
336         int events;     /* for synchronization threshold */
337         int count[NR_MM_COUNTERS];
338 };
339 #endif /* USE_SPLIT_PTE_PTLOCKS */
340
341 struct mm_rss_stat {
342         atomic_long_t count[NR_MM_COUNTERS];
343 };
344
345 struct kioctx_table;
346 struct mm_struct {
347         struct vm_area_struct *mmap;            /* list of VMAs */
348         struct rb_root mm_rb;
349         u32 vmacache_seqnum;                   /* per-thread vmacache */
350 #ifdef CONFIG_MMU
351         unsigned long (*get_unmapped_area) (struct file *filp,
352                                 unsigned long addr, unsigned long len,
353                                 unsigned long pgoff, unsigned long flags);
354 #endif
355         unsigned long mmap_base;                /* base of mmap area */
356         unsigned long mmap_legacy_base;         /* base of mmap area in bottom-up allocations */
357         unsigned long task_size;                /* size of task vm space */
358         unsigned long highest_vm_end;           /* highest vma end address */
359         pgd_t * pgd;
360         atomic_t mm_users;                      /* How many users with user space? */
361         atomic_t mm_count;                      /* How many references to "struct mm_struct" (users count as 1) */
362         atomic_long_t nr_ptes;                  /* Page table pages */
363         int map_count;                          /* number of VMAs */
364
365         spinlock_t page_table_lock;             /* Protects page tables and some counters */
366         struct rw_semaphore mmap_sem;
367
368         struct list_head mmlist;                /* List of maybe swapped mm's.  These are globally strung
369                                                  * together off init_mm.mmlist, and are protected
370                                                  * by mmlist_lock
371                                                  */
372
373
374         unsigned long hiwater_rss;      /* High-watermark of RSS usage */
375         unsigned long hiwater_vm;       /* High-water virtual memory usage */
376
377         unsigned long total_vm;         /* Total pages mapped */
378         unsigned long locked_vm;        /* Pages that have PG_mlocked set */
379         unsigned long pinned_vm;        /* Refcount permanently increased */
380         unsigned long shared_vm;        /* Shared pages (files) */
381         unsigned long exec_vm;          /* VM_EXEC & ~VM_WRITE */
382         unsigned long stack_vm;         /* VM_GROWSUP/DOWN */
383         unsigned long def_flags;
384         unsigned long start_code, end_code, start_data, end_data;
385         unsigned long start_brk, brk, start_stack;
386         unsigned long arg_start, arg_end, env_start, env_end;
387
388         unsigned long saved_auxv[AT_VECTOR_SIZE]; /* for /proc/PID/auxv */
389
390         /*
391          * Special counters, in some configurations protected by the
392          * page_table_lock, in other configurations by being atomic.
393          */
394         struct mm_rss_stat rss_stat;
395
396         struct linux_binfmt *binfmt;
397
398         cpumask_var_t cpu_vm_mask_var;
399
400         /* Architecture-specific MM context */
401         mm_context_t context;
402
403         unsigned long flags; /* Must use atomic bitops to access the bits */
404
405         struct core_state *core_state; /* coredumping support */
406 #ifdef CONFIG_AIO
407         spinlock_t                      ioctx_lock;
408         struct kioctx_table __rcu       *ioctx_table;
409 #endif
410 #ifdef CONFIG_MEMCG
411         /*
412          * "owner" points to a task that is regarded as the canonical
413          * user/owner of this mm. All of the following must be true in
414          * order for it to be changed:
415          *
416          * current == mm->owner
417          * current->mm != mm
418          * new_owner->mm == mm
419          * new_owner->alloc_lock is held
420          */
421         struct task_struct __rcu *owner;
422 #endif
423
424         /* store ref to file /proc/<pid>/exe symlink points to */
425         struct file *exe_file;
426 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
427         struct mmu_notifier_mm *mmu_notifier_mm;
428 #endif
429 #if defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) && !USE_SPLIT_PMD_PTLOCKS
430         pgtable_t pmd_huge_pte; /* protected by page_table_lock */
431 #endif
432 #ifdef CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK
433         struct cpumask cpumask_allocation;
434 #endif
435 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
436         /*
437          * numa_next_scan is the next time that the PTEs will be marked
438          * pte_numa. NUMA hinting faults will gather statistics and migrate
439          * pages to new nodes if necessary.
440          */
441         unsigned long numa_next_scan;
442
443         /* Restart point for scanning and setting pte_numa */
444         unsigned long numa_scan_offset;
445
446         /* numa_scan_seq prevents two threads setting pte_numa */
447         int numa_scan_seq;
448 #endif
449 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) || defined(CONFIG_COMPACTION)
450         /*
451          * An operation with batched TLB flushing is going on. Anything that
452          * can move process memory needs to flush the TLB when moving a
453          * PROT_NONE or PROT_NUMA mapped page.
454          */
455         bool tlb_flush_pending;
456 #endif
457         struct uprobes_state uprobes_state;
458 #ifdef CONFIG_X86_INTEL_MPX
459         /* address of the bounds directory */
460         void __user *bd_addr;
461 #endif
462 };
463
464 static inline void mm_init_cpumask(struct mm_struct *mm)
465 {
466 #ifdef CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK
467         mm->cpu_vm_mask_var = &mm->cpumask_allocation;
468 #endif
469         cpumask_clear(mm->cpu_vm_mask_var);
470 }
471
472 /* Future-safe accessor for struct mm_struct's cpu_vm_mask. */
473 static inline cpumask_t *mm_cpumask(struct mm_struct *mm)
474 {
475         return mm->cpu_vm_mask_var;
476 }
477
478 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) || defined(CONFIG_COMPACTION)
479 /*
480  * Memory barriers to keep this state in sync are graciously provided by
481  * the page table locks, outside of which no page table modifications happen.
482  * The barriers below prevent the compiler from re-ordering the instructions
483  * around the memory barriers that are already present in the code.
484  */
485 static inline bool mm_tlb_flush_pending(struct mm_struct *mm)
486 {
487         barrier();
488         return mm->tlb_flush_pending;
489 }
490 static inline void set_tlb_flush_pending(struct mm_struct *mm)
491 {
492         mm->tlb_flush_pending = true;
493
494         /*
495          * Guarantee that the tlb_flush_pending store does not leak into the
496          * critical section updating the page tables
497          */
498         smp_mb__before_spinlock();
499 }
500 /* Clearing is done after a TLB flush, which also provides a barrier. */
501 static inline void clear_tlb_flush_pending(struct mm_struct *mm)
502 {
503         barrier();
504         mm->tlb_flush_pending = false;
505 }
506 #else
507 static inline bool mm_tlb_flush_pending(struct mm_struct *mm)
508 {
509         return false;
510 }
511 static inline void set_tlb_flush_pending(struct mm_struct *mm)
512 {
513 }
514 static inline void clear_tlb_flush_pending(struct mm_struct *mm)
515 {
516 }
517 #endif
518
519 struct vm_special_mapping
520 {
521         const char *name;
522         struct page **pages;
523 };
524
525 enum tlb_flush_reason {
526         TLB_FLUSH_ON_TASK_SWITCH,
527         TLB_REMOTE_SHOOTDOWN,
528         TLB_LOCAL_SHOOTDOWN,
529         TLB_LOCAL_MM_SHOOTDOWN,
530         NR_TLB_FLUSH_REASONS,
531 };
532
533  /*
534   * A swap entry has to fit into a "unsigned long", as the entry is hidden
535   * in the "index" field of the swapper address space.
536   */
537 typedef struct {
538         unsigned long val;
539 } swp_entry_t;
540
541 #endif /* _LINUX_MM_TYPES_H */