]> git.openfabrics.org - ~shefty/rdma-dev.git/blob - include/linux/mm_types.h
mm: rearrange vm_area_struct for fewer cache misses
[~shefty/rdma-dev.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/page-debug-flags.h>
14 #include <linux/uprobes.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
25 #define USE_SPLIT_PTLOCKS       (NR_CPUS >= CONFIG_SPLIT_PTLOCK_CPUS)
26
27 /*
28  * Each physical page in the system has a struct page associated with
29  * it to keep track of whatever it is we are using the page for at the
30  * moment. Note that we have no way to track which tasks are using
31  * a page, though if it is a pagecache page, rmap structures can tell us
32  * who is mapping it.
33  *
34  * The objects in struct page are organized in double word blocks in
35  * order to allows us to use atomic double word operations on portions
36  * of struct page. That is currently only used by slub but the arrangement
37  * allows the use of atomic double word operations on the flags/mapping
38  * and lru list pointers also.
39  */
40 struct page {
41         /* First double word block */
42         unsigned long flags;            /* Atomic flags, some possibly
43                                          * updated asynchronously */
44         struct address_space *mapping;  /* If low bit clear, points to
45                                          * inode address_space, or NULL.
46                                          * If page mapped as anonymous
47                                          * memory, low bit is set, and
48                                          * it points to anon_vma object:
49                                          * see PAGE_MAPPING_ANON below.
50                                          */
51         /* Second double word */
52         struct {
53                 union {
54                         pgoff_t index;          /* Our offset within mapping. */
55                         void *freelist;         /* slub/slob first free object */
56                         bool pfmemalloc;        /* If set by the page allocator,
57                                                  * ALLOC_NO_WATERMARKS was set
58                                                  * and the low watermark was not
59                                                  * met implying that the system
60                                                  * is under some pressure. The
61                                                  * caller should try ensure
62                                                  * this page is only used to
63                                                  * free other pages.
64                                                  */
65                 };
66
67                 union {
68 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
69         defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
70                         /* Used for cmpxchg_double in slub */
71                         unsigned long counters;
72 #else
73                         /*
74                          * Keep _count separate from slub cmpxchg_double data.
75                          * As the rest of the double word is protected by
76                          * slab_lock but _count is not.
77                          */
78                         unsigned counters;
79 #endif
80
81                         struct {
82
83                                 union {
84                                         /*
85                                          * Count of ptes mapped in
86                                          * mms, to show when page is
87                                          * mapped & limit reverse map
88                                          * searches.
89                                          *
90                                          * Used also for tail pages
91                                          * refcounting instead of
92                                          * _count. Tail pages cannot
93                                          * be mapped and keeping the
94                                          * tail page _count zero at
95                                          * all times guarantees
96                                          * get_page_unless_zero() will
97                                          * never succeed on tail
98                                          * pages.
99                                          */
100                                         atomic_t _mapcount;
101
102                                         struct { /* SLUB */
103                                                 unsigned inuse:16;
104                                                 unsigned objects:15;
105                                                 unsigned frozen:1;
106                                         };
107                                         int units;      /* SLOB */
108                                 };
109                                 atomic_t _count;                /* Usage count, see below. */
110                         };
111                 };
112         };
113
114         /* Third double word block */
115         union {
116                 struct list_head lru;   /* Pageout list, eg. active_list
117                                          * protected by zone->lru_lock !
118                                          */
119                 struct {                /* slub per cpu partial pages */
120                         struct page *next;      /* Next partial slab */
121 #ifdef CONFIG_64BIT
122                         int pages;      /* Nr of partial slabs left */
123                         int pobjects;   /* Approximate # of objects */
124 #else
125                         short int pages;
126                         short int pobjects;
127 #endif
128                 };
129
130                 struct list_head list;  /* slobs list of pages */
131                 struct {                /* slab fields */
132                         struct kmem_cache *slab_cache;
133                         struct slab *slab_page;
134                 };
135         };
136
137         /* Remainder is not double word aligned */
138         union {
139                 unsigned long private;          /* Mapping-private opaque data:
140                                                  * usually used for buffer_heads
141                                                  * if PagePrivate set; used for
142                                                  * swp_entry_t if PageSwapCache;
143                                                  * indicates order in the buddy
144                                                  * system if PG_buddy is set.
145                                                  */
146 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
147                 spinlock_t ptl;
148 #endif
149                 struct kmem_cache *slab;        /* SLUB: Pointer to slab */
150                 struct page *first_page;        /* Compound tail pages */
151         };
152
153         /*
154          * On machines where all RAM is mapped into kernel address space,
155          * we can simply calculate the virtual address. On machines with
156          * highmem some memory is mapped into kernel virtual memory
157          * dynamically, so we need a place to store that address.
158          * Note that this field could be 16 bits on x86 ... ;)
159          *
160          * Architectures with slow multiplication can define
161          * WANT_PAGE_VIRTUAL in asm/page.h
162          */
163 #if defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)
164         void *virtual;                  /* Kernel virtual address (NULL if
165                                            not kmapped, ie. highmem) */
166 #endif /* WANT_PAGE_VIRTUAL */
167 #ifdef CONFIG_WANT_PAGE_DEBUG_FLAGS
168         unsigned long debug_flags;      /* Use atomic bitops on this */
169 #endif
170
171 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
172         /*
173          * kmemcheck wants to track the status of each byte in a page; this
174          * is a pointer to such a status block. NULL if not tracked.
175          */
176         void *shadow;
177 #endif
178 }
179 /*
180  * The struct page can be forced to be double word aligned so that atomic ops
181  * on double words work. The SLUB allocator can make use of such a feature.
182  */
183 #ifdef CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE
184         __aligned(2 * sizeof(unsigned long))
185 #endif
186 ;
187
188 struct page_frag {
189         struct page *page;
190 #if (BITS_PER_LONG > 32) || (PAGE_SIZE >= 65536)
191         __u32 offset;
192         __u32 size;
193 #else
194         __u16 offset;
195         __u16 size;
196 #endif
197 };
198
199 typedef unsigned long __nocast vm_flags_t;
200
201 /*
202  * A region containing a mapping of a non-memory backed file under NOMMU
203  * conditions.  These are held in a global tree and are pinned by the VMAs that
204  * map parts of them.
205  */
206 struct vm_region {
207         struct rb_node  vm_rb;          /* link in global region tree */
208         vm_flags_t      vm_flags;       /* VMA vm_flags */
209         unsigned long   vm_start;       /* start address of region */
210         unsigned long   vm_end;         /* region initialised to here */
211         unsigned long   vm_top;         /* region allocated to here */
212         unsigned long   vm_pgoff;       /* the offset in vm_file corresponding to vm_start */
213         struct file     *vm_file;       /* the backing file or NULL */
214
215         int             vm_usage;       /* region usage count (access under nommu_region_sem) */
216         bool            vm_icache_flushed : 1; /* true if the icache has been flushed for
217                                                 * this region */
218 };
219
220 /*
221  * This struct defines a memory VMM memory area. There is one of these
222  * per VM-area/task.  A VM area is any part of the process virtual memory
223  * space that has a special rule for the page-fault handlers (ie a shared
224  * library, the executable area etc).
225  */
226 struct vm_area_struct {
227         /* The first cache line has the info for VMA tree walking. */
228
229         unsigned long vm_start;         /* Our start address within vm_mm. */
230         unsigned long vm_end;           /* The first byte after our end address
231                                            within vm_mm. */
232
233         /* linked list of VM areas per task, sorted by address */
234         struct vm_area_struct *vm_next, *vm_prev;
235
236         struct rb_node vm_rb;
237
238         /*
239          * Largest free memory gap in bytes to the left of this VMA.
240          * Either between this VMA and vma->vm_prev, or between one of the
241          * VMAs below us in the VMA rbtree and its ->vm_prev. This helps
242          * get_unmapped_area find a free area of the right size.
243          */
244         unsigned long rb_subtree_gap;
245
246         /* Second cache line starts here. */
247
248         struct mm_struct *vm_mm;        /* The address space we belong to. */
249         pgprot_t vm_page_prot;          /* Access permissions of this VMA. */
250         unsigned long vm_flags;         /* Flags, see mm.h. */
251
252         /*
253          * For areas with an address space and backing store,
254          * linkage into the address_space->i_mmap interval tree, or
255          * linkage of vma in the address_space->i_mmap_nonlinear list.
256          */
257         union {
258                 struct {
259                         struct rb_node rb;
260                         unsigned long rb_subtree_last;
261                 } linear;
262                 struct list_head nonlinear;
263         } shared;
264
265         /*
266          * A file's MAP_PRIVATE vma can be in both i_mmap tree and anon_vma
267          * list, after a COW of one of the file pages.  A MAP_SHARED vma
268          * can only be in the i_mmap tree.  An anonymous MAP_PRIVATE, stack
269          * or brk vma (with NULL file) can only be in an anon_vma list.
270          */
271         struct list_head anon_vma_chain; /* Serialized by mmap_sem &
272                                           * page_table_lock */
273         struct anon_vma *anon_vma;      /* Serialized by page_table_lock */
274
275         /* Function pointers to deal with this struct. */
276         const struct vm_operations_struct *vm_ops;
277
278         /* Information about our backing store: */
279         unsigned long vm_pgoff;         /* Offset (within vm_file) in PAGE_SIZE
280                                            units, *not* PAGE_CACHE_SIZE */
281         struct file * vm_file;          /* File we map to (can be NULL). */
282         void * vm_private_data;         /* was vm_pte (shared mem) */
283
284 #ifndef CONFIG_MMU
285         struct vm_region *vm_region;    /* NOMMU mapping region */
286 #endif
287 #ifdef CONFIG_NUMA
288         struct mempolicy *vm_policy;    /* NUMA policy for the VMA */
289 #endif
290 };
291
292 struct core_thread {
293         struct task_struct *task;
294         struct core_thread *next;
295 };
296
297 struct core_state {
298         atomic_t nr_threads;
299         struct core_thread dumper;
300         struct completion startup;
301 };
302
303 enum {
304         MM_FILEPAGES,
305         MM_ANONPAGES,
306         MM_SWAPENTS,
307         NR_MM_COUNTERS
308 };
309
310 #if USE_SPLIT_PTLOCKS && defined(CONFIG_MMU)
311 #define SPLIT_RSS_COUNTING
312 /* per-thread cached information, */
313 struct task_rss_stat {
314         int events;     /* for synchronization threshold */
315         int count[NR_MM_COUNTERS];
316 };
317 #endif /* USE_SPLIT_PTLOCKS */
318
319 struct mm_rss_stat {
320         atomic_long_t count[NR_MM_COUNTERS];
321 };
322
323 struct mm_struct {
324         struct vm_area_struct * mmap;           /* list of VMAs */
325         struct rb_root mm_rb;
326         struct vm_area_struct * mmap_cache;     /* last find_vma result */
327 #ifdef CONFIG_MMU
328         unsigned long (*get_unmapped_area) (struct file *filp,
329                                 unsigned long addr, unsigned long len,
330                                 unsigned long pgoff, unsigned long flags);
331         void (*unmap_area) (struct mm_struct *mm, unsigned long addr);
332 #endif
333         unsigned long mmap_base;                /* base of mmap area */
334         unsigned long task_size;                /* size of task vm space */
335         unsigned long cached_hole_size;         /* if non-zero, the largest hole below free_area_cache */
336         unsigned long free_area_cache;          /* first hole of size cached_hole_size or larger */
337         unsigned long highest_vm_end;           /* highest vma end address */
338         pgd_t * pgd;
339         atomic_t mm_users;                      /* How many users with user space? */
340         atomic_t mm_count;                      /* How many references to "struct mm_struct" (users count as 1) */
341         int map_count;                          /* number of VMAs */
342
343         spinlock_t page_table_lock;             /* Protects page tables and some counters */
344         struct rw_semaphore mmap_sem;
345
346         struct list_head mmlist;                /* List of maybe swapped mm's.  These are globally strung
347                                                  * together off init_mm.mmlist, and are protected
348                                                  * by mmlist_lock
349                                                  */
350
351
352         unsigned long hiwater_rss;      /* High-watermark of RSS usage */
353         unsigned long hiwater_vm;       /* High-water virtual memory usage */
354
355         unsigned long total_vm;         /* Total pages mapped */
356         unsigned long locked_vm;        /* Pages that have PG_mlocked set */
357         unsigned long pinned_vm;        /* Refcount permanently increased */
358         unsigned long shared_vm;        /* Shared pages (files) */
359         unsigned long exec_vm;          /* VM_EXEC & ~VM_WRITE */
360         unsigned long stack_vm;         /* VM_GROWSUP/DOWN */
361         unsigned long def_flags;
362         unsigned long nr_ptes;          /* Page table pages */
363         unsigned long start_code, end_code, start_data, end_data;
364         unsigned long start_brk, brk, start_stack;
365         unsigned long arg_start, arg_end, env_start, env_end;
366
367         unsigned long saved_auxv[AT_VECTOR_SIZE]; /* for /proc/PID/auxv */
368
369         /*
370          * Special counters, in some configurations protected by the
371          * page_table_lock, in other configurations by being atomic.
372          */
373         struct mm_rss_stat rss_stat;
374
375         struct linux_binfmt *binfmt;
376
377         cpumask_var_t cpu_vm_mask_var;
378
379         /* Architecture-specific MM context */
380         mm_context_t context;
381
382         unsigned long flags; /* Must use atomic bitops to access the bits */
383
384         struct core_state *core_state; /* coredumping support */
385 #ifdef CONFIG_AIO
386         spinlock_t              ioctx_lock;
387         struct hlist_head       ioctx_list;
388 #endif
389 #ifdef CONFIG_MM_OWNER
390         /*
391          * "owner" points to a task that is regarded as the canonical
392          * user/owner of this mm. All of the following must be true in
393          * order for it to be changed:
394          *
395          * current == mm->owner
396          * current->mm != mm
397          * new_owner->mm == mm
398          * new_owner->alloc_lock is held
399          */
400         struct task_struct __rcu *owner;
401 #endif
402
403         /* store ref to file /proc/<pid>/exe symlink points to */
404         struct file *exe_file;
405 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
406         struct mmu_notifier_mm *mmu_notifier_mm;
407 #endif
408 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
409         pgtable_t pmd_huge_pte; /* protected by page_table_lock */
410 #endif
411 #ifdef CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK
412         struct cpumask cpumask_allocation;
413 #endif
414         struct uprobes_state uprobes_state;
415 };
416
417 static inline void mm_init_cpumask(struct mm_struct *mm)
418 {
419 #ifdef CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK
420         mm->cpu_vm_mask_var = &mm->cpumask_allocation;
421 #endif
422 }
423
424 /* Future-safe accessor for struct mm_struct's cpu_vm_mask. */
425 static inline cpumask_t *mm_cpumask(struct mm_struct *mm)
426 {
427         return mm->cpu_vm_mask_var;
428 }
429
430 #endif /* _LINUX_MM_TYPES_H */