Merge tag 'soundwire-6.5-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/vkoul...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / mempolicy.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Simple NUMA memory policy for the Linux kernel.
4  *
5  * Copyright 2003,2004 Andi Kleen, SuSE Labs.
6  * (C) Copyright 2005 Christoph Lameter, Silicon Graphics, Inc.
7  *
8  * NUMA policy allows the user to give hints in which node(s) memory should
9  * be allocated.
10  *
11  * Support four policies per VMA and per process:
12  *
13  * The VMA policy has priority over the process policy for a page fault.
14  *
15  * interleave     Allocate memory interleaved over a set of nodes,
16  *                with normal fallback if it fails.
17  *                For VMA based allocations this interleaves based on the
18  *                offset into the backing object or offset into the mapping
19  *                for anonymous memory. For process policy an process counter
20  *                is used.
21  *
22  * bind           Only allocate memory on a specific set of nodes,
23  *                no fallback.
24  *                FIXME: memory is allocated starting with the first node
25  *                to the last. It would be better if bind would truly restrict
26  *                the allocation to memory nodes instead
27  *
28  * preferred       Try a specific node first before normal fallback.
29  *                As a special case NUMA_NO_NODE here means do the allocation
30  *                on the local CPU. This is normally identical to default,
31  *                but useful to set in a VMA when you have a non default
32  *                process policy.
33  *
34  * preferred many Try a set of nodes first before normal fallback. This is
35  *                similar to preferred without the special case.
36  *
37  * default        Allocate on the local node first, or when on a VMA
38  *                use the process policy. This is what Linux always did
39  *                in a NUMA aware kernel and still does by, ahem, default.
40  *
41  * The process policy is applied for most non interrupt memory allocations
42  * in that process' context. Interrupts ignore the policies and always
43  * try to allocate on the local CPU. The VMA policy is only applied for memory
44  * allocations for a VMA in the VM.
45  *
46  * Currently there are a few corner cases in swapping where the policy
47  * is not applied, but the majority should be handled. When process policy
48  * is used it is not remembered over swap outs/swap ins.
49  *
50  * Only the highest zone in the zone hierarchy gets policied. Allocations
51  * requesting a lower zone just use default policy. This implies that
52  * on systems with highmem kernel lowmem allocation don't get policied.
53  * Same with GFP_DMA allocations.
54  *
55  * For shmfs/tmpfs/hugetlbfs shared memory the policy is shared between
56  * all users and remembered even when nobody has memory mapped.
57  */
58
59 /* Notebook:
60    fix mmap readahead to honour policy and enable policy for any page cache
61    object
62    statistics for bigpages
63    global policy for page cache? currently it uses process policy. Requires
64    first item above.
65    handle mremap for shared memory (currently ignored for the policy)
66    grows down?
67    make bind policy root only? It can trigger oom much faster and the
68    kernel is not always grateful with that.
69 */
70
71 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
72
73 #include <linux/mempolicy.h>
74 #include <linux/pagewalk.h>
75 #include <linux/highmem.h>
76 #include <linux/hugetlb.h>
77 #include <linux/kernel.h>
78 #include <linux/sched.h>
79 #include <linux/sched/mm.h>
80 #include <linux/sched/numa_balancing.h>
81 #include <linux/sched/task.h>
82 #include <linux/nodemask.h>
83 #include <linux/cpuset.h>
84 #include <linux/slab.h>
85 #include <linux/string.h>
86 #include <linux/export.h>
87 #include <linux/nsproxy.h>
88 #include <linux/interrupt.h>
89 #include <linux/init.h>
90 #include <linux/compat.h>
91 #include <linux/ptrace.h>
92 #include <linux/swap.h>
93 #include <linux/seq_file.h>
94 #include <linux/proc_fs.h>
95 #include <linux/migrate.h>
96 #include <linux/ksm.h>
97 #include <linux/rmap.h>
98 #include <linux/security.h>
99 #include <linux/syscalls.h>
100 #include <linux/ctype.h>
101 #include <linux/mm_inline.h>
102 #include <linux/mmu_notifier.h>
103 #include <linux/printk.h>
104 #include <linux/swapops.h>
105
106 #include <asm/tlbflush.h>
107 #include <asm/tlb.h>
108 #include <linux/uaccess.h>
109
110 #include "internal.h"
111
112 /* Internal flags */
113 #define MPOL_MF_DISCONTIG_OK (MPOL_MF_INTERNAL << 0)    /* Skip checks for continuous vmas */
114 #define MPOL_MF_INVERT (MPOL_MF_INTERNAL << 1)          /* Invert check for nodemask */
115
116 static struct kmem_cache *policy_cache;
117 static struct kmem_cache *sn_cache;
118
119 /* Highest zone. An specific allocation for a zone below that is not
120    policied. */
121 enum zone_type policy_zone = 0;
122
123 /*
124  * run-time system-wide default policy => local allocation
125  */
126 static struct mempolicy default_policy = {
127         .refcnt = ATOMIC_INIT(1), /* never free it */
128         .mode = MPOL_LOCAL,
129 };
130
131 static struct mempolicy preferred_node_policy[MAX_NUMNODES];
132
133 /**
134  * numa_map_to_online_node - Find closest online node
135  * @node: Node id to start the search
136  *
137  * Lookup the next closest node by distance if @nid is not online.
138  *
139  * Return: this @node if it is online, otherwise the closest node by distance
140  */
141 int numa_map_to_online_node(int node)
142 {
143         int min_dist = INT_MAX, dist, n, min_node;
144
145         if (node == NUMA_NO_NODE || node_online(node))
146                 return node;
147
148         min_node = node;
149         for_each_online_node(n) {
150                 dist = node_distance(node, n);
151                 if (dist < min_dist) {
152                         min_dist = dist;
153                         min_node = n;
154                 }
155         }
156
157         return min_node;
158 }
159 EXPORT_SYMBOL_GPL(numa_map_to_online_node);
160
161 struct mempolicy *get_task_policy(struct task_struct *p)
162 {
163         struct mempolicy *pol = p->mempolicy;
164         int node;
165
166         if (pol)
167                 return pol;
168
169         node = numa_node_id();
170         if (node != NUMA_NO_NODE) {
171                 pol = &preferred_node_policy[node];
172                 /* preferred_node_policy is not initialised early in boot */
173                 if (pol->mode)
174                         return pol;
175         }
176
177         return &default_policy;
178 }
179
180 static const struct mempolicy_operations {
181         int (*create)(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes);
182         void (*rebind)(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes);
183 } mpol_ops[MPOL_MAX];
184
185 static inline int mpol_store_user_nodemask(const struct mempolicy *pol)
186 {
187         return pol->flags & MPOL_MODE_FLAGS;
188 }
189
190 static void mpol_relative_nodemask(nodemask_t *ret, const nodemask_t *orig,
191                                    const nodemask_t *rel)
192 {
193         nodemask_t tmp;
194         nodes_fold(tmp, *orig, nodes_weight(*rel));
195         nodes_onto(*ret, tmp, *rel);
196 }
197
198 static int mpol_new_nodemask(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
199 {
200         if (nodes_empty(*nodes))
201                 return -EINVAL;
202         pol->nodes = *nodes;
203         return 0;
204 }
205
206 static int mpol_new_preferred(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
207 {
208         if (nodes_empty(*nodes))
209                 return -EINVAL;
210
211         nodes_clear(pol->nodes);
212         node_set(first_node(*nodes), pol->nodes);
213         return 0;
214 }
215
216 /*
217  * mpol_set_nodemask is called after mpol_new() to set up the nodemask, if
218  * any, for the new policy.  mpol_new() has already validated the nodes
219  * parameter with respect to the policy mode and flags.
220  *
221  * Must be called holding task's alloc_lock to protect task's mems_allowed
222  * and mempolicy.  May also be called holding the mmap_lock for write.
223  */
224 static int mpol_set_nodemask(struct mempolicy *pol,
225                      const nodemask_t *nodes, struct nodemask_scratch *nsc)
226 {
227         int ret;
228
229         /*
230          * Default (pol==NULL) resp. local memory policies are not a
231          * subject of any remapping. They also do not need any special
232          * constructor.
233          */
234         if (!pol || pol->mode == MPOL_LOCAL)
235                 return 0;
236
237         /* Check N_MEMORY */
238         nodes_and(nsc->mask1,
239                   cpuset_current_mems_allowed, node_states[N_MEMORY]);
240
241         VM_BUG_ON(!nodes);
242
243         if (pol->flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
244                 mpol_relative_nodemask(&nsc->mask2, nodes, &nsc->mask1);
245         else
246                 nodes_and(nsc->mask2, *nodes, nsc->mask1);
247
248         if (mpol_store_user_nodemask(pol))
249                 pol->w.user_nodemask = *nodes;
250         else
251                 pol->w.cpuset_mems_allowed = cpuset_current_mems_allowed;
252
253         ret = mpol_ops[pol->mode].create(pol, &nsc->mask2);
254         return ret;
255 }
256
257 /*
258  * This function just creates a new policy, does some check and simple
259  * initialization. You must invoke mpol_set_nodemask() to set nodes.
260  */
261 static struct mempolicy *mpol_new(unsigned short mode, unsigned short flags,
262                                   nodemask_t *nodes)
263 {
264         struct mempolicy *policy;
265
266         pr_debug("setting mode %d flags %d nodes[0] %lx\n",
267                  mode, flags, nodes ? nodes_addr(*nodes)[0] : NUMA_NO_NODE);
268
269         if (mode == MPOL_DEFAULT) {
270                 if (nodes && !nodes_empty(*nodes))
271                         return ERR_PTR(-EINVAL);
272                 return NULL;
273         }
274         VM_BUG_ON(!nodes);
275
276         /*
277          * MPOL_PREFERRED cannot be used with MPOL_F_STATIC_NODES or
278          * MPOL_F_RELATIVE_NODES if the nodemask is empty (local allocation).
279          * All other modes require a valid pointer to a non-empty nodemask.
280          */
281         if (mode == MPOL_PREFERRED) {
282                 if (nodes_empty(*nodes)) {
283                         if (((flags & MPOL_F_STATIC_NODES) ||
284                              (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)))
285                                 return ERR_PTR(-EINVAL);
286
287                         mode = MPOL_LOCAL;
288                 }
289         } else if (mode == MPOL_LOCAL) {
290                 if (!nodes_empty(*nodes) ||
291                     (flags & MPOL_F_STATIC_NODES) ||
292                     (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
293                         return ERR_PTR(-EINVAL);
294         } else if (nodes_empty(*nodes))
295                 return ERR_PTR(-EINVAL);
296         policy = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
297         if (!policy)
298                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
299         atomic_set(&policy->refcnt, 1);
300         policy->mode = mode;
301         policy->flags = flags;
302         policy->home_node = NUMA_NO_NODE;
303
304         return policy;
305 }
306
307 /* Slow path of a mpol destructor. */
308 void __mpol_put(struct mempolicy *p)
309 {
310         if (!atomic_dec_and_test(&p->refcnt))
311                 return;
312         kmem_cache_free(policy_cache, p);
313 }
314
315 static void mpol_rebind_default(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
316 {
317 }
318
319 static void mpol_rebind_nodemask(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
320 {
321         nodemask_t tmp;
322
323         if (pol->flags & MPOL_F_STATIC_NODES)
324                 nodes_and(tmp, pol->w.user_nodemask, *nodes);
325         else if (pol->flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
326                 mpol_relative_nodemask(&tmp, &pol->w.user_nodemask, nodes);
327         else {
328                 nodes_remap(tmp, pol->nodes, pol->w.cpuset_mems_allowed,
329                                                                 *nodes);
330                 pol->w.cpuset_mems_allowed = *nodes;
331         }
332
333         if (nodes_empty(tmp))
334                 tmp = *nodes;
335
336         pol->nodes = tmp;
337 }
338
339 static void mpol_rebind_preferred(struct mempolicy *pol,
340                                                 const nodemask_t *nodes)
341 {
342         pol->w.cpuset_mems_allowed = *nodes;
343 }
344
345 /*
346  * mpol_rebind_policy - Migrate a policy to a different set of nodes
347  *
348  * Per-vma policies are protected by mmap_lock. Allocations using per-task
349  * policies are protected by task->mems_allowed_seq to prevent a premature
350  * OOM/allocation failure due to parallel nodemask modification.
351  */
352 static void mpol_rebind_policy(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *newmask)
353 {
354         if (!pol || pol->mode == MPOL_LOCAL)
355                 return;
356         if (!mpol_store_user_nodemask(pol) &&
357             nodes_equal(pol->w.cpuset_mems_allowed, *newmask))
358                 return;
359
360         mpol_ops[pol->mode].rebind(pol, newmask);
361 }
362
363 /*
364  * Wrapper for mpol_rebind_policy() that just requires task
365  * pointer, and updates task mempolicy.
366  *
367  * Called with task's alloc_lock held.
368  */
369
370 void mpol_rebind_task(struct task_struct *tsk, const nodemask_t *new)
371 {
372         mpol_rebind_policy(tsk->mempolicy, new);
373 }
374
375 /*
376  * Rebind each vma in mm to new nodemask.
377  *
378  * Call holding a reference to mm.  Takes mm->mmap_lock during call.
379  */
380
381 void mpol_rebind_mm(struct mm_struct *mm, nodemask_t *new)
382 {
383         struct vm_area_struct *vma;
384         VMA_ITERATOR(vmi, mm, 0);
385
386         mmap_write_lock(mm);
387         for_each_vma(vmi, vma)
388                 mpol_rebind_policy(vma->vm_policy, new);
389         mmap_write_unlock(mm);
390 }
391
392 static const struct mempolicy_operations mpol_ops[MPOL_MAX] = {
393         [MPOL_DEFAULT] = {
394                 .rebind = mpol_rebind_default,
395         },
396         [MPOL_INTERLEAVE] = {
397                 .create = mpol_new_nodemask,
398                 .rebind = mpol_rebind_nodemask,
399         },
400         [MPOL_PREFERRED] = {
401                 .create = mpol_new_preferred,
402                 .rebind = mpol_rebind_preferred,
403         },
404         [MPOL_BIND] = {
405                 .create = mpol_new_nodemask,
406                 .rebind = mpol_rebind_nodemask,
407         },
408         [MPOL_LOCAL] = {
409                 .rebind = mpol_rebind_default,
410         },
411         [MPOL_PREFERRED_MANY] = {
412                 .create = mpol_new_nodemask,
413                 .rebind = mpol_rebind_preferred,
414         },
415 };
416
417 static int migrate_folio_add(struct folio *folio, struct list_head *foliolist,
418                                 unsigned long flags);
419
420 struct queue_pages {
421         struct list_head *pagelist;
422         unsigned long flags;
423         nodemask_t *nmask;
424         unsigned long start;
425         unsigned long end;
426         struct vm_area_struct *first;
427 };
428
429 /*
430  * Check if the folio's nid is in qp->nmask.
431  *
432  * If MPOL_MF_INVERT is set in qp->flags, check if the nid is
433  * in the invert of qp->nmask.
434  */
435 static inline bool queue_folio_required(struct folio *folio,
436                                         struct queue_pages *qp)
437 {
438         int nid = folio_nid(folio);
439         unsigned long flags = qp->flags;
440
441         return node_isset(nid, *qp->nmask) == !(flags & MPOL_MF_INVERT);
442 }
443
444 /*
445  * queue_folios_pmd() has three possible return values:
446  * 0 - folios are placed on the right node or queued successfully, or
447  *     special page is met, i.e. huge zero page.
448  * 1 - there is unmovable folio, and MPOL_MF_MOVE* & MPOL_MF_STRICT were
449  *     specified.
450  * -EIO - is migration entry or only MPOL_MF_STRICT was specified and an
451  *        existing folio was already on a node that does not follow the
452  *        policy.
453  */
454 static int queue_folios_pmd(pmd_t *pmd, spinlock_t *ptl, unsigned long addr,
455                                 unsigned long end, struct mm_walk *walk)
456         __releases(ptl)
457 {
458         int ret = 0;
459         struct folio *folio;
460         struct queue_pages *qp = walk->private;
461         unsigned long flags;
462
463         if (unlikely(is_pmd_migration_entry(*pmd))) {
464                 ret = -EIO;
465                 goto unlock;
466         }
467         folio = pfn_folio(pmd_pfn(*pmd));
468         if (is_huge_zero_page(&folio->page)) {
469                 walk->action = ACTION_CONTINUE;
470                 goto unlock;
471         }
472         if (!queue_folio_required(folio, qp))
473                 goto unlock;
474
475         flags = qp->flags;
476         /* go to folio migration */
477         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) {
478                 if (!vma_migratable(walk->vma) ||
479                     migrate_folio_add(folio, qp->pagelist, flags)) {
480                         ret = 1;
481                         goto unlock;
482                 }
483         } else
484                 ret = -EIO;
485 unlock:
486         spin_unlock(ptl);
487         return ret;
488 }
489
490 /*
491  * Scan through pages checking if pages follow certain conditions,
492  * and move them to the pagelist if they do.
493  *
494  * queue_folios_pte_range() has three possible return values:
495  * 0 - folios are placed on the right node or queued successfully, or
496  *     special page is met, i.e. zero page.
497  * 1 - there is unmovable folio, and MPOL_MF_MOVE* & MPOL_MF_STRICT were
498  *     specified.
499  * -EIO - only MPOL_MF_STRICT was specified and an existing folio was already
500  *        on a node that does not follow the policy.
501  */
502 static int queue_folios_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
503                         unsigned long end, struct mm_walk *walk)
504 {
505         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
506         struct folio *folio;
507         struct queue_pages *qp = walk->private;
508         unsigned long flags = qp->flags;
509         bool has_unmovable = false;
510         pte_t *pte, *mapped_pte;
511         pte_t ptent;
512         spinlock_t *ptl;
513
514         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
515         if (ptl)
516                 return queue_folios_pmd(pmd, ptl, addr, end, walk);
517
518         mapped_pte = pte = pte_offset_map_lock(walk->mm, pmd, addr, &ptl);
519         if (!pte) {
520                 walk->action = ACTION_AGAIN;
521                 return 0;
522         }
523         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE) {
524                 ptent = ptep_get(pte);
525                 if (!pte_present(ptent))
526                         continue;
527                 folio = vm_normal_folio(vma, addr, ptent);
528                 if (!folio || folio_is_zone_device(folio))
529                         continue;
530                 /*
531                  * vm_normal_folio() filters out zero pages, but there might
532                  * still be reserved folios to skip, perhaps in a VDSO.
533                  */
534                 if (folio_test_reserved(folio))
535                         continue;
536                 if (!queue_folio_required(folio, qp))
537                         continue;
538                 if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) {
539                         /* MPOL_MF_STRICT must be specified if we get here */
540                         if (!vma_migratable(vma)) {
541                                 has_unmovable = true;
542                                 break;
543                         }
544
545                         /*
546                          * Do not abort immediately since there may be
547                          * temporary off LRU pages in the range.  Still
548                          * need migrate other LRU pages.
549                          */
550                         if (migrate_folio_add(folio, qp->pagelist, flags))
551                                 has_unmovable = true;
552                 } else
553                         break;
554         }
555         pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
556         cond_resched();
557
558         if (has_unmovable)
559                 return 1;
560
561         return addr != end ? -EIO : 0;
562 }
563
564 static int queue_folios_hugetlb(pte_t *pte, unsigned long hmask,
565                                unsigned long addr, unsigned long end,
566                                struct mm_walk *walk)
567 {
568         int ret = 0;
569 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
570         struct queue_pages *qp = walk->private;
571         unsigned long flags = (qp->flags & MPOL_MF_VALID);
572         struct folio *folio;
573         spinlock_t *ptl;
574         pte_t entry;
575
576         ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(walk->vma), walk->mm, pte);
577         entry = huge_ptep_get(pte);
578         if (!pte_present(entry))
579                 goto unlock;
580         folio = pfn_folio(pte_pfn(entry));
581         if (!queue_folio_required(folio, qp))
582                 goto unlock;
583
584         if (flags == MPOL_MF_STRICT) {
585                 /*
586                  * STRICT alone means only detecting misplaced folio and no
587                  * need to further check other vma.
588                  */
589                 ret = -EIO;
590                 goto unlock;
591         }
592
593         if (!vma_migratable(walk->vma)) {
594                 /*
595                  * Must be STRICT with MOVE*, otherwise .test_walk() have
596                  * stopped walking current vma.
597                  * Detecting misplaced folio but allow migrating folios which
598                  * have been queued.
599                  */
600                 ret = 1;
601                 goto unlock;
602         }
603
604         /*
605          * With MPOL_MF_MOVE, we try to migrate only unshared folios. If it
606          * is shared it is likely not worth migrating.
607          *
608          * To check if the folio is shared, ideally we want to make sure
609          * every page is mapped to the same process. Doing that is very
610          * expensive, so check the estimated mapcount of the folio instead.
611          */
612         if (flags & (MPOL_MF_MOVE_ALL) ||
613             (flags & MPOL_MF_MOVE && folio_estimated_sharers(folio) == 1 &&
614              !hugetlb_pmd_shared(pte))) {
615                 if (!isolate_hugetlb(folio, qp->pagelist) &&
616                         (flags & MPOL_MF_STRICT))
617                         /*
618                          * Failed to isolate folio but allow migrating pages
619                          * which have been queued.
620                          */
621                         ret = 1;
622         }
623 unlock:
624         spin_unlock(ptl);
625 #else
626         BUG();
627 #endif
628         return ret;
629 }
630
631 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
632 /*
633  * This is used to mark a range of virtual addresses to be inaccessible.
634  * These are later cleared by a NUMA hinting fault. Depending on these
635  * faults, pages may be migrated for better NUMA placement.
636  *
637  * This is assuming that NUMA faults are handled using PROT_NONE. If
638  * an architecture makes a different choice, it will need further
639  * changes to the core.
640  */
641 unsigned long change_prot_numa(struct vm_area_struct *vma,
642                         unsigned long addr, unsigned long end)
643 {
644         struct mmu_gather tlb;
645         long nr_updated;
646
647         tlb_gather_mmu(&tlb, vma->vm_mm);
648
649         nr_updated = change_protection(&tlb, vma, addr, end, MM_CP_PROT_NUMA);
650         if (nr_updated > 0)
651                 count_vm_numa_events(NUMA_PTE_UPDATES, nr_updated);
652
653         tlb_finish_mmu(&tlb);
654
655         return nr_updated;
656 }
657 #else
658 static unsigned long change_prot_numa(struct vm_area_struct *vma,
659                         unsigned long addr, unsigned long end)
660 {
661         return 0;
662 }
663 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
664
665 static int queue_pages_test_walk(unsigned long start, unsigned long end,
666                                 struct mm_walk *walk)
667 {
668         struct vm_area_struct *next, *vma = walk->vma;
669         struct queue_pages *qp = walk->private;
670         unsigned long endvma = vma->vm_end;
671         unsigned long flags = qp->flags;
672
673         /* range check first */
674         VM_BUG_ON_VMA(!range_in_vma(vma, start, end), vma);
675
676         if (!qp->first) {
677                 qp->first = vma;
678                 if (!(flags & MPOL_MF_DISCONTIG_OK) &&
679                         (qp->start < vma->vm_start))
680                         /* hole at head side of range */
681                         return -EFAULT;
682         }
683         next = find_vma(vma->vm_mm, vma->vm_end);
684         if (!(flags & MPOL_MF_DISCONTIG_OK) &&
685                 ((vma->vm_end < qp->end) &&
686                 (!next || vma->vm_end < next->vm_start)))
687                 /* hole at middle or tail of range */
688                 return -EFAULT;
689
690         /*
691          * Need check MPOL_MF_STRICT to return -EIO if possible
692          * regardless of vma_migratable
693          */
694         if (!vma_migratable(vma) &&
695             !(flags & MPOL_MF_STRICT))
696                 return 1;
697
698         if (endvma > end)
699                 endvma = end;
700
701         if (flags & MPOL_MF_LAZY) {
702                 /* Similar to task_numa_work, skip inaccessible VMAs */
703                 if (!is_vm_hugetlb_page(vma) && vma_is_accessible(vma) &&
704                         !(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP))
705                         change_prot_numa(vma, start, endvma);
706                 return 1;
707         }
708
709         /* queue pages from current vma */
710         if (flags & MPOL_MF_VALID)
711                 return 0;
712         return 1;
713 }
714
715 static const struct mm_walk_ops queue_pages_walk_ops = {
716         .hugetlb_entry          = queue_folios_hugetlb,
717         .pmd_entry              = queue_folios_pte_range,
718         .test_walk              = queue_pages_test_walk,
719 };
720
721 /*
722  * Walk through page tables and collect pages to be migrated.
723  *
724  * If pages found in a given range are on a set of nodes (determined by
725  * @nodes and @flags,) it's isolated and queued to the pagelist which is
726  * passed via @private.
727  *
728  * queue_pages_range() has three possible return values:
729  * 1 - there is unmovable page, but MPOL_MF_MOVE* & MPOL_MF_STRICT were
730  *     specified.
731  * 0 - queue pages successfully or no misplaced page.
732  * errno - i.e. misplaced pages with MPOL_MF_STRICT specified (-EIO) or
733  *         memory range specified by nodemask and maxnode points outside
734  *         your accessible address space (-EFAULT)
735  */
736 static int
737 queue_pages_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start, unsigned long end,
738                 nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
739                 struct list_head *pagelist)
740 {
741         int err;
742         struct queue_pages qp = {
743                 .pagelist = pagelist,
744                 .flags = flags,
745                 .nmask = nodes,
746                 .start = start,
747                 .end = end,
748                 .first = NULL,
749         };
750
751         err = walk_page_range(mm, start, end, &queue_pages_walk_ops, &qp);
752
753         if (!qp.first)
754                 /* whole range in hole */
755                 err = -EFAULT;
756
757         return err;
758 }
759
760 /*
761  * Apply policy to a single VMA
762  * This must be called with the mmap_lock held for writing.
763  */
764 static int vma_replace_policy(struct vm_area_struct *vma,
765                                                 struct mempolicy *pol)
766 {
767         int err;
768         struct mempolicy *old;
769         struct mempolicy *new;
770
771         pr_debug("vma %lx-%lx/%lx vm_ops %p vm_file %p set_policy %p\n",
772                  vma->vm_start, vma->vm_end, vma->vm_pgoff,
773                  vma->vm_ops, vma->vm_file,
774                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->set_policy : NULL);
775
776         new = mpol_dup(pol);
777         if (IS_ERR(new))
778                 return PTR_ERR(new);
779
780         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->set_policy) {
781                 err = vma->vm_ops->set_policy(vma, new);
782                 if (err)
783                         goto err_out;
784         }
785
786         old = vma->vm_policy;
787         vma->vm_policy = new; /* protected by mmap_lock */
788         mpol_put(old);
789
790         return 0;
791  err_out:
792         mpol_put(new);
793         return err;
794 }
795
796 /* Split or merge the VMA (if required) and apply the new policy */
797 static int mbind_range(struct vma_iterator *vmi, struct vm_area_struct *vma,
798                 struct vm_area_struct **prev, unsigned long start,
799                 unsigned long end, struct mempolicy *new_pol)
800 {
801         struct vm_area_struct *merged;
802         unsigned long vmstart, vmend;
803         pgoff_t pgoff;
804         int err;
805
806         vmend = min(end, vma->vm_end);
807         if (start > vma->vm_start) {
808                 *prev = vma;
809                 vmstart = start;
810         } else {
811                 vmstart = vma->vm_start;
812         }
813
814         if (mpol_equal(vma_policy(vma), new_pol)) {
815                 *prev = vma;
816                 return 0;
817         }
818
819         pgoff = vma->vm_pgoff + ((vmstart - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
820         merged = vma_merge(vmi, vma->vm_mm, *prev, vmstart, vmend, vma->vm_flags,
821                          vma->anon_vma, vma->vm_file, pgoff, new_pol,
822                          vma->vm_userfaultfd_ctx, anon_vma_name(vma));
823         if (merged) {
824                 *prev = merged;
825                 return vma_replace_policy(merged, new_pol);
826         }
827
828         if (vma->vm_start != vmstart) {
829                 err = split_vma(vmi, vma, vmstart, 1);
830                 if (err)
831                         return err;
832         }
833
834         if (vma->vm_end != vmend) {
835                 err = split_vma(vmi, vma, vmend, 0);
836                 if (err)
837                         return err;
838         }
839
840         *prev = vma;
841         return vma_replace_policy(vma, new_pol);
842 }
843
844 /* Set the process memory policy */
845 static long do_set_mempolicy(unsigned short mode, unsigned short flags,
846                              nodemask_t *nodes)
847 {
848         struct mempolicy *new, *old;
849         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
850         int ret;
851
852         if (!scratch)
853                 return -ENOMEM;
854
855         new = mpol_new(mode, flags, nodes);
856         if (IS_ERR(new)) {
857                 ret = PTR_ERR(new);
858                 goto out;
859         }
860
861         task_lock(current);
862         ret = mpol_set_nodemask(new, nodes, scratch);
863         if (ret) {
864                 task_unlock(current);
865                 mpol_put(new);
866                 goto out;
867         }
868
869         old = current->mempolicy;
870         current->mempolicy = new;
871         if (new && new->mode == MPOL_INTERLEAVE)
872                 current->il_prev = MAX_NUMNODES-1;
873         task_unlock(current);
874         mpol_put(old);
875         ret = 0;
876 out:
877         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
878         return ret;
879 }
880
881 /*
882  * Return nodemask for policy for get_mempolicy() query
883  *
884  * Called with task's alloc_lock held
885  */
886 static void get_policy_nodemask(struct mempolicy *p, nodemask_t *nodes)
887 {
888         nodes_clear(*nodes);
889         if (p == &default_policy)
890                 return;
891
892         switch (p->mode) {
893         case MPOL_BIND:
894         case MPOL_INTERLEAVE:
895         case MPOL_PREFERRED:
896         case MPOL_PREFERRED_MANY:
897                 *nodes = p->nodes;
898                 break;
899         case MPOL_LOCAL:
900                 /* return empty node mask for local allocation */
901                 break;
902         default:
903                 BUG();
904         }
905 }
906
907 static int lookup_node(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
908 {
909         struct page *p = NULL;
910         int ret;
911
912         ret = get_user_pages_fast(addr & PAGE_MASK, 1, 0, &p);
913         if (ret > 0) {
914                 ret = page_to_nid(p);
915                 put_page(p);
916         }
917         return ret;
918 }
919
920 /* Retrieve NUMA policy */
921 static long do_get_mempolicy(int *policy, nodemask_t *nmask,
922                              unsigned long addr, unsigned long flags)
923 {
924         int err;
925         struct mm_struct *mm = current->mm;
926         struct vm_area_struct *vma = NULL;
927         struct mempolicy *pol = current->mempolicy, *pol_refcount = NULL;
928
929         if (flags &
930                 ~(unsigned long)(MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR|MPOL_F_MEMS_ALLOWED))
931                 return -EINVAL;
932
933         if (flags & MPOL_F_MEMS_ALLOWED) {
934                 if (flags & (MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR))
935                         return -EINVAL;
936                 *policy = 0;    /* just so it's initialized */
937                 task_lock(current);
938                 *nmask  = cpuset_current_mems_allowed;
939                 task_unlock(current);
940                 return 0;
941         }
942
943         if (flags & MPOL_F_ADDR) {
944                 /*
945                  * Do NOT fall back to task policy if the
946                  * vma/shared policy at addr is NULL.  We
947                  * want to return MPOL_DEFAULT in this case.
948                  */
949                 mmap_read_lock(mm);
950                 vma = vma_lookup(mm, addr);
951                 if (!vma) {
952                         mmap_read_unlock(mm);
953                         return -EFAULT;
954                 }
955                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy)
956                         pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, addr);
957                 else
958                         pol = vma->vm_policy;
959         } else if (addr)
960                 return -EINVAL;
961
962         if (!pol)
963                 pol = &default_policy;  /* indicates default behavior */
964
965         if (flags & MPOL_F_NODE) {
966                 if (flags & MPOL_F_ADDR) {
967                         /*
968                          * Take a refcount on the mpol, because we are about to
969                          * drop the mmap_lock, after which only "pol" remains
970                          * valid, "vma" is stale.
971                          */
972                         pol_refcount = pol;
973                         vma = NULL;
974                         mpol_get(pol);
975                         mmap_read_unlock(mm);
976                         err = lookup_node(mm, addr);
977                         if (err < 0)
978                                 goto out;
979                         *policy = err;
980                 } else if (pol == current->mempolicy &&
981                                 pol->mode == MPOL_INTERLEAVE) {
982                         *policy = next_node_in(current->il_prev, pol->nodes);
983                 } else {
984                         err = -EINVAL;
985                         goto out;
986                 }
987         } else {
988                 *policy = pol == &default_policy ? MPOL_DEFAULT :
989                                                 pol->mode;
990                 /*
991                  * Internal mempolicy flags must be masked off before exposing
992                  * the policy to userspace.
993                  */
994                 *policy |= (pol->flags & MPOL_MODE_FLAGS);
995         }
996
997         err = 0;
998         if (nmask) {
999                 if (mpol_store_user_nodemask(pol)) {
1000                         *nmask = pol->w.user_nodemask;
1001                 } else {
1002                         task_lock(current);
1003                         get_policy_nodemask(pol, nmask);
1004                         task_unlock(current);
1005                 }
1006         }
1007
1008  out:
1009         mpol_cond_put(pol);
1010         if (vma)
1011                 mmap_read_unlock(mm);
1012         if (pol_refcount)
1013                 mpol_put(pol_refcount);
1014         return err;
1015 }
1016
1017 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1018 static int migrate_folio_add(struct folio *folio, struct list_head *foliolist,
1019                                 unsigned long flags)
1020 {
1021         /*
1022          * We try to migrate only unshared folios. If it is shared it
1023          * is likely not worth migrating.
1024          *
1025          * To check if the folio is shared, ideally we want to make sure
1026          * every page is mapped to the same process. Doing that is very
1027          * expensive, so check the estimated mapcount of the folio instead.
1028          */
1029         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) || folio_estimated_sharers(folio) == 1) {
1030                 if (folio_isolate_lru(folio)) {
1031                         list_add_tail(&folio->lru, foliolist);
1032                         node_stat_mod_folio(folio,
1033                                 NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
1034                                 folio_nr_pages(folio));
1035                 } else if (flags & MPOL_MF_STRICT) {
1036                         /*
1037                          * Non-movable folio may reach here.  And, there may be
1038                          * temporary off LRU folios or non-LRU movable folios.
1039                          * Treat them as unmovable folios since they can't be
1040                          * isolated, so they can't be moved at the moment.  It
1041                          * should return -EIO for this case too.
1042                          */
1043                         return -EIO;
1044                 }
1045         }
1046
1047         return 0;
1048 }
1049
1050 /*
1051  * Migrate pages from one node to a target node.
1052  * Returns error or the number of pages not migrated.
1053  */
1054 static int migrate_to_node(struct mm_struct *mm, int source, int dest,
1055                            int flags)
1056 {
1057         nodemask_t nmask;
1058         struct vm_area_struct *vma;
1059         LIST_HEAD(pagelist);
1060         int err = 0;
1061         struct migration_target_control mtc = {
1062                 .nid = dest,
1063                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE,
1064         };
1065
1066         nodes_clear(nmask);
1067         node_set(source, nmask);
1068
1069         /*
1070          * This does not "check" the range but isolates all pages that
1071          * need migration.  Between passing in the full user address
1072          * space range and MPOL_MF_DISCONTIG_OK, this call can not fail.
1073          */
1074         vma = find_vma(mm, 0);
1075         VM_BUG_ON(!(flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)));
1076         queue_pages_range(mm, vma->vm_start, mm->task_size, &nmask,
1077                         flags | MPOL_MF_DISCONTIG_OK, &pagelist);
1078
1079         if (!list_empty(&pagelist)) {
1080                 err = migrate_pages(&pagelist, alloc_migration_target, NULL,
1081                                 (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL, NULL);
1082                 if (err)
1083                         putback_movable_pages(&pagelist);
1084         }
1085
1086         return err;
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Move pages between the two nodesets so as to preserve the physical
1091  * layout as much as possible.
1092  *
1093  * Returns the number of page that could not be moved.
1094  */
1095 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *from,
1096                      const nodemask_t *to, int flags)
1097 {
1098         int busy = 0;
1099         int err = 0;
1100         nodemask_t tmp;
1101
1102         lru_cache_disable();
1103
1104         mmap_read_lock(mm);
1105
1106         /*
1107          * Find a 'source' bit set in 'tmp' whose corresponding 'dest'
1108          * bit in 'to' is not also set in 'tmp'.  Clear the found 'source'
1109          * bit in 'tmp', and return that <source, dest> pair for migration.
1110          * The pair of nodemasks 'to' and 'from' define the map.
1111          *
1112          * If no pair of bits is found that way, fallback to picking some
1113          * pair of 'source' and 'dest' bits that are not the same.  If the
1114          * 'source' and 'dest' bits are the same, this represents a node
1115          * that will be migrating to itself, so no pages need move.
1116          *
1117          * If no bits are left in 'tmp', or if all remaining bits left
1118          * in 'tmp' correspond to the same bit in 'to', return false
1119          * (nothing left to migrate).
1120          *
1121          * This lets us pick a pair of nodes to migrate between, such that
1122          * if possible the dest node is not already occupied by some other
1123          * source node, minimizing the risk of overloading the memory on a
1124          * node that would happen if we migrated incoming memory to a node
1125          * before migrating outgoing memory source that same node.
1126          *
1127          * A single scan of tmp is sufficient.  As we go, we remember the
1128          * most recent <s, d> pair that moved (s != d).  If we find a pair
1129          * that not only moved, but what's better, moved to an empty slot
1130          * (d is not set in tmp), then we break out then, with that pair.
1131          * Otherwise when we finish scanning from_tmp, we at least have the
1132          * most recent <s, d> pair that moved.  If we get all the way through
1133          * the scan of tmp without finding any node that moved, much less
1134          * moved to an empty node, then there is nothing left worth migrating.
1135          */
1136
1137         tmp = *from;
1138         while (!nodes_empty(tmp)) {
1139                 int s, d;
1140                 int source = NUMA_NO_NODE;
1141                 int dest = 0;
1142
1143                 for_each_node_mask(s, tmp) {
1144
1145                         /*
1146                          * do_migrate_pages() tries to maintain the relative
1147                          * node relationship of the pages established between
1148                          * threads and memory areas.
1149                          *
1150                          * However if the number of source nodes is not equal to
1151                          * the number of destination nodes we can not preserve
1152                          * this node relative relationship.  In that case, skip
1153                          * copying memory from a node that is in the destination
1154                          * mask.
1155                          *
1156                          * Example: [2,3,4] -> [3,4,5] moves everything.
1157                          *          [0-7] - > [3,4,5] moves only 0,1,2,6,7.
1158                          */
1159
1160                         if ((nodes_weight(*from) != nodes_weight(*to)) &&
1161                                                 (node_isset(s, *to)))
1162                                 continue;
1163
1164                         d = node_remap(s, *from, *to);
1165                         if (s == d)
1166                                 continue;
1167
1168                         source = s;     /* Node moved. Memorize */
1169                         dest = d;
1170
1171                         /* dest not in remaining from nodes? */
1172                         if (!node_isset(dest, tmp))
1173                                 break;
1174                 }
1175                 if (source == NUMA_NO_NODE)
1176                         break;
1177
1178                 node_clear(source, tmp);
1179                 err = migrate_to_node(mm, source, dest, flags);
1180                 if (err > 0)
1181                         busy += err;
1182                 if (err < 0)
1183                         break;
1184         }
1185         mmap_read_unlock(mm);
1186
1187         lru_cache_enable();
1188         if (err < 0)
1189                 return err;
1190         return busy;
1191
1192 }
1193
1194 /*
1195  * Allocate a new page for page migration based on vma policy.
1196  * Start by assuming the page is mapped by the same vma as contains @start.
1197  * Search forward from there, if not.  N.B., this assumes that the
1198  * list of pages handed to migrate_pages()--which is how we get here--
1199  * is in virtual address order.
1200  */
1201 static struct folio *new_folio(struct folio *src, unsigned long start)
1202 {
1203         struct vm_area_struct *vma;
1204         unsigned long address;
1205         VMA_ITERATOR(vmi, current->mm, start);
1206         gfp_t gfp = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL;
1207
1208         for_each_vma(vmi, vma) {
1209                 address = page_address_in_vma(&src->page, vma);
1210                 if (address != -EFAULT)
1211                         break;
1212         }
1213
1214         if (folio_test_hugetlb(src)) {
1215                 return alloc_hugetlb_folio_vma(folio_hstate(src),
1216                                 vma, address);
1217         }
1218
1219         if (folio_test_large(src))
1220                 gfp = GFP_TRANSHUGE;
1221
1222         /*
1223          * if !vma, vma_alloc_folio() will use task or system default policy
1224          */
1225         return vma_alloc_folio(gfp, folio_order(src), vma, address,
1226                         folio_test_large(src));
1227 }
1228 #else
1229
1230 static int migrate_folio_add(struct folio *folio, struct list_head *foliolist,
1231                                 unsigned long flags)
1232 {
1233         return -EIO;
1234 }
1235
1236 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *from,
1237                      const nodemask_t *to, int flags)
1238 {
1239         return -ENOSYS;
1240 }
1241
1242 static struct folio *new_folio(struct folio *src, unsigned long start)
1243 {
1244         return NULL;
1245 }
1246 #endif
1247
1248 static long do_mbind(unsigned long start, unsigned long len,
1249                      unsigned short mode, unsigned short mode_flags,
1250                      nodemask_t *nmask, unsigned long flags)
1251 {
1252         struct mm_struct *mm = current->mm;
1253         struct vm_area_struct *vma, *prev;
1254         struct vma_iterator vmi;
1255         struct mempolicy *new;
1256         unsigned long end;
1257         int err;
1258         int ret;
1259         LIST_HEAD(pagelist);
1260
1261         if (flags & ~(unsigned long)MPOL_MF_VALID)
1262                 return -EINVAL;
1263         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1264                 return -EPERM;
1265
1266         if (start & ~PAGE_MASK)
1267                 return -EINVAL;
1268
1269         if (mode == MPOL_DEFAULT)
1270                 flags &= ~MPOL_MF_STRICT;
1271
1272         len = PAGE_ALIGN(len);
1273         end = start + len;
1274
1275         if (end < start)
1276                 return -EINVAL;
1277         if (end == start)
1278                 return 0;
1279
1280         new = mpol_new(mode, mode_flags, nmask);
1281         if (IS_ERR(new))
1282                 return PTR_ERR(new);
1283
1284         if (flags & MPOL_MF_LAZY)
1285                 new->flags |= MPOL_F_MOF;
1286
1287         /*
1288          * If we are using the default policy then operation
1289          * on discontinuous address spaces is okay after all
1290          */
1291         if (!new)
1292                 flags |= MPOL_MF_DISCONTIG_OK;
1293
1294         pr_debug("mbind %lx-%lx mode:%d flags:%d nodes:%lx\n",
1295                  start, start + len, mode, mode_flags,
1296                  nmask ? nodes_addr(*nmask)[0] : NUMA_NO_NODE);
1297
1298         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) {
1299
1300                 lru_cache_disable();
1301         }
1302         {
1303                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1304                 if (scratch) {
1305                         mmap_write_lock(mm);
1306                         err = mpol_set_nodemask(new, nmask, scratch);
1307                         if (err)
1308                                 mmap_write_unlock(mm);
1309                 } else
1310                         err = -ENOMEM;
1311                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1312         }
1313         if (err)
1314                 goto mpol_out;
1315
1316         ret = queue_pages_range(mm, start, end, nmask,
1317                           flags | MPOL_MF_INVERT, &pagelist);
1318
1319         if (ret < 0) {
1320                 err = ret;
1321                 goto up_out;
1322         }
1323
1324         vma_iter_init(&vmi, mm, start);
1325         prev = vma_prev(&vmi);
1326         for_each_vma_range(vmi, vma, end) {
1327                 err = mbind_range(&vmi, vma, &prev, start, end, new);
1328                 if (err)
1329                         break;
1330         }
1331
1332         if (!err) {
1333                 int nr_failed = 0;
1334
1335                 if (!list_empty(&pagelist)) {
1336                         WARN_ON_ONCE(flags & MPOL_MF_LAZY);
1337                         nr_failed = migrate_pages(&pagelist, new_folio, NULL,
1338                                 start, MIGRATE_SYNC, MR_MEMPOLICY_MBIND, NULL);
1339                         if (nr_failed)
1340                                 putback_movable_pages(&pagelist);
1341                 }
1342
1343                 if ((ret > 0) || (nr_failed && (flags & MPOL_MF_STRICT)))
1344                         err = -EIO;
1345         } else {
1346 up_out:
1347                 if (!list_empty(&pagelist))
1348                         putback_movable_pages(&pagelist);
1349         }
1350
1351         mmap_write_unlock(mm);
1352 mpol_out:
1353         mpol_put(new);
1354         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL))
1355                 lru_cache_enable();
1356         return err;
1357 }
1358
1359 /*
1360  * User space interface with variable sized bitmaps for nodelists.
1361  */
1362 static int get_bitmap(unsigned long *mask, const unsigned long __user *nmask,
1363                       unsigned long maxnode)
1364 {
1365         unsigned long nlongs = BITS_TO_LONGS(maxnode);
1366         int ret;
1367
1368         if (in_compat_syscall())
1369                 ret = compat_get_bitmap(mask,
1370                                         (const compat_ulong_t __user *)nmask,
1371                                         maxnode);
1372         else
1373                 ret = copy_from_user(mask, nmask,
1374                                      nlongs * sizeof(unsigned long));
1375
1376         if (ret)
1377                 return -EFAULT;
1378
1379         if (maxnode % BITS_PER_LONG)
1380                 mask[nlongs - 1] &= (1UL << (maxnode % BITS_PER_LONG)) - 1;
1381
1382         return 0;
1383 }
1384
1385 /* Copy a node mask from user space. */
1386 static int get_nodes(nodemask_t *nodes, const unsigned long __user *nmask,
1387                      unsigned long maxnode)
1388 {
1389         --maxnode;
1390         nodes_clear(*nodes);
1391         if (maxnode == 0 || !nmask)
1392                 return 0;
1393         if (maxnode > PAGE_SIZE*BITS_PER_BYTE)
1394                 return -EINVAL;
1395
1396         /*
1397          * When the user specified more nodes than supported just check
1398          * if the non supported part is all zero, one word at a time,
1399          * starting at the end.
1400          */
1401         while (maxnode > MAX_NUMNODES) {
1402                 unsigned long bits = min_t(unsigned long, maxnode, BITS_PER_LONG);
1403                 unsigned long t;
1404
1405                 if (get_bitmap(&t, &nmask[(maxnode - 1) / BITS_PER_LONG], bits))
1406                         return -EFAULT;
1407
1408                 if (maxnode - bits >= MAX_NUMNODES) {
1409                         maxnode -= bits;
1410                 } else {
1411                         maxnode = MAX_NUMNODES;
1412                         t &= ~((1UL << (MAX_NUMNODES % BITS_PER_LONG)) - 1);
1413                 }
1414                 if (t)
1415                         return -EINVAL;
1416         }
1417
1418         return get_bitmap(nodes_addr(*nodes), nmask, maxnode);
1419 }
1420
1421 /* Copy a kernel node mask to user space */
1422 static int copy_nodes_to_user(unsigned long __user *mask, unsigned long maxnode,
1423                               nodemask_t *nodes)
1424 {
1425         unsigned long copy = ALIGN(maxnode-1, 64) / 8;
1426         unsigned int nbytes = BITS_TO_LONGS(nr_node_ids) * sizeof(long);
1427         bool compat = in_compat_syscall();
1428
1429         if (compat)
1430                 nbytes = BITS_TO_COMPAT_LONGS(nr_node_ids) * sizeof(compat_long_t);
1431
1432         if (copy > nbytes) {
1433                 if (copy > PAGE_SIZE)
1434                         return -EINVAL;
1435                 if (clear_user((char __user *)mask + nbytes, copy - nbytes))
1436                         return -EFAULT;
1437                 copy = nbytes;
1438                 maxnode = nr_node_ids;
1439         }
1440
1441         if (compat)
1442                 return compat_put_bitmap((compat_ulong_t __user *)mask,
1443                                          nodes_addr(*nodes), maxnode);
1444
1445         return copy_to_user(mask, nodes_addr(*nodes), copy) ? -EFAULT : 0;
1446 }
1447
1448 /* Basic parameter sanity check used by both mbind() and set_mempolicy() */
1449 static inline int sanitize_mpol_flags(int *mode, unsigned short *flags)
1450 {
1451         *flags = *mode & MPOL_MODE_FLAGS;
1452         *mode &= ~MPOL_MODE_FLAGS;
1453
1454         if ((unsigned int)(*mode) >=  MPOL_MAX)
1455                 return -EINVAL;
1456         if ((*flags & MPOL_F_STATIC_NODES) && (*flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
1457                 return -EINVAL;
1458         if (*flags & MPOL_F_NUMA_BALANCING) {
1459                 if (*mode != MPOL_BIND)
1460                         return -EINVAL;
1461                 *flags |= (MPOL_F_MOF | MPOL_F_MORON);
1462         }
1463         return 0;
1464 }
1465
1466 static long kernel_mbind(unsigned long start, unsigned long len,
1467                          unsigned long mode, const unsigned long __user *nmask,
1468                          unsigned long maxnode, unsigned int flags)
1469 {
1470         unsigned short mode_flags;
1471         nodemask_t nodes;
1472         int lmode = mode;
1473         int err;
1474
1475         start = untagged_addr(start);
1476         err = sanitize_mpol_flags(&lmode, &mode_flags);
1477         if (err)
1478                 return err;
1479
1480         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1481         if (err)
1482                 return err;
1483
1484         return do_mbind(start, len, lmode, mode_flags, &nodes, flags);
1485 }
1486
1487 SYSCALL_DEFINE4(set_mempolicy_home_node, unsigned long, start, unsigned long, len,
1488                 unsigned long, home_node, unsigned long, flags)
1489 {
1490         struct mm_struct *mm = current->mm;
1491         struct vm_area_struct *vma, *prev;
1492         struct mempolicy *new, *old;
1493         unsigned long end;
1494         int err = -ENOENT;
1495         VMA_ITERATOR(vmi, mm, start);
1496
1497         start = untagged_addr(start);
1498         if (start & ~PAGE_MASK)
1499                 return -EINVAL;
1500         /*
1501          * flags is used for future extension if any.
1502          */
1503         if (flags != 0)
1504                 return -EINVAL;
1505
1506         /*
1507          * Check home_node is online to avoid accessing uninitialized
1508          * NODE_DATA.
1509          */
1510         if (home_node >= MAX_NUMNODES || !node_online(home_node))
1511                 return -EINVAL;
1512
1513         len = PAGE_ALIGN(len);
1514         end = start + len;
1515
1516         if (end < start)
1517                 return -EINVAL;
1518         if (end == start)
1519                 return 0;
1520         mmap_write_lock(mm);
1521         prev = vma_prev(&vmi);
1522         for_each_vma_range(vmi, vma, end) {
1523                 /*
1524                  * If any vma in the range got policy other than MPOL_BIND
1525                  * or MPOL_PREFERRED_MANY we return error. We don't reset
1526                  * the home node for vmas we already updated before.
1527                  */
1528                 old = vma_policy(vma);
1529                 if (!old)
1530                         continue;
1531                 if (old->mode != MPOL_BIND && old->mode != MPOL_PREFERRED_MANY) {
1532                         err = -EOPNOTSUPP;
1533                         break;
1534                 }
1535                 new = mpol_dup(old);
1536                 if (IS_ERR(new)) {
1537                         err = PTR_ERR(new);
1538                         break;
1539                 }
1540
1541                 new->home_node = home_node;
1542                 err = mbind_range(&vmi, vma, &prev, start, end, new);
1543                 mpol_put(new);
1544                 if (err)
1545                         break;
1546         }
1547         mmap_write_unlock(mm);
1548         return err;
1549 }
1550
1551 SYSCALL_DEFINE6(mbind, unsigned long, start, unsigned long, len,
1552                 unsigned long, mode, const unsigned long __user *, nmask,
1553                 unsigned long, maxnode, unsigned int, flags)
1554 {
1555         return kernel_mbind(start, len, mode, nmask, maxnode, flags);
1556 }
1557
1558 /* Set the process memory policy */
1559 static long kernel_set_mempolicy(int mode, const unsigned long __user *nmask,
1560                                  unsigned long maxnode)
1561 {
1562         unsigned short mode_flags;
1563         nodemask_t nodes;
1564         int lmode = mode;
1565         int err;
1566
1567         err = sanitize_mpol_flags(&lmode, &mode_flags);
1568         if (err)
1569                 return err;
1570
1571         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1572         if (err)
1573                 return err;
1574
1575         return do_set_mempolicy(lmode, mode_flags, &nodes);
1576 }
1577
1578 SYSCALL_DEFINE3(set_mempolicy, int, mode, const unsigned long __user *, nmask,
1579                 unsigned long, maxnode)
1580 {
1581         return kernel_set_mempolicy(mode, nmask, maxnode);
1582 }
1583
1584 static int kernel_migrate_pages(pid_t pid, unsigned long maxnode,
1585                                 const unsigned long __user *old_nodes,
1586                                 const unsigned long __user *new_nodes)
1587 {
1588         struct mm_struct *mm = NULL;
1589         struct task_struct *task;
1590         nodemask_t task_nodes;
1591         int err;
1592         nodemask_t *old;
1593         nodemask_t *new;
1594         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1595
1596         if (!scratch)
1597                 return -ENOMEM;
1598
1599         old = &scratch->mask1;
1600         new = &scratch->mask2;
1601
1602         err = get_nodes(old, old_nodes, maxnode);
1603         if (err)
1604                 goto out;
1605
1606         err = get_nodes(new, new_nodes, maxnode);
1607         if (err)
1608                 goto out;
1609
1610         /* Find the mm_struct */
1611         rcu_read_lock();
1612         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1613         if (!task) {
1614                 rcu_read_unlock();
1615                 err = -ESRCH;
1616                 goto out;
1617         }
1618         get_task_struct(task);
1619
1620         err = -EINVAL;
1621
1622         /*
1623          * Check if this process has the right to modify the specified process.
1624          * Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
1625          */
1626         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
1627                 rcu_read_unlock();
1628                 err = -EPERM;
1629                 goto out_put;
1630         }
1631         rcu_read_unlock();
1632
1633         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1634         /* Is the user allowed to access the target nodes? */
1635         if (!nodes_subset(*new, task_nodes) && !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1636                 err = -EPERM;
1637                 goto out_put;
1638         }
1639
1640         task_nodes = cpuset_mems_allowed(current);
1641         nodes_and(*new, *new, task_nodes);
1642         if (nodes_empty(*new))
1643                 goto out_put;
1644
1645         err = security_task_movememory(task);
1646         if (err)
1647                 goto out_put;
1648
1649         mm = get_task_mm(task);
1650         put_task_struct(task);
1651
1652         if (!mm) {
1653                 err = -EINVAL;
1654                 goto out;
1655         }
1656
1657         err = do_migrate_pages(mm, old, new,
1658                 capable(CAP_SYS_NICE) ? MPOL_MF_MOVE_ALL : MPOL_MF_MOVE);
1659
1660         mmput(mm);
1661 out:
1662         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1663
1664         return err;
1665
1666 out_put:
1667         put_task_struct(task);
1668         goto out;
1669
1670 }
1671
1672 SYSCALL_DEFINE4(migrate_pages, pid_t, pid, unsigned long, maxnode,
1673                 const unsigned long __user *, old_nodes,
1674                 const unsigned long __user *, new_nodes)
1675 {
1676         return kernel_migrate_pages(pid, maxnode, old_nodes, new_nodes);
1677 }
1678
1679
1680 /* Retrieve NUMA policy */
1681 static int kernel_get_mempolicy(int __user *policy,
1682                                 unsigned long __user *nmask,
1683                                 unsigned long maxnode,
1684                                 unsigned long addr,
1685                                 unsigned long flags)
1686 {
1687         int err;
1688         int pval;
1689         nodemask_t nodes;
1690
1691         if (nmask != NULL && maxnode < nr_node_ids)
1692                 return -EINVAL;
1693
1694         addr = untagged_addr(addr);
1695
1696         err = do_get_mempolicy(&pval, &nodes, addr, flags);
1697
1698         if (err)
1699                 return err;
1700
1701         if (policy && put_user(pval, policy))
1702                 return -EFAULT;
1703
1704         if (nmask)
1705                 err = copy_nodes_to_user(nmask, maxnode, &nodes);
1706
1707         return err;
1708 }
1709
1710 SYSCALL_DEFINE5(get_mempolicy, int __user *, policy,
1711                 unsigned long __user *, nmask, unsigned long, maxnode,
1712                 unsigned long, addr, unsigned long, flags)
1713 {
1714         return kernel_get_mempolicy(policy, nmask, maxnode, addr, flags);
1715 }
1716
1717 bool vma_migratable(struct vm_area_struct *vma)
1718 {
1719         if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1720                 return false;
1721
1722         /*
1723          * DAX device mappings require predictable access latency, so avoid
1724          * incurring periodic faults.
1725          */
1726         if (vma_is_dax(vma))
1727                 return false;
1728
1729         if (is_vm_hugetlb_page(vma) &&
1730                 !hugepage_migration_supported(hstate_vma(vma)))
1731                 return false;
1732
1733         /*
1734          * Migration allocates pages in the highest zone. If we cannot
1735          * do so then migration (at least from node to node) is not
1736          * possible.
1737          */
1738         if (vma->vm_file &&
1739                 gfp_zone(mapping_gfp_mask(vma->vm_file->f_mapping))
1740                         < policy_zone)
1741                 return false;
1742         return true;
1743 }
1744
1745 struct mempolicy *__get_vma_policy(struct vm_area_struct *vma,
1746                                                 unsigned long addr)
1747 {
1748         struct mempolicy *pol = NULL;
1749
1750         if (vma) {
1751                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy) {
1752                         pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, addr);
1753                 } else if (vma->vm_policy) {
1754                         pol = vma->vm_policy;
1755
1756                         /*
1757                          * shmem_alloc_page() passes MPOL_F_SHARED policy with
1758                          * a pseudo vma whose vma->vm_ops=NULL. Take a reference
1759                          * count on these policies which will be dropped by
1760                          * mpol_cond_put() later
1761                          */
1762                         if (mpol_needs_cond_ref(pol))
1763                                 mpol_get(pol);
1764                 }
1765         }
1766
1767         return pol;
1768 }
1769
1770 /*
1771  * get_vma_policy(@vma, @addr)
1772  * @vma: virtual memory area whose policy is sought
1773  * @addr: address in @vma for shared policy lookup
1774  *
1775  * Returns effective policy for a VMA at specified address.
1776  * Falls back to current->mempolicy or system default policy, as necessary.
1777  * Shared policies [those marked as MPOL_F_SHARED] require an extra reference
1778  * count--added by the get_policy() vm_op, as appropriate--to protect against
1779  * freeing by another task.  It is the caller's responsibility to free the
1780  * extra reference for shared policies.
1781  */
1782 static struct mempolicy *get_vma_policy(struct vm_area_struct *vma,
1783                                                 unsigned long addr)
1784 {
1785         struct mempolicy *pol = __get_vma_policy(vma, addr);
1786
1787         if (!pol)
1788                 pol = get_task_policy(current);
1789
1790         return pol;
1791 }
1792
1793 bool vma_policy_mof(struct vm_area_struct *vma)
1794 {
1795         struct mempolicy *pol;
1796
1797         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy) {
1798                 bool ret = false;
1799
1800                 pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, vma->vm_start);
1801                 if (pol && (pol->flags & MPOL_F_MOF))
1802                         ret = true;
1803                 mpol_cond_put(pol);
1804
1805                 return ret;
1806         }
1807
1808         pol = vma->vm_policy;
1809         if (!pol)
1810                 pol = get_task_policy(current);
1811
1812         return pol->flags & MPOL_F_MOF;
1813 }
1814
1815 bool apply_policy_zone(struct mempolicy *policy, enum zone_type zone)
1816 {
1817         enum zone_type dynamic_policy_zone = policy_zone;
1818
1819         BUG_ON(dynamic_policy_zone == ZONE_MOVABLE);
1820
1821         /*
1822          * if policy->nodes has movable memory only,
1823          * we apply policy when gfp_zone(gfp) = ZONE_MOVABLE only.
1824          *
1825          * policy->nodes is intersect with node_states[N_MEMORY].
1826          * so if the following test fails, it implies
1827          * policy->nodes has movable memory only.
1828          */
1829         if (!nodes_intersects(policy->nodes, node_states[N_HIGH_MEMORY]))
1830                 dynamic_policy_zone = ZONE_MOVABLE;
1831
1832         return zone >= dynamic_policy_zone;
1833 }
1834
1835 /*
1836  * Return a nodemask representing a mempolicy for filtering nodes for
1837  * page allocation
1838  */
1839 nodemask_t *policy_nodemask(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy)
1840 {
1841         int mode = policy->mode;
1842
1843         /* Lower zones don't get a nodemask applied for MPOL_BIND */
1844         if (unlikely(mode == MPOL_BIND) &&
1845                 apply_policy_zone(policy, gfp_zone(gfp)) &&
1846                 cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(&policy->nodes))
1847                 return &policy->nodes;
1848
1849         if (mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
1850                 return &policy->nodes;
1851
1852         return NULL;
1853 }
1854
1855 /*
1856  * Return the  preferred node id for 'prefer' mempolicy, and return
1857  * the given id for all other policies.
1858  *
1859  * policy_node() is always coupled with policy_nodemask(), which
1860  * secures the nodemask limit for 'bind' and 'prefer-many' policy.
1861  */
1862 static int policy_node(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy, int nd)
1863 {
1864         if (policy->mode == MPOL_PREFERRED) {
1865                 nd = first_node(policy->nodes);
1866         } else {
1867                 /*
1868                  * __GFP_THISNODE shouldn't even be used with the bind policy
1869                  * because we might easily break the expectation to stay on the
1870                  * requested node and not break the policy.
1871                  */
1872                 WARN_ON_ONCE(policy->mode == MPOL_BIND && (gfp & __GFP_THISNODE));
1873         }
1874
1875         if ((policy->mode == MPOL_BIND ||
1876              policy->mode == MPOL_PREFERRED_MANY) &&
1877             policy->home_node != NUMA_NO_NODE)
1878                 return policy->home_node;
1879
1880         return nd;
1881 }
1882
1883 /* Do dynamic interleaving for a process */
1884 static unsigned interleave_nodes(struct mempolicy *policy)
1885 {
1886         unsigned next;
1887         struct task_struct *me = current;
1888
1889         next = next_node_in(me->il_prev, policy->nodes);
1890         if (next < MAX_NUMNODES)
1891                 me->il_prev = next;
1892         return next;
1893 }
1894
1895 /*
1896  * Depending on the memory policy provide a node from which to allocate the
1897  * next slab entry.
1898  */
1899 unsigned int mempolicy_slab_node(void)
1900 {
1901         struct mempolicy *policy;
1902         int node = numa_mem_id();
1903
1904         if (!in_task())
1905                 return node;
1906
1907         policy = current->mempolicy;
1908         if (!policy)
1909                 return node;
1910
1911         switch (policy->mode) {
1912         case MPOL_PREFERRED:
1913                 return first_node(policy->nodes);
1914
1915         case MPOL_INTERLEAVE:
1916                 return interleave_nodes(policy);
1917
1918         case MPOL_BIND:
1919         case MPOL_PREFERRED_MANY:
1920         {
1921                 struct zoneref *z;
1922
1923                 /*
1924                  * Follow bind policy behavior and start allocation at the
1925                  * first node.
1926                  */
1927                 struct zonelist *zonelist;
1928                 enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(GFP_KERNEL);
1929                 zonelist = &NODE_DATA(node)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
1930                 z = first_zones_zonelist(zonelist, highest_zoneidx,
1931                                                         &policy->nodes);
1932                 return z->zone ? zone_to_nid(z->zone) : node;
1933         }
1934         case MPOL_LOCAL:
1935                 return node;
1936
1937         default:
1938                 BUG();
1939         }
1940 }
1941
1942 /*
1943  * Do static interleaving for a VMA with known offset @n.  Returns the n'th
1944  * node in pol->nodes (starting from n=0), wrapping around if n exceeds the
1945  * number of present nodes.
1946  */
1947 static unsigned offset_il_node(struct mempolicy *pol, unsigned long n)
1948 {
1949         nodemask_t nodemask = pol->nodes;
1950         unsigned int target, nnodes;
1951         int i;
1952         int nid;
1953         /*
1954          * The barrier will stabilize the nodemask in a register or on
1955          * the stack so that it will stop changing under the code.
1956          *
1957          * Between first_node() and next_node(), pol->nodes could be changed
1958          * by other threads. So we put pol->nodes in a local stack.
1959          */
1960         barrier();
1961
1962         nnodes = nodes_weight(nodemask);
1963         if (!nnodes)
1964                 return numa_node_id();
1965         target = (unsigned int)n % nnodes;
1966         nid = first_node(nodemask);
1967         for (i = 0; i < target; i++)
1968                 nid = next_node(nid, nodemask);
1969         return nid;
1970 }
1971
1972 /* Determine a node number for interleave */
1973 static inline unsigned interleave_nid(struct mempolicy *pol,
1974                  struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, int shift)
1975 {
1976         if (vma) {
1977                 unsigned long off;
1978
1979                 /*
1980                  * for small pages, there is no difference between
1981                  * shift and PAGE_SHIFT, so the bit-shift is safe.
1982                  * for huge pages, since vm_pgoff is in units of small
1983                  * pages, we need to shift off the always 0 bits to get
1984                  * a useful offset.
1985                  */
1986                 BUG_ON(shift < PAGE_SHIFT);
1987                 off = vma->vm_pgoff >> (shift - PAGE_SHIFT);
1988                 off += (addr - vma->vm_start) >> shift;
1989                 return offset_il_node(pol, off);
1990         } else
1991                 return interleave_nodes(pol);
1992 }
1993
1994 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
1995 /*
1996  * huge_node(@vma, @addr, @gfp_flags, @mpol)
1997  * @vma: virtual memory area whose policy is sought
1998  * @addr: address in @vma for shared policy lookup and interleave policy
1999  * @gfp_flags: for requested zone
2000  * @mpol: pointer to mempolicy pointer for reference counted mempolicy
2001  * @nodemask: pointer to nodemask pointer for 'bind' and 'prefer-many' policy
2002  *
2003  * Returns a nid suitable for a huge page allocation and a pointer
2004  * to the struct mempolicy for conditional unref after allocation.
2005  * If the effective policy is 'bind' or 'prefer-many', returns a pointer
2006  * to the mempolicy's @nodemask for filtering the zonelist.
2007  *
2008  * Must be protected by read_mems_allowed_begin()
2009  */
2010 int huge_node(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, gfp_t gfp_flags,
2011                                 struct mempolicy **mpol, nodemask_t **nodemask)
2012 {
2013         int nid;
2014         int mode;
2015
2016         *mpol = get_vma_policy(vma, addr);
2017         *nodemask = NULL;
2018         mode = (*mpol)->mode;
2019
2020         if (unlikely(mode == MPOL_INTERLEAVE)) {
2021                 nid = interleave_nid(*mpol, vma, addr,
2022                                         huge_page_shift(hstate_vma(vma)));
2023         } else {
2024                 nid = policy_node(gfp_flags, *mpol, numa_node_id());
2025                 if (mode == MPOL_BIND || mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
2026                         *nodemask = &(*mpol)->nodes;
2027         }
2028         return nid;
2029 }
2030
2031 /*
2032  * init_nodemask_of_mempolicy
2033  *
2034  * If the current task's mempolicy is "default" [NULL], return 'false'
2035  * to indicate default policy.  Otherwise, extract the policy nodemask
2036  * for 'bind' or 'interleave' policy into the argument nodemask, or
2037  * initialize the argument nodemask to contain the single node for
2038  * 'preferred' or 'local' policy and return 'true' to indicate presence
2039  * of non-default mempolicy.
2040  *
2041  * We don't bother with reference counting the mempolicy [mpol_get/put]
2042  * because the current task is examining it's own mempolicy and a task's
2043  * mempolicy is only ever changed by the task itself.
2044  *
2045  * N.B., it is the caller's responsibility to free a returned nodemask.
2046  */
2047 bool init_nodemask_of_mempolicy(nodemask_t *mask)
2048 {
2049         struct mempolicy *mempolicy;
2050
2051         if (!(mask && current->mempolicy))
2052                 return false;
2053
2054         task_lock(current);
2055         mempolicy = current->mempolicy;
2056         switch (mempolicy->mode) {
2057         case MPOL_PREFERRED:
2058         case MPOL_PREFERRED_MANY:
2059         case MPOL_BIND:
2060         case MPOL_INTERLEAVE:
2061                 *mask = mempolicy->nodes;
2062                 break;
2063
2064         case MPOL_LOCAL:
2065                 init_nodemask_of_node(mask, numa_node_id());
2066                 break;
2067
2068         default:
2069                 BUG();
2070         }
2071         task_unlock(current);
2072
2073         return true;
2074 }
2075 #endif
2076
2077 /*
2078  * mempolicy_in_oom_domain
2079  *
2080  * If tsk's mempolicy is "bind", check for intersection between mask and
2081  * the policy nodemask. Otherwise, return true for all other policies
2082  * including "interleave", as a tsk with "interleave" policy may have
2083  * memory allocated from all nodes in system.
2084  *
2085  * Takes task_lock(tsk) to prevent freeing of its mempolicy.
2086  */
2087 bool mempolicy_in_oom_domain(struct task_struct *tsk,
2088                                         const nodemask_t *mask)
2089 {
2090         struct mempolicy *mempolicy;
2091         bool ret = true;
2092
2093         if (!mask)
2094                 return ret;
2095
2096         task_lock(tsk);
2097         mempolicy = tsk->mempolicy;
2098         if (mempolicy && mempolicy->mode == MPOL_BIND)
2099                 ret = nodes_intersects(mempolicy->nodes, *mask);
2100         task_unlock(tsk);
2101
2102         return ret;
2103 }
2104
2105 /* Allocate a page in interleaved policy.
2106    Own path because it needs to do special accounting. */
2107 static struct page *alloc_page_interleave(gfp_t gfp, unsigned order,
2108                                         unsigned nid)
2109 {
2110         struct page *page;
2111
2112         page = __alloc_pages(gfp, order, nid, NULL);
2113         /* skip NUMA_INTERLEAVE_HIT counter update if numa stats is disabled */
2114         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
2115                 return page;
2116         if (page && page_to_nid(page) == nid) {
2117                 preempt_disable();
2118                 __count_numa_event(page_zone(page), NUMA_INTERLEAVE_HIT);
2119                 preempt_enable();
2120         }
2121         return page;
2122 }
2123
2124 static struct page *alloc_pages_preferred_many(gfp_t gfp, unsigned int order,
2125                                                 int nid, struct mempolicy *pol)
2126 {
2127         struct page *page;
2128         gfp_t preferred_gfp;
2129
2130         /*
2131          * This is a two pass approach. The first pass will only try the
2132          * preferred nodes but skip the direct reclaim and allow the
2133          * allocation to fail, while the second pass will try all the
2134          * nodes in system.
2135          */
2136         preferred_gfp = gfp | __GFP_NOWARN;
2137         preferred_gfp &= ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_NOFAIL);
2138         page = __alloc_pages(preferred_gfp, order, nid, &pol->nodes);
2139         if (!page)
2140                 page = __alloc_pages(gfp, order, nid, NULL);
2141
2142         return page;
2143 }
2144
2145 /**
2146  * vma_alloc_folio - Allocate a folio for a VMA.
2147  * @gfp: GFP flags.
2148  * @order: Order of the folio.
2149  * @vma: Pointer to VMA or NULL if not available.
2150  * @addr: Virtual address of the allocation.  Must be inside @vma.
2151  * @hugepage: For hugepages try only the preferred node if possible.
2152  *
2153  * Allocate a folio for a specific address in @vma, using the appropriate
2154  * NUMA policy.  When @vma is not NULL the caller must hold the mmap_lock
2155  * of the mm_struct of the VMA to prevent it from going away.  Should be
2156  * used for all allocations for folios that will be mapped into user space.
2157  *
2158  * Return: The folio on success or NULL if allocation fails.
2159  */
2160 struct folio *vma_alloc_folio(gfp_t gfp, int order, struct vm_area_struct *vma,
2161                 unsigned long addr, bool hugepage)
2162 {
2163         struct mempolicy *pol;
2164         int node = numa_node_id();
2165         struct folio *folio;
2166         int preferred_nid;
2167         nodemask_t *nmask;
2168
2169         pol = get_vma_policy(vma, addr);
2170
2171         if (pol->mode == MPOL_INTERLEAVE) {
2172                 struct page *page;
2173                 unsigned nid;
2174
2175                 nid = interleave_nid(pol, vma, addr, PAGE_SHIFT + order);
2176                 mpol_cond_put(pol);
2177                 gfp |= __GFP_COMP;
2178                 page = alloc_page_interleave(gfp, order, nid);
2179                 if (page && order > 1)
2180                         prep_transhuge_page(page);
2181                 folio = (struct folio *)page;
2182                 goto out;
2183         }
2184
2185         if (pol->mode == MPOL_PREFERRED_MANY) {
2186                 struct page *page;
2187
2188                 node = policy_node(gfp, pol, node);
2189                 gfp |= __GFP_COMP;
2190                 page = alloc_pages_preferred_many(gfp, order, node, pol);
2191                 mpol_cond_put(pol);
2192                 if (page && order > 1)
2193                         prep_transhuge_page(page);
2194                 folio = (struct folio *)page;
2195                 goto out;
2196         }
2197
2198         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) && hugepage)) {
2199                 int hpage_node = node;
2200
2201                 /*
2202                  * For hugepage allocation and non-interleave policy which
2203                  * allows the current node (or other explicitly preferred
2204                  * node) we only try to allocate from the current/preferred
2205                  * node and don't fall back to other nodes, as the cost of
2206                  * remote accesses would likely offset THP benefits.
2207                  *
2208                  * If the policy is interleave or does not allow the current
2209                  * node in its nodemask, we allocate the standard way.
2210                  */
2211                 if (pol->mode == MPOL_PREFERRED)
2212                         hpage_node = first_node(pol->nodes);
2213
2214                 nmask = policy_nodemask(gfp, pol);
2215                 if (!nmask || node_isset(hpage_node, *nmask)) {
2216                         mpol_cond_put(pol);
2217                         /*
2218                          * First, try to allocate THP only on local node, but
2219                          * don't reclaim unnecessarily, just compact.
2220                          */
2221                         folio = __folio_alloc_node(gfp | __GFP_THISNODE |
2222                                         __GFP_NORETRY, order, hpage_node);
2223
2224                         /*
2225                          * If hugepage allocations are configured to always
2226                          * synchronous compact or the vma has been madvised
2227                          * to prefer hugepage backing, retry allowing remote
2228                          * memory with both reclaim and compact as well.
2229                          */
2230                         if (!folio && (gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2231                                 folio = __folio_alloc(gfp, order, hpage_node,
2232                                                       nmask);
2233
2234                         goto out;
2235                 }
2236         }
2237
2238         nmask = policy_nodemask(gfp, pol);
2239         preferred_nid = policy_node(gfp, pol, node);
2240         folio = __folio_alloc(gfp, order, preferred_nid, nmask);
2241         mpol_cond_put(pol);
2242 out:
2243         return folio;
2244 }
2245 EXPORT_SYMBOL(vma_alloc_folio);
2246
2247 /**
2248  * alloc_pages - Allocate pages.
2249  * @gfp: GFP flags.
2250  * @order: Power of two of number of pages to allocate.
2251  *
2252  * Allocate 1 << @order contiguous pages.  The physical address of the
2253  * first page is naturally aligned (eg an order-3 allocation will be aligned
2254  * to a multiple of 8 * PAGE_SIZE bytes).  The NUMA policy of the current
2255  * process is honoured when in process context.
2256  *
2257  * Context: Can be called from any context, providing the appropriate GFP
2258  * flags are used.
2259  * Return: The page on success or NULL if allocation fails.
2260  */
2261 struct page *alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned order)
2262 {
2263         struct mempolicy *pol = &default_policy;
2264         struct page *page;
2265
2266         if (!in_interrupt() && !(gfp & __GFP_THISNODE))
2267                 pol = get_task_policy(current);
2268
2269         /*
2270          * No reference counting needed for current->mempolicy
2271          * nor system default_policy
2272          */
2273         if (pol->mode == MPOL_INTERLEAVE)
2274                 page = alloc_page_interleave(gfp, order, interleave_nodes(pol));
2275         else if (pol->mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
2276                 page = alloc_pages_preferred_many(gfp, order,
2277                                   policy_node(gfp, pol, numa_node_id()), pol);
2278         else
2279                 page = __alloc_pages(gfp, order,
2280                                 policy_node(gfp, pol, numa_node_id()),
2281                                 policy_nodemask(gfp, pol));
2282
2283         return page;
2284 }
2285 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages);
2286
2287 struct folio *folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned order)
2288 {
2289         struct page *page = alloc_pages(gfp | __GFP_COMP, order);
2290
2291         if (page && order > 1)
2292                 prep_transhuge_page(page);
2293         return (struct folio *)page;
2294 }
2295 EXPORT_SYMBOL(folio_alloc);
2296
2297 static unsigned long alloc_pages_bulk_array_interleave(gfp_t gfp,
2298                 struct mempolicy *pol, unsigned long nr_pages,
2299                 struct page **page_array)
2300 {
2301         int nodes;
2302         unsigned long nr_pages_per_node;
2303         int delta;
2304         int i;
2305         unsigned long nr_allocated;
2306         unsigned long total_allocated = 0;
2307
2308         nodes = nodes_weight(pol->nodes);
2309         nr_pages_per_node = nr_pages / nodes;
2310         delta = nr_pages - nodes * nr_pages_per_node;
2311
2312         for (i = 0; i < nodes; i++) {
2313                 if (delta) {
2314                         nr_allocated = __alloc_pages_bulk(gfp,
2315                                         interleave_nodes(pol), NULL,
2316                                         nr_pages_per_node + 1, NULL,
2317                                         page_array);
2318                         delta--;
2319                 } else {
2320                         nr_allocated = __alloc_pages_bulk(gfp,
2321                                         interleave_nodes(pol), NULL,
2322                                         nr_pages_per_node, NULL, page_array);
2323                 }
2324
2325                 page_array += nr_allocated;
2326                 total_allocated += nr_allocated;
2327         }
2328
2329         return total_allocated;
2330 }
2331
2332 static unsigned long alloc_pages_bulk_array_preferred_many(gfp_t gfp, int nid,
2333                 struct mempolicy *pol, unsigned long nr_pages,
2334                 struct page **page_array)
2335 {
2336         gfp_t preferred_gfp;
2337         unsigned long nr_allocated = 0;
2338
2339         preferred_gfp = gfp | __GFP_NOWARN;
2340         preferred_gfp &= ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_NOFAIL);
2341
2342         nr_allocated  = __alloc_pages_bulk(preferred_gfp, nid, &pol->nodes,
2343                                            nr_pages, NULL, page_array);
2344
2345         if (nr_allocated < nr_pages)
2346                 nr_allocated += __alloc_pages_bulk(gfp, numa_node_id(), NULL,
2347                                 nr_pages - nr_allocated, NULL,
2348                                 page_array + nr_allocated);
2349         return nr_allocated;
2350 }
2351
2352 /* alloc pages bulk and mempolicy should be considered at the
2353  * same time in some situation such as vmalloc.
2354  *
2355  * It can accelerate memory allocation especially interleaving
2356  * allocate memory.
2357  */
2358 unsigned long alloc_pages_bulk_array_mempolicy(gfp_t gfp,
2359                 unsigned long nr_pages, struct page **page_array)
2360 {
2361         struct mempolicy *pol = &default_policy;
2362
2363         if (!in_interrupt() && !(gfp & __GFP_THISNODE))
2364                 pol = get_task_policy(current);
2365
2366         if (pol->mode == MPOL_INTERLEAVE)
2367                 return alloc_pages_bulk_array_interleave(gfp, pol,
2368                                                          nr_pages, page_array);
2369
2370         if (pol->mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
2371                 return alloc_pages_bulk_array_preferred_many(gfp,
2372                                 numa_node_id(), pol, nr_pages, page_array);
2373
2374         return __alloc_pages_bulk(gfp, policy_node(gfp, pol, numa_node_id()),
2375                                   policy_nodemask(gfp, pol), nr_pages, NULL,
2376                                   page_array);
2377 }
2378
2379 int vma_dup_policy(struct vm_area_struct *src, struct vm_area_struct *dst)
2380 {
2381         struct mempolicy *pol = mpol_dup(vma_policy(src));
2382
2383         if (IS_ERR(pol))
2384                 return PTR_ERR(pol);
2385         dst->vm_policy = pol;
2386         return 0;
2387 }
2388
2389 /*
2390  * If mpol_dup() sees current->cpuset == cpuset_being_rebound, then it
2391  * rebinds the mempolicy its copying by calling mpol_rebind_policy()
2392  * with the mems_allowed returned by cpuset_mems_allowed().  This
2393  * keeps mempolicies cpuset relative after its cpuset moves.  See
2394  * further kernel/cpuset.c update_nodemask().
2395  *
2396  * current's mempolicy may be rebinded by the other task(the task that changes
2397  * cpuset's mems), so we needn't do rebind work for current task.
2398  */
2399
2400 /* Slow path of a mempolicy duplicate */
2401 struct mempolicy *__mpol_dup(struct mempolicy *old)
2402 {
2403         struct mempolicy *new = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
2404
2405         if (!new)
2406                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2407
2408         /* task's mempolicy is protected by alloc_lock */
2409         if (old == current->mempolicy) {
2410                 task_lock(current);
2411                 *new = *old;
2412                 task_unlock(current);
2413         } else
2414                 *new = *old;
2415
2416         if (current_cpuset_is_being_rebound()) {
2417                 nodemask_t mems = cpuset_mems_allowed(current);
2418                 mpol_rebind_policy(new, &mems);
2419         }
2420         atomic_set(&new->refcnt, 1);
2421         return new;
2422 }
2423
2424 /* Slow path of a mempolicy comparison */
2425 bool __mpol_equal(struct mempolicy *a, struct mempolicy *b)
2426 {
2427         if (!a || !b)
2428                 return false;
2429         if (a->mode != b->mode)
2430                 return false;
2431         if (a->flags != b->flags)
2432                 return false;
2433         if (a->home_node != b->home_node)
2434                 return false;
2435         if (mpol_store_user_nodemask(a))
2436                 if (!nodes_equal(a->w.user_nodemask, b->w.user_nodemask))
2437                         return false;
2438
2439         switch (a->mode) {
2440         case MPOL_BIND:
2441         case MPOL_INTERLEAVE:
2442         case MPOL_PREFERRED:
2443         case MPOL_PREFERRED_MANY:
2444                 return !!nodes_equal(a->nodes, b->nodes);
2445         case MPOL_LOCAL:
2446                 return true;
2447         default:
2448                 BUG();
2449                 return false;
2450         }
2451 }
2452
2453 /*
2454  * Shared memory backing store policy support.
2455  *
2456  * Remember policies even when nobody has shared memory mapped.
2457  * The policies are kept in Red-Black tree linked from the inode.
2458  * They are protected by the sp->lock rwlock, which should be held
2459  * for any accesses to the tree.
2460  */
2461
2462 /*
2463  * lookup first element intersecting start-end.  Caller holds sp->lock for
2464  * reading or for writing
2465  */
2466 static struct sp_node *
2467 sp_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long start, unsigned long end)
2468 {
2469         struct rb_node *n = sp->root.rb_node;
2470
2471         while (n) {
2472                 struct sp_node *p = rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2473
2474                 if (start >= p->end)
2475                         n = n->rb_right;
2476                 else if (end <= p->start)
2477                         n = n->rb_left;
2478                 else
2479                         break;
2480         }
2481         if (!n)
2482                 return NULL;
2483         for (;;) {
2484                 struct sp_node *w = NULL;
2485                 struct rb_node *prev = rb_prev(n);
2486                 if (!prev)
2487                         break;
2488                 w = rb_entry(prev, struct sp_node, nd);
2489                 if (w->end <= start)
2490                         break;
2491                 n = prev;
2492         }
2493         return rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2494 }
2495
2496 /*
2497  * Insert a new shared policy into the list.  Caller holds sp->lock for
2498  * writing.
2499  */
2500 static void sp_insert(struct shared_policy *sp, struct sp_node *new)
2501 {
2502         struct rb_node **p = &sp->root.rb_node;
2503         struct rb_node *parent = NULL;
2504         struct sp_node *nd;
2505
2506         while (*p) {
2507                 parent = *p;
2508                 nd = rb_entry(parent, struct sp_node, nd);
2509                 if (new->start < nd->start)
2510                         p = &(*p)->rb_left;
2511                 else if (new->end > nd->end)
2512                         p = &(*p)->rb_right;
2513                 else
2514                         BUG();
2515         }
2516         rb_link_node(&new->nd, parent, p);
2517         rb_insert_color(&new->nd, &sp->root);
2518         pr_debug("inserting %lx-%lx: %d\n", new->start, new->end,
2519                  new->policy ? new->policy->mode : 0);
2520 }
2521
2522 /* Find shared policy intersecting idx */
2523 struct mempolicy *
2524 mpol_shared_policy_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long idx)
2525 {
2526         struct mempolicy *pol = NULL;
2527         struct sp_node *sn;
2528
2529         if (!sp->root.rb_node)
2530                 return NULL;
2531         read_lock(&sp->lock);
2532         sn = sp_lookup(sp, idx, idx+1);
2533         if (sn) {
2534                 mpol_get(sn->policy);
2535                 pol = sn->policy;
2536         }
2537         read_unlock(&sp->lock);
2538         return pol;
2539 }
2540
2541 static void sp_free(struct sp_node *n)
2542 {
2543         mpol_put(n->policy);
2544         kmem_cache_free(sn_cache, n);
2545 }
2546
2547 /**
2548  * mpol_misplaced - check whether current page node is valid in policy
2549  *
2550  * @page: page to be checked
2551  * @vma: vm area where page mapped
2552  * @addr: virtual address where page mapped
2553  *
2554  * Lookup current policy node id for vma,addr and "compare to" page's
2555  * node id.  Policy determination "mimics" alloc_page_vma().
2556  * Called from fault path where we know the vma and faulting address.
2557  *
2558  * Return: NUMA_NO_NODE if the page is in a node that is valid for this
2559  * policy, or a suitable node ID to allocate a replacement page from.
2560  */
2561 int mpol_misplaced(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2562 {
2563         struct mempolicy *pol;
2564         struct zoneref *z;
2565         int curnid = page_to_nid(page);
2566         unsigned long pgoff;
2567         int thiscpu = raw_smp_processor_id();
2568         int thisnid = cpu_to_node(thiscpu);
2569         int polnid = NUMA_NO_NODE;
2570         int ret = NUMA_NO_NODE;
2571
2572         pol = get_vma_policy(vma, addr);
2573         if (!(pol->flags & MPOL_F_MOF))
2574                 goto out;
2575
2576         switch (pol->mode) {
2577         case MPOL_INTERLEAVE:
2578                 pgoff = vma->vm_pgoff;
2579                 pgoff += (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
2580                 polnid = offset_il_node(pol, pgoff);
2581                 break;
2582
2583         case MPOL_PREFERRED:
2584                 if (node_isset(curnid, pol->nodes))
2585                         goto out;
2586                 polnid = first_node(pol->nodes);
2587                 break;
2588
2589         case MPOL_LOCAL:
2590                 polnid = numa_node_id();
2591                 break;
2592
2593         case MPOL_BIND:
2594                 /* Optimize placement among multiple nodes via NUMA balancing */
2595                 if (pol->flags & MPOL_F_MORON) {
2596                         if (node_isset(thisnid, pol->nodes))
2597                                 break;
2598                         goto out;
2599                 }
2600                 fallthrough;
2601
2602         case MPOL_PREFERRED_MANY:
2603                 /*
2604                  * use current page if in policy nodemask,
2605                  * else select nearest allowed node, if any.
2606                  * If no allowed nodes, use current [!misplaced].
2607                  */
2608                 if (node_isset(curnid, pol->nodes))
2609                         goto out;
2610                 z = first_zones_zonelist(
2611                                 node_zonelist(numa_node_id(), GFP_HIGHUSER),
2612                                 gfp_zone(GFP_HIGHUSER),
2613                                 &pol->nodes);
2614                 polnid = zone_to_nid(z->zone);
2615                 break;
2616
2617         default:
2618                 BUG();
2619         }
2620
2621         /* Migrate the page towards the node whose CPU is referencing it */
2622         if (pol->flags & MPOL_F_MORON) {
2623                 polnid = thisnid;
2624
2625                 if (!should_numa_migrate_memory(current, page, curnid, thiscpu))
2626                         goto out;
2627         }
2628
2629         if (curnid != polnid)
2630                 ret = polnid;
2631 out:
2632         mpol_cond_put(pol);
2633
2634         return ret;
2635 }
2636
2637 /*
2638  * Drop the (possibly final) reference to task->mempolicy.  It needs to be
2639  * dropped after task->mempolicy is set to NULL so that any allocation done as
2640  * part of its kmem_cache_free(), such as by KASAN, doesn't reference a freed
2641  * policy.
2642  */
2643 void mpol_put_task_policy(struct task_struct *task)
2644 {
2645         struct mempolicy *pol;
2646
2647         task_lock(task);
2648         pol = task->mempolicy;
2649         task->mempolicy = NULL;
2650         task_unlock(task);
2651         mpol_put(pol);
2652 }
2653
2654 static void sp_delete(struct shared_policy *sp, struct sp_node *n)
2655 {
2656         pr_debug("deleting %lx-l%lx\n", n->start, n->end);
2657         rb_erase(&n->nd, &sp->root);
2658         sp_free(n);
2659 }
2660
2661 static void sp_node_init(struct sp_node *node, unsigned long start,
2662                         unsigned long end, struct mempolicy *pol)
2663 {
2664         node->start = start;
2665         node->end = end;
2666         node->policy = pol;
2667 }
2668
2669 static struct sp_node *sp_alloc(unsigned long start, unsigned long end,
2670                                 struct mempolicy *pol)
2671 {
2672         struct sp_node *n;
2673         struct mempolicy *newpol;
2674
2675         n = kmem_cache_alloc(sn_cache, GFP_KERNEL);
2676         if (!n)
2677                 return NULL;
2678
2679         newpol = mpol_dup(pol);
2680         if (IS_ERR(newpol)) {
2681                 kmem_cache_free(sn_cache, n);
2682                 return NULL;
2683         }
2684         newpol->flags |= MPOL_F_SHARED;
2685         sp_node_init(n, start, end, newpol);
2686
2687         return n;
2688 }
2689
2690 /* Replace a policy range. */
2691 static int shared_policy_replace(struct shared_policy *sp, unsigned long start,
2692                                  unsigned long end, struct sp_node *new)
2693 {
2694         struct sp_node *n;
2695         struct sp_node *n_new = NULL;
2696         struct mempolicy *mpol_new = NULL;
2697         int ret = 0;
2698
2699 restart:
2700         write_lock(&sp->lock);
2701         n = sp_lookup(sp, start, end);
2702         /* Take care of old policies in the same range. */
2703         while (n && n->start < end) {
2704                 struct rb_node *next = rb_next(&n->nd);
2705                 if (n->start >= start) {
2706                         if (n->end <= end)
2707                                 sp_delete(sp, n);
2708                         else
2709                                 n->start = end;
2710                 } else {
2711                         /* Old policy spanning whole new range. */
2712                         if (n->end > end) {
2713                                 if (!n_new)
2714                                         goto alloc_new;
2715
2716                                 *mpol_new = *n->policy;
2717                                 atomic_set(&mpol_new->refcnt, 1);
2718                                 sp_node_init(n_new, end, n->end, mpol_new);
2719                                 n->end = start;
2720                                 sp_insert(sp, n_new);
2721                                 n_new = NULL;
2722                                 mpol_new = NULL;
2723                                 break;
2724                         } else
2725                                 n->end = start;
2726                 }
2727                 if (!next)
2728                         break;
2729                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2730         }
2731         if (new)
2732                 sp_insert(sp, new);
2733         write_unlock(&sp->lock);
2734         ret = 0;
2735
2736 err_out:
2737         if (mpol_new)
2738                 mpol_put(mpol_new);
2739         if (n_new)
2740                 kmem_cache_free(sn_cache, n_new);
2741
2742         return ret;
2743
2744 alloc_new:
2745         write_unlock(&sp->lock);
2746         ret = -ENOMEM;
2747         n_new = kmem_cache_alloc(sn_cache, GFP_KERNEL);
2748         if (!n_new)
2749                 goto err_out;
2750         mpol_new = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
2751         if (!mpol_new)
2752                 goto err_out;
2753         atomic_set(&mpol_new->refcnt, 1);
2754         goto restart;
2755 }
2756
2757 /**
2758  * mpol_shared_policy_init - initialize shared policy for inode
2759  * @sp: pointer to inode shared policy
2760  * @mpol:  struct mempolicy to install
2761  *
2762  * Install non-NULL @mpol in inode's shared policy rb-tree.
2763  * On entry, the current task has a reference on a non-NULL @mpol.
2764  * This must be released on exit.
2765  * This is called at get_inode() calls and we can use GFP_KERNEL.
2766  */
2767 void mpol_shared_policy_init(struct shared_policy *sp, struct mempolicy *mpol)
2768 {
2769         int ret;
2770
2771         sp->root = RB_ROOT;             /* empty tree == default mempolicy */
2772         rwlock_init(&sp->lock);
2773
2774         if (mpol) {
2775                 struct vm_area_struct pvma;
2776                 struct mempolicy *new;
2777                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
2778
2779                 if (!scratch)
2780                         goto put_mpol;
2781                 /* contextualize the tmpfs mount point mempolicy */
2782                 new = mpol_new(mpol->mode, mpol->flags, &mpol->w.user_nodemask);
2783                 if (IS_ERR(new))
2784                         goto free_scratch; /* no valid nodemask intersection */
2785
2786                 task_lock(current);
2787                 ret = mpol_set_nodemask(new, &mpol->w.user_nodemask, scratch);
2788                 task_unlock(current);
2789                 if (ret)
2790                         goto put_new;
2791
2792                 /* Create pseudo-vma that contains just the policy */
2793                 vma_init(&pvma, NULL);
2794                 pvma.vm_end = TASK_SIZE;        /* policy covers entire file */
2795                 mpol_set_shared_policy(sp, &pvma, new); /* adds ref */
2796
2797 put_new:
2798                 mpol_put(new);                  /* drop initial ref */
2799 free_scratch:
2800                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
2801 put_mpol:
2802                 mpol_put(mpol); /* drop our incoming ref on sb mpol */
2803         }
2804 }
2805
2806 int mpol_set_shared_policy(struct shared_policy *info,
2807                         struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *npol)
2808 {
2809         int err;
2810         struct sp_node *new = NULL;
2811         unsigned long sz = vma_pages(vma);
2812
2813         pr_debug("set_shared_policy %lx sz %lu %d %d %lx\n",
2814                  vma->vm_pgoff,
2815                  sz, npol ? npol->mode : -1,
2816                  npol ? npol->flags : -1,
2817                  npol ? nodes_addr(npol->nodes)[0] : NUMA_NO_NODE);
2818
2819         if (npol) {
2820                 new = sp_alloc(vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff + sz, npol);
2821                 if (!new)
2822                         return -ENOMEM;
2823         }
2824         err = shared_policy_replace(info, vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff+sz, new);
2825         if (err && new)
2826                 sp_free(new);
2827         return err;
2828 }
2829
2830 /* Free a backing policy store on inode delete. */
2831 void mpol_free_shared_policy(struct shared_policy *p)
2832 {
2833         struct sp_node *n;
2834         struct rb_node *next;
2835
2836         if (!p->root.rb_node)
2837                 return;
2838         write_lock(&p->lock);
2839         next = rb_first(&p->root);
2840         while (next) {
2841                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2842                 next = rb_next(&n->nd);
2843                 sp_delete(p, n);
2844         }
2845         write_unlock(&p->lock);
2846 }
2847
2848 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2849 static int __initdata numabalancing_override;
2850
2851 static void __init check_numabalancing_enable(void)
2852 {
2853         bool numabalancing_default = false;
2854
2855         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA_BALANCING_DEFAULT_ENABLED))
2856                 numabalancing_default = true;
2857
2858         /* Parsed by setup_numabalancing. override == 1 enables, -1 disables */
2859         if (numabalancing_override)
2860                 set_numabalancing_state(numabalancing_override == 1);
2861
2862         if (num_online_nodes() > 1 && !numabalancing_override) {
2863                 pr_info("%s automatic NUMA balancing. Configure with numa_balancing= or the kernel.numa_balancing sysctl\n",
2864                         numabalancing_default ? "Enabling" : "Disabling");
2865                 set_numabalancing_state(numabalancing_default);
2866         }
2867 }
2868
2869 static int __init setup_numabalancing(char *str)
2870 {
2871         int ret = 0;
2872         if (!str)
2873                 goto out;
2874
2875         if (!strcmp(str, "enable")) {
2876                 numabalancing_override = 1;
2877                 ret = 1;
2878         } else if (!strcmp(str, "disable")) {
2879                 numabalancing_override = -1;
2880                 ret = 1;
2881         }
2882 out:
2883         if (!ret)
2884                 pr_warn("Unable to parse numa_balancing=\n");
2885
2886         return ret;
2887 }
2888 __setup("numa_balancing=", setup_numabalancing);
2889 #else
2890 static inline void __init check_numabalancing_enable(void)
2891 {
2892 }
2893 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2894
2895 /* assumes fs == KERNEL_DS */
2896 void __init numa_policy_init(void)
2897 {
2898         nodemask_t interleave_nodes;
2899         unsigned long largest = 0;
2900         int nid, prefer = 0;
2901
2902         policy_cache = kmem_cache_create("numa_policy",
2903                                          sizeof(struct mempolicy),
2904                                          0, SLAB_PANIC, NULL);
2905
2906         sn_cache = kmem_cache_create("shared_policy_node",
2907                                      sizeof(struct sp_node),
2908                                      0, SLAB_PANIC, NULL);
2909
2910         for_each_node(nid) {
2911                 preferred_node_policy[nid] = (struct mempolicy) {
2912                         .refcnt = ATOMIC_INIT(1),
2913                         .mode = MPOL_PREFERRED,
2914                         .flags = MPOL_F_MOF | MPOL_F_MORON,
2915                         .nodes = nodemask_of_node(nid),
2916                 };
2917         }
2918
2919         /*
2920          * Set interleaving policy for system init. Interleaving is only
2921          * enabled across suitably sized nodes (default is >= 16MB), or
2922          * fall back to the largest node if they're all smaller.
2923          */
2924         nodes_clear(interleave_nodes);
2925         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2926                 unsigned long total_pages = node_present_pages(nid);
2927
2928                 /* Preserve the largest node */
2929                 if (largest < total_pages) {
2930                         largest = total_pages;
2931                         prefer = nid;
2932                 }
2933
2934                 /* Interleave this node? */
2935                 if ((total_pages << PAGE_SHIFT) >= (16 << 20))
2936                         node_set(nid, interleave_nodes);
2937         }
2938
2939         /* All too small, use the largest */
2940         if (unlikely(nodes_empty(interleave_nodes)))
2941                 node_set(prefer, interleave_nodes);
2942
2943         if (do_set_mempolicy(MPOL_INTERLEAVE, 0, &interleave_nodes))
2944                 pr_err("%s: interleaving failed\n", __func__);
2945
2946         check_numabalancing_enable();
2947 }
2948
2949 /* Reset policy of current process to default */
2950 void numa_default_policy(void)
2951 {
2952         do_set_mempolicy(MPOL_DEFAULT, 0, NULL);
2953 }
2954
2955 /*
2956  * Parse and format mempolicy from/to strings
2957  */
2958
2959 static const char * const policy_modes[] =
2960 {
2961         [MPOL_DEFAULT]    = "default",
2962         [MPOL_PREFERRED]  = "prefer",
2963         [MPOL_BIND]       = "bind",
2964         [MPOL_INTERLEAVE] = "interleave",
2965         [MPOL_LOCAL]      = "local",
2966         [MPOL_PREFERRED_MANY]  = "prefer (many)",
2967 };
2968
2969
2970 #ifdef CONFIG_TMPFS
2971 /**
2972  * mpol_parse_str - parse string to mempolicy, for tmpfs mpol mount option.
2973  * @str:  string containing mempolicy to parse
2974  * @mpol:  pointer to struct mempolicy pointer, returned on success.
2975  *
2976  * Format of input:
2977  *      <mode>[=<flags>][:<nodelist>]
2978  *
2979  * Return: %0 on success, else %1
2980  */
2981 int mpol_parse_str(char *str, struct mempolicy **mpol)
2982 {
2983         struct mempolicy *new = NULL;
2984         unsigned short mode_flags;
2985         nodemask_t nodes;
2986         char *nodelist = strchr(str, ':');
2987         char *flags = strchr(str, '=');
2988         int err = 1, mode;
2989
2990         if (flags)
2991                 *flags++ = '\0';        /* terminate mode string */
2992
2993         if (nodelist) {
2994                 /* NUL-terminate mode or flags string */
2995                 *nodelist++ = '\0';
2996                 if (nodelist_parse(nodelist, nodes))
2997                         goto out;
2998                 if (!nodes_subset(nodes, node_states[N_MEMORY]))
2999                         goto out;
3000         } else
3001                 nodes_clear(nodes);
3002
3003         mode = match_string(policy_modes, MPOL_MAX, str);
3004         if (mode < 0)
3005                 goto out;
3006
3007         switch (mode) {
3008         case MPOL_PREFERRED:
3009                 /*
3010                  * Insist on a nodelist of one node only, although later
3011                  * we use first_node(nodes) to grab a single node, so here
3012                  * nodelist (or nodes) cannot be empty.
3013                  */
3014                 if (nodelist) {
3015                         char *rest = nodelist;
3016                         while (isdigit(*rest))
3017                                 rest++;
3018                         if (*rest)
3019                                 goto out;
3020                         if (nodes_empty(nodes))
3021                                 goto out;
3022                 }
3023                 break;
3024         case MPOL_INTERLEAVE:
3025                 /*
3026                  * Default to online nodes with memory if no nodelist
3027                  */
3028                 if (!nodelist)
3029                         nodes = node_states[N_MEMORY];
3030                 break;
3031         case MPOL_LOCAL:
3032                 /*
3033                  * Don't allow a nodelist;  mpol_new() checks flags
3034                  */
3035                 if (nodelist)
3036                         goto out;
3037                 break;
3038         case MPOL_DEFAULT:
3039                 /*
3040                  * Insist on a empty nodelist
3041                  */
3042                 if (!nodelist)
3043                         err = 0;
3044                 goto out;
3045         case MPOL_PREFERRED_MANY:
3046         case MPOL_BIND:
3047                 /*
3048                  * Insist on a nodelist
3049                  */
3050                 if (!nodelist)
3051                         goto out;
3052         }
3053
3054         mode_flags = 0;
3055         if (flags) {
3056                 /*
3057                  * Currently, we only support two mutually exclusive
3058                  * mode flags.
3059                  */
3060                 if (!strcmp(flags, "static"))
3061                         mode_flags |= MPOL_F_STATIC_NODES;
3062                 else if (!strcmp(flags, "relative"))
3063                         mode_flags |= MPOL_F_RELATIVE_NODES;
3064                 else
3065                         goto out;
3066         }
3067
3068         new = mpol_new(mode, mode_flags, &nodes);
3069         if (IS_ERR(new))
3070                 goto out;
3071
3072         /*
3073          * Save nodes for mpol_to_str() to show the tmpfs mount options
3074          * for /proc/mounts, /proc/pid/mounts and /proc/pid/mountinfo.
3075          */
3076         if (mode != MPOL_PREFERRED) {
3077                 new->nodes = nodes;
3078         } else if (nodelist) {
3079                 nodes_clear(new->nodes);
3080                 node_set(first_node(nodes), new->nodes);
3081         } else {
3082                 new->mode = MPOL_LOCAL;
3083         }
3084
3085         /*
3086          * Save nodes for contextualization: this will be used to "clone"
3087          * the mempolicy in a specific context [cpuset] at a later time.
3088          */
3089         new->w.user_nodemask = nodes;
3090
3091         err = 0;
3092
3093 out:
3094         /* Restore string for error message */
3095         if (nodelist)
3096                 *--nodelist = ':';
3097         if (flags)
3098                 *--flags = '=';
3099         if (!err)
3100                 *mpol = new;
3101         return err;
3102 }
3103 #endif /* CONFIG_TMPFS */
3104
3105 /**
3106  * mpol_to_str - format a mempolicy structure for printing
3107  * @buffer:  to contain formatted mempolicy string
3108  * @maxlen:  length of @buffer
3109  * @pol:  pointer to mempolicy to be formatted
3110  *
3111  * Convert @pol into a string.  If @buffer is too short, truncate the string.
3112  * Recommend a @maxlen of at least 32 for the longest mode, "interleave", the
3113  * longest flag, "relative", and to display at least a few node ids.
3114  */
3115 void mpol_to_str(char *buffer, int maxlen, struct mempolicy *pol)
3116 {
3117         char *p = buffer;
3118         nodemask_t nodes = NODE_MASK_NONE;
3119         unsigned short mode = MPOL_DEFAULT;
3120         unsigned short flags = 0;
3121
3122         if (pol && pol != &default_policy && !(pol->flags & MPOL_F_MORON)) {
3123                 mode = pol->mode;
3124                 flags = pol->flags;
3125         }
3126
3127         switch (mode) {
3128         case MPOL_DEFAULT:
3129         case MPOL_LOCAL:
3130                 break;
3131         case MPOL_PREFERRED:
3132         case MPOL_PREFERRED_MANY:
3133         case MPOL_BIND:
3134         case MPOL_INTERLEAVE:
3135                 nodes = pol->nodes;
3136                 break;
3137         default:
3138                 WARN_ON_ONCE(1);
3139                 snprintf(p, maxlen, "unknown");
3140                 return;
3141         }
3142
3143         p += snprintf(p, maxlen, "%s", policy_modes[mode]);
3144
3145         if (flags & MPOL_MODE_FLAGS) {
3146                 p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "=");
3147
3148                 /*
3149                  * Currently, the only defined flags are mutually exclusive
3150                  */
3151                 if (flags & MPOL_F_STATIC_NODES)
3152                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "static");
3153                 else if (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
3154                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "relative");
3155         }
3156
3157         if (!nodes_empty(nodes))
3158                 p += scnprintf(p, buffer + maxlen - p, ":%*pbl",
3159                                nodemask_pr_args(&nodes));
3160 }