Correct .gbs.conf settings
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / mempolicy.c
1 /*
2  * Simple NUMA memory policy for the Linux kernel.
3  *
4  * Copyright 2003,2004 Andi Kleen, SuSE Labs.
5  * (C) Copyright 2005 Christoph Lameter, Silicon Graphics, Inc.
6  * Subject to the GNU Public License, version 2.
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  * default        Allocate on the local node first, or when on a VMA
35  *                use the process policy. This is what Linux always did
36  *                in a NUMA aware kernel and still does by, ahem, default.
37  *
38  * The process policy is applied for most non interrupt memory allocations
39  * in that process' context. Interrupts ignore the policies and always
40  * try to allocate on the local CPU. The VMA policy is only applied for memory
41  * allocations for a VMA in the VM.
42  *
43  * Currently there are a few corner cases in swapping where the policy
44  * is not applied, but the majority should be handled. When process policy
45  * is used it is not remembered over swap outs/swap ins.
46  *
47  * Only the highest zone in the zone hierarchy gets policied. Allocations
48  * requesting a lower zone just use default policy. This implies that
49  * on systems with highmem kernel lowmem allocation don't get policied.
50  * Same with GFP_DMA allocations.
51  *
52  * For shmfs/tmpfs/hugetlbfs shared memory the policy is shared between
53  * all users and remembered even when nobody has memory mapped.
54  */
55
56 /* Notebook:
57    fix mmap readahead to honour policy and enable policy for any page cache
58    object
59    statistics for bigpages
60    global policy for page cache? currently it uses process policy. Requires
61    first item above.
62    handle mremap for shared memory (currently ignored for the policy)
63    grows down?
64    make bind policy root only? It can trigger oom much faster and the
65    kernel is not always grateful with that.
66 */
67
68 #include <linux/mempolicy.h>
69 #include <linux/mm.h>
70 #include <linux/highmem.h>
71 #include <linux/hugetlb.h>
72 #include <linux/kernel.h>
73 #include <linux/sched.h>
74 #include <linux/nodemask.h>
75 #include <linux/cpuset.h>
76 #include <linux/slab.h>
77 #include <linux/string.h>
78 #include <linux/export.h>
79 #include <linux/nsproxy.h>
80 #include <linux/interrupt.h>
81 #include <linux/init.h>
82 #include <linux/compat.h>
83 #include <linux/swap.h>
84 #include <linux/seq_file.h>
85 #include <linux/proc_fs.h>
86 #include <linux/migrate.h>
87 #include <linux/ksm.h>
88 #include <linux/rmap.h>
89 #include <linux/security.h>
90 #include <linux/syscalls.h>
91 #include <linux/ctype.h>
92 #include <linux/mm_inline.h>
93 #include <linux/mmu_notifier.h>
94
95 #include <asm/tlbflush.h>
96 #include <asm/uaccess.h>
97 #include <linux/random.h>
98
99 #include "internal.h"
100
101 /* Internal flags */
102 #define MPOL_MF_DISCONTIG_OK (MPOL_MF_INTERNAL << 0)    /* Skip checks for continuous vmas */
103 #define MPOL_MF_INVERT (MPOL_MF_INTERNAL << 1)          /* Invert check for nodemask */
104
105 static struct kmem_cache *policy_cache;
106 static struct kmem_cache *sn_cache;
107
108 /* Highest zone. An specific allocation for a zone below that is not
109    policied. */
110 enum zone_type policy_zone = 0;
111
112 /*
113  * run-time system-wide default policy => local allocation
114  */
115 static struct mempolicy default_policy = {
116         .refcnt = ATOMIC_INIT(1), /* never free it */
117         .mode = MPOL_PREFERRED,
118         .flags = MPOL_F_LOCAL,
119 };
120
121 static struct mempolicy preferred_node_policy[MAX_NUMNODES];
122
123 static struct mempolicy *get_task_policy(struct task_struct *p)
124 {
125         struct mempolicy *pol = p->mempolicy;
126
127         if (!pol) {
128                 int node = numa_node_id();
129
130                 if (node != NUMA_NO_NODE) {
131                         pol = &preferred_node_policy[node];
132                         /*
133                          * preferred_node_policy is not initialised early in
134                          * boot
135                          */
136                         if (!pol->mode)
137                                 pol = NULL;
138                 }
139         }
140
141         return pol;
142 }
143
144 static const struct mempolicy_operations {
145         int (*create)(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes);
146         /*
147          * If read-side task has no lock to protect task->mempolicy, write-side
148          * task will rebind the task->mempolicy by two step. The first step is
149          * setting all the newly nodes, and the second step is cleaning all the
150          * disallowed nodes. In this way, we can avoid finding no node to alloc
151          * page.
152          * If we have a lock to protect task->mempolicy in read-side, we do
153          * rebind directly.
154          *
155          * step:
156          *      MPOL_REBIND_ONCE - do rebind work at once
157          *      MPOL_REBIND_STEP1 - set all the newly nodes
158          *      MPOL_REBIND_STEP2 - clean all the disallowed nodes
159          */
160         void (*rebind)(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes,
161                         enum mpol_rebind_step step);
162 } mpol_ops[MPOL_MAX];
163
164 /* Check that the nodemask contains at least one populated zone */
165 static int is_valid_nodemask(const nodemask_t *nodemask)
166 {
167         return nodes_intersects(*nodemask, node_states[N_MEMORY]);
168 }
169
170 static inline int mpol_store_user_nodemask(const struct mempolicy *pol)
171 {
172         return pol->flags & MPOL_MODE_FLAGS;
173 }
174
175 static void mpol_relative_nodemask(nodemask_t *ret, const nodemask_t *orig,
176                                    const nodemask_t *rel)
177 {
178         nodemask_t tmp;
179         nodes_fold(tmp, *orig, nodes_weight(*rel));
180         nodes_onto(*ret, tmp, *rel);
181 }
182
183 static int mpol_new_interleave(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
184 {
185         if (nodes_empty(*nodes))
186                 return -EINVAL;
187         pol->v.nodes = *nodes;
188         return 0;
189 }
190
191 static int mpol_new_preferred(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
192 {
193         if (!nodes)
194                 pol->flags |= MPOL_F_LOCAL;     /* local allocation */
195         else if (nodes_empty(*nodes))
196                 return -EINVAL;                 /*  no allowed nodes */
197         else
198                 pol->v.preferred_node = first_node(*nodes);
199         return 0;
200 }
201
202 static int mpol_new_bind(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
203 {
204         if (!is_valid_nodemask(nodes))
205                 return -EINVAL;
206         pol->v.nodes = *nodes;
207         return 0;
208 }
209
210 /*
211  * mpol_set_nodemask is called after mpol_new() to set up the nodemask, if
212  * any, for the new policy.  mpol_new() has already validated the nodes
213  * parameter with respect to the policy mode and flags.  But, we need to
214  * handle an empty nodemask with MPOL_PREFERRED here.
215  *
216  * Must be called holding task's alloc_lock to protect task's mems_allowed
217  * and mempolicy.  May also be called holding the mmap_semaphore for write.
218  */
219 static int mpol_set_nodemask(struct mempolicy *pol,
220                      const nodemask_t *nodes, struct nodemask_scratch *nsc)
221 {
222         int ret;
223
224         /* if mode is MPOL_DEFAULT, pol is NULL. This is right. */
225         if (pol == NULL)
226                 return 0;
227         /* Check N_MEMORY */
228         nodes_and(nsc->mask1,
229                   cpuset_current_mems_allowed, node_states[N_MEMORY]);
230
231         VM_BUG_ON(!nodes);
232         if (pol->mode == MPOL_PREFERRED && nodes_empty(*nodes))
233                 nodes = NULL;   /* explicit local allocation */
234         else {
235                 if (pol->flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
236                         mpol_relative_nodemask(&nsc->mask2, nodes,&nsc->mask1);
237                 else
238                         nodes_and(nsc->mask2, *nodes, nsc->mask1);
239
240                 if (mpol_store_user_nodemask(pol))
241                         pol->w.user_nodemask = *nodes;
242                 else
243                         pol->w.cpuset_mems_allowed =
244                                                 cpuset_current_mems_allowed;
245         }
246
247         if (nodes)
248                 ret = mpol_ops[pol->mode].create(pol, &nsc->mask2);
249         else
250                 ret = mpol_ops[pol->mode].create(pol, NULL);
251         return ret;
252 }
253
254 /*
255  * This function just creates a new policy, does some check and simple
256  * initialization. You must invoke mpol_set_nodemask() to set nodes.
257  */
258 static struct mempolicy *mpol_new(unsigned short mode, unsigned short flags,
259                                   nodemask_t *nodes)
260 {
261         struct mempolicy *policy;
262
263         pr_debug("setting mode %d flags %d nodes[0] %lx\n",
264                  mode, flags, nodes ? nodes_addr(*nodes)[0] : NUMA_NO_NODE);
265
266         if (mode == MPOL_DEFAULT) {
267                 if (nodes && !nodes_empty(*nodes))
268                         return ERR_PTR(-EINVAL);
269                 return NULL;
270         }
271         VM_BUG_ON(!nodes);
272
273         /*
274          * MPOL_PREFERRED cannot be used with MPOL_F_STATIC_NODES or
275          * MPOL_F_RELATIVE_NODES if the nodemask is empty (local allocation).
276          * All other modes require a valid pointer to a non-empty nodemask.
277          */
278         if (mode == MPOL_PREFERRED) {
279                 if (nodes_empty(*nodes)) {
280                         if (((flags & MPOL_F_STATIC_NODES) ||
281                              (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)))
282                                 return ERR_PTR(-EINVAL);
283                 }
284         } else if (mode == MPOL_LOCAL) {
285                 if (!nodes_empty(*nodes))
286                         return ERR_PTR(-EINVAL);
287                 mode = MPOL_PREFERRED;
288         } else if (nodes_empty(*nodes))
289                 return ERR_PTR(-EINVAL);
290         policy = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
291         if (!policy)
292                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
293         atomic_set(&policy->refcnt, 1);
294         policy->mode = mode;
295         policy->flags = flags;
296
297         return policy;
298 }
299
300 /* Slow path of a mpol destructor. */
301 void __mpol_put(struct mempolicy *p)
302 {
303         if (!atomic_dec_and_test(&p->refcnt))
304                 return;
305         kmem_cache_free(policy_cache, p);
306 }
307
308 static void mpol_rebind_default(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes,
309                                 enum mpol_rebind_step step)
310 {
311 }
312
313 /*
314  * step:
315  *      MPOL_REBIND_ONCE  - do rebind work at once
316  *      MPOL_REBIND_STEP1 - set all the newly nodes
317  *      MPOL_REBIND_STEP2 - clean all the disallowed nodes
318  */
319 static void mpol_rebind_nodemask(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes,
320                                  enum mpol_rebind_step step)
321 {
322         nodemask_t tmp;
323
324         if (pol->flags & MPOL_F_STATIC_NODES)
325                 nodes_and(tmp, pol->w.user_nodemask, *nodes);
326         else if (pol->flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
327                 mpol_relative_nodemask(&tmp, &pol->w.user_nodemask, nodes);
328         else {
329                 /*
330                  * if step == 1, we use ->w.cpuset_mems_allowed to cache the
331                  * result
332                  */
333                 if (step == MPOL_REBIND_ONCE || step == MPOL_REBIND_STEP1) {
334                         nodes_remap(tmp, pol->v.nodes,
335                                         pol->w.cpuset_mems_allowed, *nodes);
336                         pol->w.cpuset_mems_allowed = step ? tmp : *nodes;
337                 } else if (step == MPOL_REBIND_STEP2) {
338                         tmp = pol->w.cpuset_mems_allowed;
339                         pol->w.cpuset_mems_allowed = *nodes;
340                 } else
341                         BUG();
342         }
343
344         if (nodes_empty(tmp))
345                 tmp = *nodes;
346
347         if (step == MPOL_REBIND_STEP1)
348                 nodes_or(pol->v.nodes, pol->v.nodes, tmp);
349         else if (step == MPOL_REBIND_ONCE || step == MPOL_REBIND_STEP2)
350                 pol->v.nodes = tmp;
351         else
352                 BUG();
353
354         if (!node_isset(current->il_next, tmp)) {
355                 current->il_next = next_node(current->il_next, tmp);
356                 if (current->il_next >= MAX_NUMNODES)
357                         current->il_next = first_node(tmp);
358                 if (current->il_next >= MAX_NUMNODES)
359                         current->il_next = numa_node_id();
360         }
361 }
362
363 static void mpol_rebind_preferred(struct mempolicy *pol,
364                                   const nodemask_t *nodes,
365                                   enum mpol_rebind_step step)
366 {
367         nodemask_t tmp;
368
369         if (pol->flags & MPOL_F_STATIC_NODES) {
370                 int node = first_node(pol->w.user_nodemask);
371
372                 if (node_isset(node, *nodes)) {
373                         pol->v.preferred_node = node;
374                         pol->flags &= ~MPOL_F_LOCAL;
375                 } else
376                         pol->flags |= MPOL_F_LOCAL;
377         } else if (pol->flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES) {
378                 mpol_relative_nodemask(&tmp, &pol->w.user_nodemask, nodes);
379                 pol->v.preferred_node = first_node(tmp);
380         } else if (!(pol->flags & MPOL_F_LOCAL)) {
381                 pol->v.preferred_node = node_remap(pol->v.preferred_node,
382                                                    pol->w.cpuset_mems_allowed,
383                                                    *nodes);
384                 pol->w.cpuset_mems_allowed = *nodes;
385         }
386 }
387
388 /*
389  * mpol_rebind_policy - Migrate a policy to a different set of nodes
390  *
391  * If read-side task has no lock to protect task->mempolicy, write-side
392  * task will rebind the task->mempolicy by two step. The first step is
393  * setting all the newly nodes, and the second step is cleaning all the
394  * disallowed nodes. In this way, we can avoid finding no node to alloc
395  * page.
396  * If we have a lock to protect task->mempolicy in read-side, we do
397  * rebind directly.
398  *
399  * step:
400  *      MPOL_REBIND_ONCE  - do rebind work at once
401  *      MPOL_REBIND_STEP1 - set all the newly nodes
402  *      MPOL_REBIND_STEP2 - clean all the disallowed nodes
403  */
404 static void mpol_rebind_policy(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *newmask,
405                                 enum mpol_rebind_step step)
406 {
407         if (!pol)
408                 return;
409         if (!mpol_store_user_nodemask(pol) && step == MPOL_REBIND_ONCE &&
410             nodes_equal(pol->w.cpuset_mems_allowed, *newmask))
411                 return;
412
413         if (step == MPOL_REBIND_STEP1 && (pol->flags & MPOL_F_REBINDING))
414                 return;
415
416         if (step == MPOL_REBIND_STEP2 && !(pol->flags & MPOL_F_REBINDING))
417                 BUG();
418
419         if (step == MPOL_REBIND_STEP1)
420                 pol->flags |= MPOL_F_REBINDING;
421         else if (step == MPOL_REBIND_STEP2)
422                 pol->flags &= ~MPOL_F_REBINDING;
423         else if (step >= MPOL_REBIND_NSTEP)
424                 BUG();
425
426         mpol_ops[pol->mode].rebind(pol, newmask, step);
427 }
428
429 /*
430  * Wrapper for mpol_rebind_policy() that just requires task
431  * pointer, and updates task mempolicy.
432  *
433  * Called with task's alloc_lock held.
434  */
435
436 void mpol_rebind_task(struct task_struct *tsk, const nodemask_t *new,
437                         enum mpol_rebind_step step)
438 {
439         mpol_rebind_policy(tsk->mempolicy, new, step);
440 }
441
442 /*
443  * Rebind each vma in mm to new nodemask.
444  *
445  * Call holding a reference to mm.  Takes mm->mmap_sem during call.
446  */
447
448 void mpol_rebind_mm(struct mm_struct *mm, nodemask_t *new)
449 {
450         struct vm_area_struct *vma;
451
452         down_write(&mm->mmap_sem);
453         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next)
454                 mpol_rebind_policy(vma->vm_policy, new, MPOL_REBIND_ONCE);
455         up_write(&mm->mmap_sem);
456 }
457
458 static const struct mempolicy_operations mpol_ops[MPOL_MAX] = {
459         [MPOL_DEFAULT] = {
460                 .rebind = mpol_rebind_default,
461         },
462         [MPOL_INTERLEAVE] = {
463                 .create = mpol_new_interleave,
464                 .rebind = mpol_rebind_nodemask,
465         },
466         [MPOL_PREFERRED] = {
467                 .create = mpol_new_preferred,
468                 .rebind = mpol_rebind_preferred,
469         },
470         [MPOL_BIND] = {
471                 .create = mpol_new_bind,
472                 .rebind = mpol_rebind_nodemask,
473         },
474 };
475
476 static void migrate_page_add(struct page *page, struct list_head *pagelist,
477                                 unsigned long flags);
478
479 /*
480  * Scan through pages checking if pages follow certain conditions,
481  * and move them to the pagelist if they do.
482  */
483 static int queue_pages_pte_range(struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
484                 unsigned long addr, unsigned long end,
485                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
486                 void *private)
487 {
488         pte_t *orig_pte;
489         pte_t *pte;
490         spinlock_t *ptl;
491
492         orig_pte = pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
493         do {
494                 struct page *page;
495                 int nid;
496
497                 if (!pte_present(*pte))
498                         continue;
499                 page = vm_normal_page(vma, addr, *pte);
500                 if (!page)
501                         continue;
502                 /*
503                  * vm_normal_page() filters out zero pages, but there might
504                  * still be PageReserved pages to skip, perhaps in a VDSO.
505                  */
506                 if (PageReserved(page))
507                         continue;
508                 nid = page_to_nid(page);
509                 if (node_isset(nid, *nodes) == !!(flags & MPOL_MF_INVERT))
510                         continue;
511
512                 if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL))
513                         migrate_page_add(page, private, flags);
514                 else
515                         break;
516         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
517         pte_unmap_unlock(orig_pte, ptl);
518         return addr != end;
519 }
520
521 static void queue_pages_hugetlb_pmd_range(struct vm_area_struct *vma,
522                 pmd_t *pmd, const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
523                                     void *private)
524 {
525 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
526         int nid;
527         struct page *page;
528         spinlock_t *ptl;
529         pte_t entry;
530
531         ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(vma), vma->vm_mm, (pte_t *)pmd);
532         entry = huge_ptep_get((pte_t *)pmd);
533         if (!pte_present(entry))
534                 goto unlock;
535         page = pte_page(entry);
536         nid = page_to_nid(page);
537         if (node_isset(nid, *nodes) == !!(flags & MPOL_MF_INVERT))
538                 goto unlock;
539         /* With MPOL_MF_MOVE, we migrate only unshared hugepage. */
540         if (flags & (MPOL_MF_MOVE_ALL) ||
541             (flags & MPOL_MF_MOVE && page_mapcount(page) == 1))
542                 isolate_huge_page(page, private);
543 unlock:
544         spin_unlock(ptl);
545 #else
546         BUG();
547 #endif
548 }
549
550 static inline int queue_pages_pmd_range(struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
551                 unsigned long addr, unsigned long end,
552                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
553                 void *private)
554 {
555         pmd_t *pmd;
556         unsigned long next;
557
558         pmd = pmd_offset(pud, addr);
559         do {
560                 next = pmd_addr_end(addr, end);
561                 if (!pmd_present(*pmd))
562                         continue;
563                 if (pmd_huge(*pmd) && is_vm_hugetlb_page(vma)) {
564                         queue_pages_hugetlb_pmd_range(vma, pmd, nodes,
565                                                 flags, private);
566                         continue;
567                 }
568                 split_huge_page_pmd(vma, addr, pmd);
569                 if (pmd_none_or_trans_huge_or_clear_bad(pmd))
570                         continue;
571                 if (queue_pages_pte_range(vma, pmd, addr, next, nodes,
572                                     flags, private))
573                         return -EIO;
574         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
575         return 0;
576 }
577
578 static inline int queue_pages_pud_range(struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
579                 unsigned long addr, unsigned long end,
580                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
581                 void *private)
582 {
583         pud_t *pud;
584         unsigned long next;
585
586         pud = pud_offset(pgd, addr);
587         do {
588                 next = pud_addr_end(addr, end);
589                 if (pud_huge(*pud) && is_vm_hugetlb_page(vma))
590                         continue;
591                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
592                         continue;
593                 if (queue_pages_pmd_range(vma, pud, addr, next, nodes,
594                                     flags, private))
595                         return -EIO;
596         } while (pud++, addr = next, addr != end);
597         return 0;
598 }
599
600 static inline int queue_pages_pgd_range(struct vm_area_struct *vma,
601                 unsigned long addr, unsigned long end,
602                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
603                 void *private)
604 {
605         pgd_t *pgd;
606         unsigned long next;
607
608         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
609         do {
610                 next = pgd_addr_end(addr, end);
611                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
612                         continue;
613                 if (queue_pages_pud_range(vma, pgd, addr, next, nodes,
614                                     flags, private))
615                         return -EIO;
616         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
617         return 0;
618 }
619
620 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
621 /*
622  * This is used to mark a range of virtual addresses to be inaccessible.
623  * These are later cleared by a NUMA hinting fault. Depending on these
624  * faults, pages may be migrated for better NUMA placement.
625  *
626  * This is assuming that NUMA faults are handled using PROT_NONE. If
627  * an architecture makes a different choice, it will need further
628  * changes to the core.
629  */
630 unsigned long change_prot_numa(struct vm_area_struct *vma,
631                         unsigned long addr, unsigned long end)
632 {
633         int nr_updated;
634
635         nr_updated = change_protection(vma, addr, end, vma->vm_page_prot, 0, 1);
636         if (nr_updated)
637                 count_vm_numa_events(NUMA_PTE_UPDATES, nr_updated);
638
639         return nr_updated;
640 }
641 #else
642 static unsigned long change_prot_numa(struct vm_area_struct *vma,
643                         unsigned long addr, unsigned long end)
644 {
645         return 0;
646 }
647 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
648
649 /*
650  * Walk through page tables and collect pages to be migrated.
651  *
652  * If pages found in a given range are on a set of nodes (determined by
653  * @nodes and @flags,) it's isolated and queued to the pagelist which is
654  * passed via @private.)
655  */
656 static int
657 queue_pages_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start, unsigned long end,
658                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags, void *private)
659 {
660         int err = 0;
661         struct vm_area_struct *vma, *prev;
662
663         vma = find_vma(mm, start);
664         if (!vma)
665                 return -EFAULT;
666         prev = NULL;
667         for (; vma && vma->vm_start < end; vma = vma->vm_next) {
668                 unsigned long endvma = vma->vm_end;
669
670                 if (endvma > end)
671                         endvma = end;
672                 if (vma->vm_start > start)
673                         start = vma->vm_start;
674
675                 if (!(flags & MPOL_MF_DISCONTIG_OK)) {
676                         if (!vma->vm_next && vma->vm_end < end)
677                                 return -EFAULT;
678                         if (prev && prev->vm_end < vma->vm_start)
679                                 return -EFAULT;
680                 }
681
682                 if (flags & MPOL_MF_LAZY) {
683                         change_prot_numa(vma, start, endvma);
684                         goto next;
685                 }
686
687                 if ((flags & MPOL_MF_STRICT) ||
688                      ((flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) &&
689                       vma_migratable(vma))) {
690
691                         err = queue_pages_pgd_range(vma, start, endvma, nodes,
692                                                 flags, private);
693                         if (err)
694                                 break;
695                 }
696 next:
697                 prev = vma;
698         }
699         return err;
700 }
701
702 /*
703  * Apply policy to a single VMA
704  * This must be called with the mmap_sem held for writing.
705  */
706 static int vma_replace_policy(struct vm_area_struct *vma,
707                                                 struct mempolicy *pol)
708 {
709         int err;
710         struct mempolicy *old;
711         struct mempolicy *new;
712
713         pr_debug("vma %lx-%lx/%lx vm_ops %p vm_file %p set_policy %p\n",
714                  vma->vm_start, vma->vm_end, vma->vm_pgoff,
715                  vma->vm_ops, vma->vm_file,
716                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->set_policy : NULL);
717
718         new = mpol_dup(pol);
719         if (IS_ERR(new))
720                 return PTR_ERR(new);
721
722         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->set_policy) {
723                 err = vma->vm_ops->set_policy(vma, new);
724                 if (err)
725                         goto err_out;
726         }
727
728         old = vma->vm_policy;
729         vma->vm_policy = new; /* protected by mmap_sem */
730         mpol_put(old);
731
732         return 0;
733  err_out:
734         mpol_put(new);
735         return err;
736 }
737
738 /* Step 2: apply policy to a range and do splits. */
739 static int mbind_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
740                        unsigned long end, struct mempolicy *new_pol)
741 {
742         struct vm_area_struct *next;
743         struct vm_area_struct *prev;
744         struct vm_area_struct *vma;
745         int err = 0;
746         pgoff_t pgoff;
747         unsigned long vmstart;
748         unsigned long vmend;
749
750         vma = find_vma(mm, start);
751         if (!vma || vma->vm_start > start)
752                 return -EFAULT;
753
754         prev = vma->vm_prev;
755         if (start > vma->vm_start)
756                 prev = vma;
757
758         for (; vma && vma->vm_start < end; prev = vma, vma = next) {
759                 next = vma->vm_next;
760                 vmstart = max(start, vma->vm_start);
761                 vmend   = min(end, vma->vm_end);
762
763                 if (mpol_equal(vma_policy(vma), new_pol))
764                         continue;
765
766                 pgoff = vma->vm_pgoff +
767                         ((vmstart - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
768                 prev = vma_merge(mm, prev, vmstart, vmend, vma->vm_flags,
769                                   vma->anon_vma, vma->vm_file, pgoff,
770                                   new_pol);
771                 if (prev) {
772                         vma = prev;
773                         next = vma->vm_next;
774                         if (mpol_equal(vma_policy(vma), new_pol))
775                                 continue;
776                         /* vma_merge() joined vma && vma->next, case 8 */
777                         goto replace;
778                 }
779                 if (vma->vm_start != vmstart) {
780                         err = split_vma(vma->vm_mm, vma, vmstart, 1);
781                         if (err)
782                                 goto out;
783                 }
784                 if (vma->vm_end != vmend) {
785                         err = split_vma(vma->vm_mm, vma, vmend, 0);
786                         if (err)
787                                 goto out;
788                 }
789  replace:
790                 err = vma_replace_policy(vma, new_pol);
791                 if (err)
792                         goto out;
793         }
794
795  out:
796         return err;
797 }
798
799 /*
800  * Update task->flags PF_MEMPOLICY bit: set iff non-default
801  * mempolicy.  Allows more rapid checking of this (combined perhaps
802  * with other PF_* flag bits) on memory allocation hot code paths.
803  *
804  * If called from outside this file, the task 'p' should -only- be
805  * a newly forked child not yet visible on the task list, because
806  * manipulating the task flags of a visible task is not safe.
807  *
808  * The above limitation is why this routine has the funny name
809  * mpol_fix_fork_child_flag().
810  *
811  * It is also safe to call this with a task pointer of current,
812  * which the static wrapper mpol_set_task_struct_flag() does,
813  * for use within this file.
814  */
815
816 void mpol_fix_fork_child_flag(struct task_struct *p)
817 {
818         if (p->mempolicy)
819                 p->flags |= PF_MEMPOLICY;
820         else
821                 p->flags &= ~PF_MEMPOLICY;
822 }
823
824 static void mpol_set_task_struct_flag(void)
825 {
826         mpol_fix_fork_child_flag(current);
827 }
828
829 /* Set the process memory policy */
830 static long do_set_mempolicy(unsigned short mode, unsigned short flags,
831                              nodemask_t *nodes)
832 {
833         struct mempolicy *new, *old;
834         struct mm_struct *mm = current->mm;
835         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
836         int ret;
837
838         if (!scratch)
839                 return -ENOMEM;
840
841         new = mpol_new(mode, flags, nodes);
842         if (IS_ERR(new)) {
843                 ret = PTR_ERR(new);
844                 goto out;
845         }
846         /*
847          * prevent changing our mempolicy while show_numa_maps()
848          * is using it.
849          * Note:  do_set_mempolicy() can be called at init time
850          * with no 'mm'.
851          */
852         if (mm)
853                 down_write(&mm->mmap_sem);
854         task_lock(current);
855         ret = mpol_set_nodemask(new, nodes, scratch);
856         if (ret) {
857                 task_unlock(current);
858                 if (mm)
859                         up_write(&mm->mmap_sem);
860                 mpol_put(new);
861                 goto out;
862         }
863         old = current->mempolicy;
864         current->mempolicy = new;
865         mpol_set_task_struct_flag();
866         if (new && new->mode == MPOL_INTERLEAVE &&
867             nodes_weight(new->v.nodes))
868                 current->il_next = first_node(new->v.nodes);
869         task_unlock(current);
870         if (mm)
871                 up_write(&mm->mmap_sem);
872
873         mpol_put(old);
874         ret = 0;
875 out:
876         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
877         return ret;
878 }
879
880 /*
881  * Return nodemask for policy for get_mempolicy() query
882  *
883  * Called with task's alloc_lock held
884  */
885 static void get_policy_nodemask(struct mempolicy *p, nodemask_t *nodes)
886 {
887         nodes_clear(*nodes);
888         if (p == &default_policy)
889                 return;
890
891         switch (p->mode) {
892         case MPOL_BIND:
893                 /* Fall through */
894         case MPOL_INTERLEAVE:
895                 *nodes = p->v.nodes;
896                 break;
897         case MPOL_PREFERRED:
898                 if (!(p->flags & MPOL_F_LOCAL))
899                         node_set(p->v.preferred_node, *nodes);
900                 /* else 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;
910         int err;
911
912         err = get_user_pages(current, mm, addr & PAGE_MASK, 1, 0, 0, &p, NULL);
913         if (err >= 0) {
914                 err = page_to_nid(p);
915                 put_page(p);
916         }
917         return err;
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;
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                 down_read(&mm->mmap_sem);
950                 vma = find_vma_intersection(mm, addr, addr+1);
951                 if (!vma) {
952                         up_read(&mm->mmap_sem);
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                         err = lookup_node(mm, addr);
968                         if (err < 0)
969                                 goto out;
970                         *policy = err;
971                 } else if (pol == current->mempolicy &&
972                                 pol->mode == MPOL_INTERLEAVE) {
973                         *policy = current->il_next;
974                 } else {
975                         err = -EINVAL;
976                         goto out;
977                 }
978         } else {
979                 *policy = pol == &default_policy ? MPOL_DEFAULT :
980                                                 pol->mode;
981                 /*
982                  * Internal mempolicy flags must be masked off before exposing
983                  * the policy to userspace.
984                  */
985                 *policy |= (pol->flags & MPOL_MODE_FLAGS);
986         }
987
988         if (vma) {
989                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
990                 vma = NULL;
991         }
992
993         err = 0;
994         if (nmask) {
995                 if (mpol_store_user_nodemask(pol)) {
996                         *nmask = pol->w.user_nodemask;
997                 } else {
998                         task_lock(current);
999                         get_policy_nodemask(pol, nmask);
1000                         task_unlock(current);
1001                 }
1002         }
1003
1004  out:
1005         mpol_cond_put(pol);
1006         if (vma)
1007                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
1008         return err;
1009 }
1010
1011 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1012 /*
1013  * page migration
1014  */
1015 static void migrate_page_add(struct page *page, struct list_head *pagelist,
1016                                 unsigned long flags)
1017 {
1018         /*
1019          * Avoid migrating a page that is shared with others.
1020          */
1021         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) || page_mapcount(page) == 1) {
1022                 if (!isolate_lru_page(page)) {
1023                         list_add_tail(&page->lru, pagelist);
1024                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1025                                             page_is_file_cache(page));
1026                 }
1027         }
1028 }
1029
1030 static struct page *new_node_page(struct page *page, unsigned long node, int **x)
1031 {
1032         if (PageHuge(page))
1033                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(page)),
1034                                         node);
1035         else
1036                 return alloc_pages_exact_node(node, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0);
1037 }
1038
1039 /*
1040  * Migrate pages from one node to a target node.
1041  * Returns error or the number of pages not migrated.
1042  */
1043 static int migrate_to_node(struct mm_struct *mm, int source, int dest,
1044                            int flags)
1045 {
1046         nodemask_t nmask;
1047         LIST_HEAD(pagelist);
1048         int err = 0;
1049
1050         nodes_clear(nmask);
1051         node_set(source, nmask);
1052
1053         /*
1054          * This does not "check" the range but isolates all pages that
1055          * need migration.  Between passing in the full user address
1056          * space range and MPOL_MF_DISCONTIG_OK, this call can not fail.
1057          */
1058         VM_BUG_ON(!(flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)));
1059         queue_pages_range(mm, mm->mmap->vm_start, mm->task_size, &nmask,
1060                         flags | MPOL_MF_DISCONTIG_OK, &pagelist);
1061
1062         if (!list_empty(&pagelist)) {
1063                 err = migrate_pages(&pagelist, new_node_page, NULL, dest,
1064                                         MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL);
1065                 if (err)
1066                         putback_movable_pages(&pagelist);
1067         }
1068
1069         return err;
1070 }
1071
1072 /*
1073  * Move pages between the two nodesets so as to preserve the physical
1074  * layout as much as possible.
1075  *
1076  * Returns the number of page that could not be moved.
1077  */
1078 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *from,
1079                      const nodemask_t *to, int flags)
1080 {
1081         int busy = 0;
1082         int err;
1083         nodemask_t tmp;
1084
1085         err = migrate_prep();
1086         if (err)
1087                 return err;
1088
1089         down_read(&mm->mmap_sem);
1090
1091         err = migrate_vmas(mm, from, to, flags);
1092         if (err)
1093                 goto out;
1094
1095         /*
1096          * Find a 'source' bit set in 'tmp' whose corresponding 'dest'
1097          * bit in 'to' is not also set in 'tmp'.  Clear the found 'source'
1098          * bit in 'tmp', and return that <source, dest> pair for migration.
1099          * The pair of nodemasks 'to' and 'from' define the map.
1100          *
1101          * If no pair of bits is found that way, fallback to picking some
1102          * pair of 'source' and 'dest' bits that are not the same.  If the
1103          * 'source' and 'dest' bits are the same, this represents a node
1104          * that will be migrating to itself, so no pages need move.
1105          *
1106          * If no bits are left in 'tmp', or if all remaining bits left
1107          * in 'tmp' correspond to the same bit in 'to', return false
1108          * (nothing left to migrate).
1109          *
1110          * This lets us pick a pair of nodes to migrate between, such that
1111          * if possible the dest node is not already occupied by some other
1112          * source node, minimizing the risk of overloading the memory on a
1113          * node that would happen if we migrated incoming memory to a node
1114          * before migrating outgoing memory source that same node.
1115          *
1116          * A single scan of tmp is sufficient.  As we go, we remember the
1117          * most recent <s, d> pair that moved (s != d).  If we find a pair
1118          * that not only moved, but what's better, moved to an empty slot
1119          * (d is not set in tmp), then we break out then, with that pair.
1120          * Otherwise when we finish scanning from_tmp, we at least have the
1121          * most recent <s, d> pair that moved.  If we get all the way through
1122          * the scan of tmp without finding any node that moved, much less
1123          * moved to an empty node, then there is nothing left worth migrating.
1124          */
1125
1126         tmp = *from;
1127         while (!nodes_empty(tmp)) {
1128                 int s,d;
1129                 int source = NUMA_NO_NODE;
1130                 int dest = 0;
1131
1132                 for_each_node_mask(s, tmp) {
1133
1134                         /*
1135                          * do_migrate_pages() tries to maintain the relative
1136                          * node relationship of the pages established between
1137                          * threads and memory areas.
1138                          *
1139                          * However if the number of source nodes is not equal to
1140                          * the number of destination nodes we can not preserve
1141                          * this node relative relationship.  In that case, skip
1142                          * copying memory from a node that is in the destination
1143                          * mask.
1144                          *
1145                          * Example: [2,3,4] -> [3,4,5] moves everything.
1146                          *          [0-7] - > [3,4,5] moves only 0,1,2,6,7.
1147                          */
1148
1149                         if ((nodes_weight(*from) != nodes_weight(*to)) &&
1150                                                 (node_isset(s, *to)))
1151                                 continue;
1152
1153                         d = node_remap(s, *from, *to);
1154                         if (s == d)
1155                                 continue;
1156
1157                         source = s;     /* Node moved. Memorize */
1158                         dest = d;
1159
1160                         /* dest not in remaining from nodes? */
1161                         if (!node_isset(dest, tmp))
1162                                 break;
1163                 }
1164                 if (source == NUMA_NO_NODE)
1165                         break;
1166
1167                 node_clear(source, tmp);
1168                 err = migrate_to_node(mm, source, dest, flags);
1169                 if (err > 0)
1170                         busy += err;
1171                 if (err < 0)
1172                         break;
1173         }
1174 out:
1175         up_read(&mm->mmap_sem);
1176         if (err < 0)
1177                 return err;
1178         return busy;
1179
1180 }
1181
1182 /*
1183  * Allocate a new page for page migration based on vma policy.
1184  * Start by assuming the page is mapped by the same vma as contains @start.
1185  * Search forward from there, if not.  N.B., this assumes that the
1186  * list of pages handed to migrate_pages()--which is how we get here--
1187  * is in virtual address order.
1188  */
1189 static struct page *new_page(struct page *page, unsigned long start, int **x)
1190 {
1191         struct vm_area_struct *vma;
1192         unsigned long uninitialized_var(address);
1193
1194         vma = find_vma(current->mm, start);
1195         while (vma) {
1196                 address = page_address_in_vma(page, vma);
1197                 if (address != -EFAULT)
1198                         break;
1199                 vma = vma->vm_next;
1200         }
1201
1202         if (PageHuge(page)) {
1203                 BUG_ON(!vma);
1204                 return alloc_huge_page_noerr(vma, address, 1);
1205         }
1206         /*
1207          * if !vma, alloc_page_vma() will use task or system default policy
1208          */
1209         return alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, vma, address);
1210 }
1211 #else
1212
1213 static void migrate_page_add(struct page *page, struct list_head *pagelist,
1214                                 unsigned long flags)
1215 {
1216 }
1217
1218 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *from,
1219                      const nodemask_t *to, int flags)
1220 {
1221         return -ENOSYS;
1222 }
1223
1224 static struct page *new_page(struct page *page, unsigned long start, int **x)
1225 {
1226         return NULL;
1227 }
1228 #endif
1229
1230 static long do_mbind(unsigned long start, unsigned long len,
1231                      unsigned short mode, unsigned short mode_flags,
1232                      nodemask_t *nmask, unsigned long flags)
1233 {
1234         struct mm_struct *mm = current->mm;
1235         struct mempolicy *new;
1236         unsigned long end;
1237         int err;
1238         LIST_HEAD(pagelist);
1239
1240         if (flags & ~(unsigned long)MPOL_MF_VALID)
1241                 return -EINVAL;
1242         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1243                 return -EPERM;
1244
1245         if (start & ~PAGE_MASK)
1246                 return -EINVAL;
1247
1248         if (mode == MPOL_DEFAULT)
1249                 flags &= ~MPOL_MF_STRICT;
1250
1251         len = (len + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
1252         end = start + len;
1253
1254         if (end < start)
1255                 return -EINVAL;
1256         if (end == start)
1257                 return 0;
1258
1259         new = mpol_new(mode, mode_flags, nmask);
1260         if (IS_ERR(new))
1261                 return PTR_ERR(new);
1262
1263         if (flags & MPOL_MF_LAZY)
1264                 new->flags |= MPOL_F_MOF;
1265
1266         /*
1267          * If we are using the default policy then operation
1268          * on discontinuous address spaces is okay after all
1269          */
1270         if (!new)
1271                 flags |= MPOL_MF_DISCONTIG_OK;
1272
1273         pr_debug("mbind %lx-%lx mode:%d flags:%d nodes:%lx\n",
1274                  start, start + len, mode, mode_flags,
1275                  nmask ? nodes_addr(*nmask)[0] : NUMA_NO_NODE);
1276
1277         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) {
1278
1279                 err = migrate_prep();
1280                 if (err)
1281                         goto mpol_out;
1282         }
1283         {
1284                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1285                 if (scratch) {
1286                         down_write(&mm->mmap_sem);
1287                         task_lock(current);
1288                         err = mpol_set_nodemask(new, nmask, scratch);
1289                         task_unlock(current);
1290                         if (err)
1291                                 up_write(&mm->mmap_sem);
1292                 } else
1293                         err = -ENOMEM;
1294                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1295         }
1296         if (err)
1297                 goto mpol_out;
1298
1299         err = queue_pages_range(mm, start, end, nmask,
1300                           flags | MPOL_MF_INVERT, &pagelist);
1301         if (!err)
1302                 err = mbind_range(mm, start, end, new);
1303
1304         if (!err) {
1305                 int nr_failed = 0;
1306
1307                 if (!list_empty(&pagelist)) {
1308                         WARN_ON_ONCE(flags & MPOL_MF_LAZY);
1309                         nr_failed = migrate_pages(&pagelist, new_page, NULL,
1310                                 start, MIGRATE_SYNC, MR_MEMPOLICY_MBIND);
1311                         if (nr_failed)
1312                                 putback_movable_pages(&pagelist);
1313                 }
1314
1315                 if (nr_failed && (flags & MPOL_MF_STRICT))
1316                         err = -EIO;
1317         } else
1318                 putback_movable_pages(&pagelist);
1319
1320         up_write(&mm->mmap_sem);
1321  mpol_out:
1322         mpol_put(new);
1323         return err;
1324 }
1325
1326 /*
1327  * User space interface with variable sized bitmaps for nodelists.
1328  */
1329
1330 /* Copy a node mask from user space. */
1331 static int get_nodes(nodemask_t *nodes, const unsigned long __user *nmask,
1332                      unsigned long maxnode)
1333 {
1334         unsigned long k;
1335         unsigned long nlongs;
1336         unsigned long endmask;
1337
1338         --maxnode;
1339         nodes_clear(*nodes);
1340         if (maxnode == 0 || !nmask)
1341                 return 0;
1342         if (maxnode > PAGE_SIZE*BITS_PER_BYTE)
1343                 return -EINVAL;
1344
1345         nlongs = BITS_TO_LONGS(maxnode);
1346         if ((maxnode % BITS_PER_LONG) == 0)
1347                 endmask = ~0UL;
1348         else
1349                 endmask = (1UL << (maxnode % BITS_PER_LONG)) - 1;
1350
1351         /* When the user specified more nodes than supported just check
1352            if the non supported part is all zero. */
1353         if (nlongs > BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES)) {
1354                 if (nlongs > PAGE_SIZE/sizeof(long))
1355                         return -EINVAL;
1356                 for (k = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES); k < nlongs; k++) {
1357                         unsigned long t;
1358                         if (get_user(t, nmask + k))
1359                                 return -EFAULT;
1360                         if (k == nlongs - 1) {
1361                                 if (t & endmask)
1362                                         return -EINVAL;
1363                         } else if (t)
1364                                 return -EINVAL;
1365                 }
1366                 nlongs = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES);
1367                 endmask = ~0UL;
1368         }
1369
1370         if (copy_from_user(nodes_addr(*nodes), nmask, nlongs*sizeof(unsigned long)))
1371                 return -EFAULT;
1372         nodes_addr(*nodes)[nlongs-1] &= endmask;
1373         return 0;
1374 }
1375
1376 /* Copy a kernel node mask to user space */
1377 static int copy_nodes_to_user(unsigned long __user *mask, unsigned long maxnode,
1378                               nodemask_t *nodes)
1379 {
1380         unsigned long copy = ALIGN(maxnode-1, 64) / 8;
1381         const int nbytes = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES) * sizeof(long);
1382
1383         if (copy > nbytes) {
1384                 if (copy > PAGE_SIZE)
1385                         return -EINVAL;
1386                 if (clear_user((char __user *)mask + nbytes, copy - nbytes))
1387                         return -EFAULT;
1388                 copy = nbytes;
1389         }
1390         return copy_to_user(mask, nodes_addr(*nodes), copy) ? -EFAULT : 0;
1391 }
1392
1393 SYSCALL_DEFINE6(mbind, unsigned long, start, unsigned long, len,
1394                 unsigned long, mode, unsigned long __user *, nmask,
1395                 unsigned long, maxnode, unsigned, flags)
1396 {
1397         nodemask_t nodes;
1398         int err;
1399         unsigned short mode_flags;
1400
1401         mode_flags = mode & MPOL_MODE_FLAGS;
1402         mode &= ~MPOL_MODE_FLAGS;
1403         if (mode >= MPOL_MAX)
1404                 return -EINVAL;
1405         if ((mode_flags & MPOL_F_STATIC_NODES) &&
1406             (mode_flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
1407                 return -EINVAL;
1408         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1409         if (err)
1410                 return err;
1411         return do_mbind(start, len, mode, mode_flags, &nodes, flags);
1412 }
1413
1414 /* Set the process memory policy */
1415 SYSCALL_DEFINE3(set_mempolicy, int, mode, unsigned long __user *, nmask,
1416                 unsigned long, maxnode)
1417 {
1418         int err;
1419         nodemask_t nodes;
1420         unsigned short flags;
1421
1422         flags = mode & MPOL_MODE_FLAGS;
1423         mode &= ~MPOL_MODE_FLAGS;
1424         if ((unsigned int)mode >= MPOL_MAX)
1425                 return -EINVAL;
1426         if ((flags & MPOL_F_STATIC_NODES) && (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
1427                 return -EINVAL;
1428         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1429         if (err)
1430                 return err;
1431         return do_set_mempolicy(mode, flags, &nodes);
1432 }
1433
1434 SYSCALL_DEFINE4(migrate_pages, pid_t, pid, unsigned long, maxnode,
1435                 const unsigned long __user *, old_nodes,
1436                 const unsigned long __user *, new_nodes)
1437 {
1438         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1439         struct mm_struct *mm = NULL;
1440         struct task_struct *task;
1441         nodemask_t task_nodes;
1442         int err;
1443         nodemask_t *old;
1444         nodemask_t *new;
1445         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1446
1447         if (!scratch)
1448                 return -ENOMEM;
1449
1450         old = &scratch->mask1;
1451         new = &scratch->mask2;
1452
1453         err = get_nodes(old, old_nodes, maxnode);
1454         if (err)
1455                 goto out;
1456
1457         err = get_nodes(new, new_nodes, maxnode);
1458         if (err)
1459                 goto out;
1460
1461         /* Find the mm_struct */
1462         rcu_read_lock();
1463         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1464         if (!task) {
1465                 rcu_read_unlock();
1466                 err = -ESRCH;
1467                 goto out;
1468         }
1469         get_task_struct(task);
1470
1471         err = -EINVAL;
1472
1473         /*
1474          * Check if this process has the right to modify the specified
1475          * process. The right exists if the process has administrative
1476          * capabilities, superuser privileges or the same
1477          * userid as the target process.
1478          */
1479         tcred = __task_cred(task);
1480         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1481             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1482             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1483                 rcu_read_unlock();
1484                 err = -EPERM;
1485                 goto out_put;
1486         }
1487         rcu_read_unlock();
1488
1489         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1490         /* Is the user allowed to access the target nodes? */
1491         if (!nodes_subset(*new, task_nodes) && !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1492                 err = -EPERM;
1493                 goto out_put;
1494         }
1495
1496         if (!nodes_subset(*new, node_states[N_MEMORY])) {
1497                 err = -EINVAL;
1498                 goto out_put;
1499         }
1500
1501         err = security_task_movememory(task);
1502         if (err)
1503                 goto out_put;
1504
1505         mm = get_task_mm(task);
1506         put_task_struct(task);
1507
1508         if (!mm) {
1509                 err = -EINVAL;
1510                 goto out;
1511         }
1512
1513         err = do_migrate_pages(mm, old, new,
1514                 capable(CAP_SYS_NICE) ? MPOL_MF_MOVE_ALL : MPOL_MF_MOVE);
1515
1516         mmput(mm);
1517 out:
1518         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1519
1520         return err;
1521
1522 out_put:
1523         put_task_struct(task);
1524         goto out;
1525
1526 }
1527
1528
1529 /* Retrieve NUMA policy */
1530 SYSCALL_DEFINE5(get_mempolicy, int __user *, policy,
1531                 unsigned long __user *, nmask, unsigned long, maxnode,
1532                 unsigned long, addr, unsigned long, flags)
1533 {
1534         int err;
1535         int uninitialized_var(pval);
1536         nodemask_t nodes;
1537
1538         if (nmask != NULL && maxnode < MAX_NUMNODES)
1539                 return -EINVAL;
1540
1541         err = do_get_mempolicy(&pval, &nodes, addr, flags);
1542
1543         if (err)
1544                 return err;
1545
1546         if (policy && put_user(pval, policy))
1547                 return -EFAULT;
1548
1549         if (nmask)
1550                 err = copy_nodes_to_user(nmask, maxnode, &nodes);
1551
1552         return err;
1553 }
1554
1555 #ifdef CONFIG_COMPAT
1556
1557 asmlinkage long compat_sys_get_mempolicy(int __user *policy,
1558                                      compat_ulong_t __user *nmask,
1559                                      compat_ulong_t maxnode,
1560                                      compat_ulong_t addr, compat_ulong_t flags)
1561 {
1562         long err;
1563         unsigned long __user *nm = NULL;
1564         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1565         DECLARE_BITMAP(bm, MAX_NUMNODES);
1566
1567         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1568         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1569
1570         if (nmask)
1571                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1572
1573         err = sys_get_mempolicy(policy, nm, nr_bits+1, addr, flags);
1574
1575         if (!err && nmask) {
1576                 unsigned long copy_size;
1577                 copy_size = min_t(unsigned long, sizeof(bm), alloc_size);
1578                 err = copy_from_user(bm, nm, copy_size);
1579                 /* ensure entire bitmap is zeroed */
1580                 err |= clear_user(nmask, ALIGN(maxnode-1, 8) / 8);
1581                 err |= compat_put_bitmap(nmask, bm, nr_bits);
1582         }
1583
1584         return err;
1585 }
1586
1587 asmlinkage long compat_sys_set_mempolicy(int mode, compat_ulong_t __user *nmask,
1588                                      compat_ulong_t maxnode)
1589 {
1590         long err = 0;
1591         unsigned long __user *nm = NULL;
1592         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1593         DECLARE_BITMAP(bm, MAX_NUMNODES);
1594
1595         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1596         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1597
1598         if (nmask) {
1599                 err = compat_get_bitmap(bm, nmask, nr_bits);
1600                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1601                 err |= copy_to_user(nm, bm, alloc_size);
1602         }
1603
1604         if (err)
1605                 return -EFAULT;
1606
1607         return sys_set_mempolicy(mode, nm, nr_bits+1);
1608 }
1609
1610 asmlinkage long compat_sys_mbind(compat_ulong_t start, compat_ulong_t len,
1611                              compat_ulong_t mode, compat_ulong_t __user *nmask,
1612                              compat_ulong_t maxnode, compat_ulong_t flags)
1613 {
1614         long err = 0;
1615         unsigned long __user *nm = NULL;
1616         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1617         nodemask_t bm;
1618
1619         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1620         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1621
1622         if (nmask) {
1623                 err = compat_get_bitmap(nodes_addr(bm), nmask, nr_bits);
1624                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1625                 err |= copy_to_user(nm, nodes_addr(bm), alloc_size);
1626         }
1627
1628         if (err)
1629                 return -EFAULT;
1630
1631         return sys_mbind(start, len, mode, nm, nr_bits+1, flags);
1632 }
1633
1634 #endif
1635
1636 /*
1637  * get_vma_policy(@task, @vma, @addr)
1638  * @task - task for fallback if vma policy == default
1639  * @vma   - virtual memory area whose policy is sought
1640  * @addr  - address in @vma for shared policy lookup
1641  *
1642  * Returns effective policy for a VMA at specified address.
1643  * Falls back to @task or system default policy, as necessary.
1644  * Current or other task's task mempolicy and non-shared vma policies must be
1645  * protected by task_lock(task) by the caller.
1646  * Shared policies [those marked as MPOL_F_SHARED] require an extra reference
1647  * count--added by the get_policy() vm_op, as appropriate--to protect against
1648  * freeing by another task.  It is the caller's responsibility to free the
1649  * extra reference for shared policies.
1650  */
1651 struct mempolicy *get_vma_policy(struct task_struct *task,
1652                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1653 {
1654         struct mempolicy *pol = get_task_policy(task);
1655
1656         if (vma) {
1657                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy) {
1658                         struct mempolicy *vpol = vma->vm_ops->get_policy(vma,
1659                                                                         addr);
1660                         if (vpol)
1661                                 pol = vpol;
1662                 } else if (vma->vm_policy) {
1663                         pol = vma->vm_policy;
1664
1665                         /*
1666                          * shmem_alloc_page() passes MPOL_F_SHARED policy with
1667                          * a pseudo vma whose vma->vm_ops=NULL. Take a reference
1668                          * count on these policies which will be dropped by
1669                          * mpol_cond_put() later
1670                          */
1671                         if (mpol_needs_cond_ref(pol))
1672                                 mpol_get(pol);
1673                 }
1674         }
1675         if (!pol)
1676                 pol = &default_policy;
1677         return pol;
1678 }
1679
1680 bool vma_policy_mof(struct task_struct *task, struct vm_area_struct *vma)
1681 {
1682         struct mempolicy *pol = get_task_policy(task);
1683         if (vma) {
1684                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy) {
1685                         bool ret = false;
1686
1687                         pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, vma->vm_start);
1688                         if (pol && (pol->flags & MPOL_F_MOF))
1689                                 ret = true;
1690                         mpol_cond_put(pol);
1691
1692                         return ret;
1693                 } else if (vma->vm_policy) {
1694                         pol = vma->vm_policy;
1695                 }
1696         }
1697
1698         if (!pol)
1699                 return default_policy.flags & MPOL_F_MOF;
1700
1701         return pol->flags & MPOL_F_MOF;
1702 }
1703
1704 static int apply_policy_zone(struct mempolicy *policy, enum zone_type zone)
1705 {
1706         enum zone_type dynamic_policy_zone = policy_zone;
1707
1708         BUG_ON(dynamic_policy_zone == ZONE_MOVABLE);
1709
1710         /*
1711          * if policy->v.nodes has movable memory only,
1712          * we apply policy when gfp_zone(gfp) = ZONE_MOVABLE only.
1713          *
1714          * policy->v.nodes is intersect with node_states[N_MEMORY].
1715          * so if the following test faile, it implies
1716          * policy->v.nodes has movable memory only.
1717          */
1718         if (!nodes_intersects(policy->v.nodes, node_states[N_HIGH_MEMORY]))
1719                 dynamic_policy_zone = ZONE_MOVABLE;
1720
1721         return zone >= dynamic_policy_zone;
1722 }
1723
1724 /*
1725  * Return a nodemask representing a mempolicy for filtering nodes for
1726  * page allocation
1727  */
1728 static nodemask_t *policy_nodemask(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy)
1729 {
1730         /* Lower zones don't get a nodemask applied for MPOL_BIND */
1731         if (unlikely(policy->mode == MPOL_BIND) &&
1732                         apply_policy_zone(policy, gfp_zone(gfp)) &&
1733                         cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(&policy->v.nodes))
1734                 return &policy->v.nodes;
1735
1736         return NULL;
1737 }
1738
1739 /* Return a zonelist indicated by gfp for node representing a mempolicy */
1740 static struct zonelist *policy_zonelist(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy,
1741         int nd)
1742 {
1743         switch (policy->mode) {
1744         case MPOL_PREFERRED:
1745                 if (!(policy->flags & MPOL_F_LOCAL))
1746                         nd = policy->v.preferred_node;
1747                 break;
1748         case MPOL_BIND:
1749                 /*
1750                  * Normally, MPOL_BIND allocations are node-local within the
1751                  * allowed nodemask.  However, if __GFP_THISNODE is set and the
1752                  * current node isn't part of the mask, we use the zonelist for
1753                  * the first node in the mask instead.
1754                  */
1755                 if (unlikely(gfp & __GFP_THISNODE) &&
1756                                 unlikely(!node_isset(nd, policy->v.nodes)))
1757                         nd = first_node(policy->v.nodes);
1758                 break;
1759         default:
1760                 BUG();
1761         }
1762         return node_zonelist(nd, gfp);
1763 }
1764
1765 /* Do dynamic interleaving for a process */
1766 static unsigned interleave_nodes(struct mempolicy *policy)
1767 {
1768         unsigned nid, next;
1769         struct task_struct *me = current;
1770
1771         nid = me->il_next;
1772         next = next_node(nid, policy->v.nodes);
1773         if (next >= MAX_NUMNODES)
1774                 next = first_node(policy->v.nodes);
1775         if (next < MAX_NUMNODES)
1776                 me->il_next = next;
1777         return nid;
1778 }
1779
1780 /*
1781  * Depending on the memory policy provide a node from which to allocate the
1782  * next slab entry.
1783  * @policy must be protected by freeing by the caller.  If @policy is
1784  * the current task's mempolicy, this protection is implicit, as only the
1785  * task can change it's policy.  The system default policy requires no
1786  * such protection.
1787  */
1788 unsigned slab_node(void)
1789 {
1790         struct mempolicy *policy;
1791
1792         if (in_interrupt())
1793                 return numa_node_id();
1794
1795         policy = current->mempolicy;
1796         if (!policy || policy->flags & MPOL_F_LOCAL)
1797                 return numa_node_id();
1798
1799         switch (policy->mode) {
1800         case MPOL_PREFERRED:
1801                 /*
1802                  * handled MPOL_F_LOCAL above
1803                  */
1804                 return policy->v.preferred_node;
1805
1806         case MPOL_INTERLEAVE:
1807                 return interleave_nodes(policy);
1808
1809         case MPOL_BIND: {
1810                 /*
1811                  * Follow bind policy behavior and start allocation at the
1812                  * first node.
1813                  */
1814                 struct zonelist *zonelist;
1815                 struct zone *zone;
1816                 enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(GFP_KERNEL);
1817                 zonelist = &NODE_DATA(numa_node_id())->node_zonelists[0];
1818                 (void)first_zones_zonelist(zonelist, highest_zoneidx,
1819                                                         &policy->v.nodes,
1820                                                         &zone);
1821                 return zone ? zone->node : numa_node_id();
1822         }
1823
1824         default:
1825                 BUG();
1826         }
1827 }
1828
1829 /* Do static interleaving for a VMA with known offset. */
1830 static unsigned offset_il_node(struct mempolicy *pol,
1831                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long off)
1832 {
1833         unsigned nnodes = nodes_weight(pol->v.nodes);
1834         unsigned target;
1835         int c;
1836         int nid = NUMA_NO_NODE;
1837
1838         if (!nnodes)
1839                 return numa_node_id();
1840         target = (unsigned int)off % nnodes;
1841         c = 0;
1842         do {
1843                 nid = next_node(nid, pol->v.nodes);
1844                 c++;
1845         } while (c <= target);
1846         return nid;
1847 }
1848
1849 /* Determine a node number for interleave */
1850 static inline unsigned interleave_nid(struct mempolicy *pol,
1851                  struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, int shift)
1852 {
1853         if (vma) {
1854                 unsigned long off;
1855
1856                 /*
1857                  * for small pages, there is no difference between
1858                  * shift and PAGE_SHIFT, so the bit-shift is safe.
1859                  * for huge pages, since vm_pgoff is in units of small
1860                  * pages, we need to shift off the always 0 bits to get
1861                  * a useful offset.
1862                  */
1863                 BUG_ON(shift < PAGE_SHIFT);
1864                 off = vma->vm_pgoff >> (shift - PAGE_SHIFT);
1865                 off += (addr - vma->vm_start) >> shift;
1866                 return offset_il_node(pol, vma, off);
1867         } else
1868                 return interleave_nodes(pol);
1869 }
1870
1871 /*
1872  * Return the bit number of a random bit set in the nodemask.
1873  * (returns NUMA_NO_NODE if nodemask is empty)
1874  */
1875 int node_random(const nodemask_t *maskp)
1876 {
1877         int w, bit = NUMA_NO_NODE;
1878
1879         w = nodes_weight(*maskp);
1880         if (w)
1881                 bit = bitmap_ord_to_pos(maskp->bits,
1882                         get_random_int() % w, MAX_NUMNODES);
1883         return bit;
1884 }
1885
1886 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
1887 /*
1888  * huge_zonelist(@vma, @addr, @gfp_flags, @mpol)
1889  * @vma = virtual memory area whose policy is sought
1890  * @addr = address in @vma for shared policy lookup and interleave policy
1891  * @gfp_flags = for requested zone
1892  * @mpol = pointer to mempolicy pointer for reference counted mempolicy
1893  * @nodemask = pointer to nodemask pointer for MPOL_BIND nodemask
1894  *
1895  * Returns a zonelist suitable for a huge page allocation and a pointer
1896  * to the struct mempolicy for conditional unref after allocation.
1897  * If the effective policy is 'BIND, returns a pointer to the mempolicy's
1898  * @nodemask for filtering the zonelist.
1899  *
1900  * Must be protected by read_mems_allowed_begin()
1901  */
1902 struct zonelist *huge_zonelist(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1903                                 gfp_t gfp_flags, struct mempolicy **mpol,
1904                                 nodemask_t **nodemask)
1905 {
1906         struct zonelist *zl;
1907
1908         *mpol = get_vma_policy(current, vma, addr);
1909         *nodemask = NULL;       /* assume !MPOL_BIND */
1910
1911         if (unlikely((*mpol)->mode == MPOL_INTERLEAVE)) {
1912                 zl = node_zonelist(interleave_nid(*mpol, vma, addr,
1913                                 huge_page_shift(hstate_vma(vma))), gfp_flags);
1914         } else {
1915                 zl = policy_zonelist(gfp_flags, *mpol, numa_node_id());
1916                 if ((*mpol)->mode == MPOL_BIND)
1917                         *nodemask = &(*mpol)->v.nodes;
1918         }
1919         return zl;
1920 }
1921
1922 /*
1923  * init_nodemask_of_mempolicy
1924  *
1925  * If the current task's mempolicy is "default" [NULL], return 'false'
1926  * to indicate default policy.  Otherwise, extract the policy nodemask
1927  * for 'bind' or 'interleave' policy into the argument nodemask, or
1928  * initialize the argument nodemask to contain the single node for
1929  * 'preferred' or 'local' policy and return 'true' to indicate presence
1930  * of non-default mempolicy.
1931  *
1932  * We don't bother with reference counting the mempolicy [mpol_get/put]
1933  * because the current task is examining it's own mempolicy and a task's
1934  * mempolicy is only ever changed by the task itself.
1935  *
1936  * N.B., it is the caller's responsibility to free a returned nodemask.
1937  */
1938 bool init_nodemask_of_mempolicy(nodemask_t *mask)
1939 {
1940         struct mempolicy *mempolicy;
1941         int nid;
1942
1943         if (!(mask && current->mempolicy))
1944                 return false;
1945
1946         task_lock(current);
1947         mempolicy = current->mempolicy;
1948         switch (mempolicy->mode) {
1949         case MPOL_PREFERRED:
1950                 if (mempolicy->flags & MPOL_F_LOCAL)
1951                         nid = numa_node_id();
1952                 else
1953                         nid = mempolicy->v.preferred_node;
1954                 init_nodemask_of_node(mask, nid);
1955                 break;
1956
1957         case MPOL_BIND:
1958                 /* Fall through */
1959         case MPOL_INTERLEAVE:
1960                 *mask =  mempolicy->v.nodes;
1961                 break;
1962
1963         default:
1964                 BUG();
1965         }
1966         task_unlock(current);
1967
1968         return true;
1969 }
1970 #endif
1971
1972 /*
1973  * mempolicy_nodemask_intersects
1974  *
1975  * If tsk's mempolicy is "default" [NULL], return 'true' to indicate default
1976  * policy.  Otherwise, check for intersection between mask and the policy
1977  * nodemask for 'bind' or 'interleave' policy.  For 'perferred' or 'local'
1978  * policy, always return true since it may allocate elsewhere on fallback.
1979  *
1980  * Takes task_lock(tsk) to prevent freeing of its mempolicy.
1981  */
1982 bool mempolicy_nodemask_intersects(struct task_struct *tsk,
1983                                         const nodemask_t *mask)
1984 {
1985         struct mempolicy *mempolicy;
1986         bool ret = true;
1987
1988         if (!mask)
1989                 return ret;
1990         task_lock(tsk);
1991         mempolicy = tsk->mempolicy;
1992         if (!mempolicy)
1993                 goto out;
1994
1995         switch (mempolicy->mode) {
1996         case MPOL_PREFERRED:
1997                 /*
1998                  * MPOL_PREFERRED and MPOL_F_LOCAL are only preferred nodes to
1999                  * allocate from, they may fallback to other nodes when oom.
2000                  * Thus, it's possible for tsk to have allocated memory from
2001                  * nodes in mask.
2002                  */
2003                 break;
2004         case MPOL_BIND:
2005         case MPOL_INTERLEAVE:
2006                 ret = nodes_intersects(mempolicy->v.nodes, *mask);
2007                 break;
2008         default:
2009                 BUG();
2010         }
2011 out:
2012         task_unlock(tsk);
2013         return ret;
2014 }
2015
2016 /* Allocate a page in interleaved policy.
2017    Own path because it needs to do special accounting. */
2018 static struct page *alloc_page_interleave(gfp_t gfp, unsigned order,
2019                                         unsigned nid)
2020 {
2021         struct zonelist *zl;
2022         struct page *page;
2023
2024         zl = node_zonelist(nid, gfp);
2025         page = __alloc_pages(gfp, order, zl);
2026         if (page && page_zone(page) == zonelist_zone(&zl->_zonerefs[0]))
2027                 inc_zone_page_state(page, NUMA_INTERLEAVE_HIT);
2028         return page;
2029 }
2030
2031 /**
2032  *      alloc_pages_vma - Allocate a page for a VMA.
2033  *
2034  *      @gfp:
2035  *      %GFP_USER    user allocation.
2036  *      %GFP_KERNEL  kernel allocations,
2037  *      %GFP_HIGHMEM highmem/user allocations,
2038  *      %GFP_FS      allocation should not call back into a file system.
2039  *      %GFP_ATOMIC  don't sleep.
2040  *
2041  *      @order:Order of the GFP allocation.
2042  *      @vma:  Pointer to VMA or NULL if not available.
2043  *      @addr: Virtual Address of the allocation. Must be inside the VMA.
2044  *
2045  *      This function allocates a page from the kernel page pool and applies
2046  *      a NUMA policy associated with the VMA or the current process.
2047  *      When VMA is not NULL caller must hold down_read on the mmap_sem of the
2048  *      mm_struct of the VMA to prevent it from going away. Should be used for
2049  *      all allocations for pages that will be mapped into
2050  *      user space. Returns NULL when no page can be allocated.
2051  *
2052  *      Should be called with the mm_sem of the vma hold.
2053  */
2054 struct page *
2055 alloc_pages_vma(gfp_t gfp, int order, struct vm_area_struct *vma,
2056                 unsigned long addr, int node)
2057 {
2058         struct mempolicy *pol;
2059         struct page *page;
2060         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2061
2062 retry_cpuset:
2063         pol = get_vma_policy(current, vma, addr);
2064         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2065
2066         if (unlikely(pol->mode == MPOL_INTERLEAVE)) {
2067                 unsigned nid;
2068
2069                 nid = interleave_nid(pol, vma, addr, PAGE_SHIFT + order);
2070                 mpol_cond_put(pol);
2071                 page = alloc_page_interleave(gfp, order, nid);
2072                 if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2073                         goto retry_cpuset;
2074
2075                 return page;
2076         }
2077         page = __alloc_pages_nodemask(gfp, order,
2078                                       policy_zonelist(gfp, pol, node),
2079                                       policy_nodemask(gfp, pol));
2080         if (unlikely(mpol_needs_cond_ref(pol)))
2081                 __mpol_put(pol);
2082         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2083                 goto retry_cpuset;
2084         return page;
2085 }
2086
2087 /**
2088  *      alloc_pages_current - Allocate pages.
2089  *
2090  *      @gfp:
2091  *              %GFP_USER   user allocation,
2092  *              %GFP_KERNEL kernel allocation,
2093  *              %GFP_HIGHMEM highmem allocation,
2094  *              %GFP_FS     don't call back into a file system.
2095  *              %GFP_ATOMIC don't sleep.
2096  *      @order: Power of two of allocation size in pages. 0 is a single page.
2097  *
2098  *      Allocate a page from the kernel page pool.  When not in
2099  *      interrupt context and apply the current process NUMA policy.
2100  *      Returns NULL when no page can be allocated.
2101  *
2102  *      Don't call cpuset_update_task_memory_state() unless
2103  *      1) it's ok to take cpuset_sem (can WAIT), and
2104  *      2) allocating for current task (not interrupt).
2105  */
2106 struct page *alloc_pages_current(gfp_t gfp, unsigned order)
2107 {
2108         struct mempolicy *pol = get_task_policy(current);
2109         struct page *page;
2110         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2111
2112         if (!pol || in_interrupt() || (gfp & __GFP_THISNODE))
2113                 pol = &default_policy;
2114
2115 retry_cpuset:
2116         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2117
2118         /*
2119          * No reference counting needed for current->mempolicy
2120          * nor system default_policy
2121          */
2122         if (pol->mode == MPOL_INTERLEAVE)
2123                 page = alloc_page_interleave(gfp, order, interleave_nodes(pol));
2124         else
2125                 page = __alloc_pages_nodemask(gfp, order,
2126                                 policy_zonelist(gfp, pol, numa_node_id()),
2127                                 policy_nodemask(gfp, pol));
2128
2129         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2130                 goto retry_cpuset;
2131
2132         return page;
2133 }
2134 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_current);
2135
2136 int vma_dup_policy(struct vm_area_struct *src, struct vm_area_struct *dst)
2137 {
2138         struct mempolicy *pol = mpol_dup(vma_policy(src));
2139
2140         if (IS_ERR(pol))
2141                 return PTR_ERR(pol);
2142         dst->vm_policy = pol;
2143         return 0;
2144 }
2145
2146 /*
2147  * If mpol_dup() sees current->cpuset == cpuset_being_rebound, then it
2148  * rebinds the mempolicy its copying by calling mpol_rebind_policy()
2149  * with the mems_allowed returned by cpuset_mems_allowed().  This
2150  * keeps mempolicies cpuset relative after its cpuset moves.  See
2151  * further kernel/cpuset.c update_nodemask().
2152  *
2153  * current's mempolicy may be rebinded by the other task(the task that changes
2154  * cpuset's mems), so we needn't do rebind work for current task.
2155  */
2156
2157 /* Slow path of a mempolicy duplicate */
2158 struct mempolicy *__mpol_dup(struct mempolicy *old)
2159 {
2160         struct mempolicy *new = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
2161
2162         if (!new)
2163                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2164
2165         /* task's mempolicy is protected by alloc_lock */
2166         if (old == current->mempolicy) {
2167                 task_lock(current);
2168                 *new = *old;
2169                 task_unlock(current);
2170         } else
2171                 *new = *old;
2172
2173         if (current_cpuset_is_being_rebound()) {
2174                 nodemask_t mems = cpuset_mems_allowed(current);
2175                 if (new->flags & MPOL_F_REBINDING)
2176                         mpol_rebind_policy(new, &mems, MPOL_REBIND_STEP2);
2177                 else
2178                         mpol_rebind_policy(new, &mems, MPOL_REBIND_ONCE);
2179         }
2180         atomic_set(&new->refcnt, 1);
2181         return new;
2182 }
2183
2184 /* Slow path of a mempolicy comparison */
2185 bool __mpol_equal(struct mempolicy *a, struct mempolicy *b)
2186 {
2187         if (!a || !b)
2188                 return false;
2189         if (a->mode != b->mode)
2190                 return false;
2191         if (a->flags != b->flags)
2192                 return false;
2193         if (mpol_store_user_nodemask(a))
2194                 if (!nodes_equal(a->w.user_nodemask, b->w.user_nodemask))
2195                         return false;
2196
2197         switch (a->mode) {
2198         case MPOL_BIND:
2199                 /* Fall through */
2200         case MPOL_INTERLEAVE:
2201                 return !!nodes_equal(a->v.nodes, b->v.nodes);
2202         case MPOL_PREFERRED:
2203                 return a->v.preferred_node == b->v.preferred_node;
2204         default:
2205                 BUG();
2206                 return false;
2207         }
2208 }
2209
2210 /*
2211  * Shared memory backing store policy support.
2212  *
2213  * Remember policies even when nobody has shared memory mapped.
2214  * The policies are kept in Red-Black tree linked from the inode.
2215  * They are protected by the sp->lock spinlock, which should be held
2216  * for any accesses to the tree.
2217  */
2218
2219 /* lookup first element intersecting start-end */
2220 /* Caller holds sp->lock */
2221 static struct sp_node *
2222 sp_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long start, unsigned long end)
2223 {
2224         struct rb_node *n = sp->root.rb_node;
2225
2226         while (n) {
2227                 struct sp_node *p = rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2228
2229                 if (start >= p->end)
2230                         n = n->rb_right;
2231                 else if (end <= p->start)
2232                         n = n->rb_left;
2233                 else
2234                         break;
2235         }
2236         if (!n)
2237                 return NULL;
2238         for (;;) {
2239                 struct sp_node *w = NULL;
2240                 struct rb_node *prev = rb_prev(n);
2241                 if (!prev)
2242                         break;
2243                 w = rb_entry(prev, struct sp_node, nd);
2244                 if (w->end <= start)
2245                         break;
2246                 n = prev;
2247         }
2248         return rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2249 }
2250
2251 /* Insert a new shared policy into the list. */
2252 /* Caller holds sp->lock */
2253 static void sp_insert(struct shared_policy *sp, struct sp_node *new)
2254 {
2255         struct rb_node **p = &sp->root.rb_node;
2256         struct rb_node *parent = NULL;
2257         struct sp_node *nd;
2258
2259         while (*p) {
2260                 parent = *p;
2261                 nd = rb_entry(parent, struct sp_node, nd);
2262                 if (new->start < nd->start)
2263                         p = &(*p)->rb_left;
2264                 else if (new->end > nd->end)
2265                         p = &(*p)->rb_right;
2266                 else
2267                         BUG();
2268         }
2269         rb_link_node(&new->nd, parent, p);
2270         rb_insert_color(&new->nd, &sp->root);
2271         pr_debug("inserting %lx-%lx: %d\n", new->start, new->end,
2272                  new->policy ? new->policy->mode : 0);
2273 }
2274
2275 /* Find shared policy intersecting idx */
2276 struct mempolicy *
2277 mpol_shared_policy_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long idx)
2278 {
2279         struct mempolicy *pol = NULL;
2280         struct sp_node *sn;
2281
2282         if (!sp->root.rb_node)
2283                 return NULL;
2284         spin_lock(&sp->lock);
2285         sn = sp_lookup(sp, idx, idx+1);
2286         if (sn) {
2287                 mpol_get(sn->policy);
2288                 pol = sn->policy;
2289         }
2290         spin_unlock(&sp->lock);
2291         return pol;
2292 }
2293
2294 static void sp_free(struct sp_node *n)
2295 {
2296         mpol_put(n->policy);
2297         kmem_cache_free(sn_cache, n);
2298 }
2299
2300 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2301 static bool numa_migrate_deferred(struct task_struct *p, int last_cpupid)
2302 {
2303         /* Never defer a private fault */
2304         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
2305                 return false;
2306
2307         if (p->numa_migrate_deferred) {
2308                 p->numa_migrate_deferred--;
2309                 return true;
2310         }
2311         return false;
2312 }
2313
2314 static inline void defer_numa_migrate(struct task_struct *p)
2315 {
2316         p->numa_migrate_deferred = sysctl_numa_balancing_migrate_deferred;
2317 }
2318 #else
2319 static inline bool numa_migrate_deferred(struct task_struct *p, int last_cpupid)
2320 {
2321         return false;
2322 }
2323
2324 static inline void defer_numa_migrate(struct task_struct *p)
2325 {
2326 }
2327 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2328
2329 /**
2330  * mpol_misplaced - check whether current page node is valid in policy
2331  *
2332  * @page   - page to be checked
2333  * @vma    - vm area where page mapped
2334  * @addr   - virtual address where page mapped
2335  *
2336  * Lookup current policy node id for vma,addr and "compare to" page's
2337  * node id.
2338  *
2339  * Returns:
2340  *      -1      - not misplaced, page is in the right node
2341  *      node    - node id where the page should be
2342  *
2343  * Policy determination "mimics" alloc_page_vma().
2344  * Called from fault path where we know the vma and faulting address.
2345  */
2346 int mpol_misplaced(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2347 {
2348         struct mempolicy *pol;
2349         struct zone *zone;
2350         int curnid = page_to_nid(page);
2351         unsigned long pgoff;
2352         int thiscpu = raw_smp_processor_id();
2353         int thisnid = cpu_to_node(thiscpu);
2354         int polnid = -1;
2355         int ret = -1;
2356
2357         BUG_ON(!vma);
2358
2359         pol = get_vma_policy(current, vma, addr);
2360         if (!(pol->flags & MPOL_F_MOF))
2361                 goto out;
2362
2363         switch (pol->mode) {
2364         case MPOL_INTERLEAVE:
2365                 BUG_ON(addr >= vma->vm_end);
2366                 BUG_ON(addr < vma->vm_start);
2367
2368                 pgoff = vma->vm_pgoff;
2369                 pgoff += (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
2370                 polnid = offset_il_node(pol, vma, pgoff);
2371                 break;
2372
2373         case MPOL_PREFERRED:
2374                 if (pol->flags & MPOL_F_LOCAL)
2375                         polnid = numa_node_id();
2376                 else
2377                         polnid = pol->v.preferred_node;
2378                 break;
2379
2380         case MPOL_BIND:
2381                 /*
2382                  * allows binding to multiple nodes.
2383                  * use current page if in policy nodemask,
2384                  * else select nearest allowed node, if any.
2385                  * If no allowed nodes, use current [!misplaced].
2386                  */
2387                 if (node_isset(curnid, pol->v.nodes))
2388                         goto out;
2389                 (void)first_zones_zonelist(
2390                                 node_zonelist(numa_node_id(), GFP_HIGHUSER),
2391                                 gfp_zone(GFP_HIGHUSER),
2392                                 &pol->v.nodes, &zone);
2393                 polnid = zone->node;
2394                 break;
2395
2396         default:
2397                 BUG();
2398         }
2399
2400         /* Migrate the page towards the node whose CPU is referencing it */
2401         if (pol->flags & MPOL_F_MORON) {
2402                 int last_cpupid;
2403                 int this_cpupid;
2404
2405                 polnid = thisnid;
2406                 this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(thiscpu, current->pid);
2407
2408                 /*
2409                  * Multi-stage node selection is used in conjunction
2410                  * with a periodic migration fault to build a temporal
2411                  * task<->page relation. By using a two-stage filter we
2412                  * remove short/unlikely relations.
2413                  *
2414                  * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist
2415                  * probability, we can equate a task's usage of a
2416                  * particular page (n_p) per total usage of this
2417                  * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
2418                  *
2419                  * Our periodic faults will sample this probability and
2420                  * getting the same result twice in a row, given these
2421                  * samples are fully independent, is then given by
2422                  * P(n)^2, provided our sample period is sufficiently
2423                  * short compared to the usage pattern.
2424                  *
2425                  * This quadric squishes small probabilities, making
2426                  * it less likely we act on an unlikely task<->page
2427                  * relation.
2428                  */
2429                 last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
2430                 if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) && cpupid_to_nid(last_cpupid) != thisnid) {
2431
2432                         /* See sysctl_numa_balancing_migrate_deferred comment */
2433                         if (!cpupid_match_pid(current, last_cpupid))
2434                                 defer_numa_migrate(current);
2435
2436                         goto out;
2437                 }
2438
2439                 /*
2440                  * The quadratic filter above reduces extraneous migration
2441                  * of shared pages somewhat. This code reduces it even more,
2442                  * reducing the overhead of page migrations of shared pages.
2443                  * This makes workloads with shared pages rely more on
2444                  * "move task near its memory", and less on "move memory
2445                  * towards its task", which is exactly what we want.
2446                  */
2447                 if (numa_migrate_deferred(current, last_cpupid))
2448                         goto out;
2449         }
2450
2451         if (curnid != polnid)
2452                 ret = polnid;
2453 out:
2454         mpol_cond_put(pol);
2455
2456         return ret;
2457 }
2458
2459 static void sp_delete(struct shared_policy *sp, struct sp_node *n)
2460 {
2461         pr_debug("deleting %lx-l%lx\n", n->start, n->end);
2462         rb_erase(&n->nd, &sp->root);
2463         sp_free(n);
2464 }
2465
2466 static void sp_node_init(struct sp_node *node, unsigned long start,
2467                         unsigned long end, struct mempolicy *pol)
2468 {
2469         node->start = start;
2470         node->end = end;
2471         node->policy = pol;
2472 }
2473
2474 static struct sp_node *sp_alloc(unsigned long start, unsigned long end,
2475                                 struct mempolicy *pol)
2476 {
2477         struct sp_node *n;
2478         struct mempolicy *newpol;
2479
2480         n = kmem_cache_alloc(sn_cache, GFP_KERNEL);
2481         if (!n)
2482                 return NULL;
2483
2484         newpol = mpol_dup(pol);
2485         if (IS_ERR(newpol)) {
2486                 kmem_cache_free(sn_cache, n);
2487                 return NULL;
2488         }
2489         newpol->flags |= MPOL_F_SHARED;
2490         sp_node_init(n, start, end, newpol);
2491
2492         return n;
2493 }
2494
2495 /* Replace a policy range. */
2496 static int shared_policy_replace(struct shared_policy *sp, unsigned long start,
2497                                  unsigned long end, struct sp_node *new)
2498 {
2499         struct sp_node *n;
2500         struct sp_node *n_new = NULL;
2501         struct mempolicy *mpol_new = NULL;
2502         int ret = 0;
2503
2504 restart:
2505         spin_lock(&sp->lock);
2506         n = sp_lookup(sp, start, end);
2507         /* Take care of old policies in the same range. */
2508         while (n && n->start < end) {
2509                 struct rb_node *next = rb_next(&n->nd);
2510                 if (n->start >= start) {
2511                         if (n->end <= end)
2512                                 sp_delete(sp, n);
2513                         else
2514                                 n->start = end;
2515                 } else {
2516                         /* Old policy spanning whole new range. */
2517                         if (n->end > end) {
2518                                 if (!n_new)
2519                                         goto alloc_new;
2520
2521                                 *mpol_new = *n->policy;
2522                                 atomic_set(&mpol_new->refcnt, 1);
2523                                 sp_node_init(n_new, end, n->end, mpol_new);
2524                                 n->end = start;
2525                                 sp_insert(sp, n_new);
2526                                 n_new = NULL;
2527                                 mpol_new = NULL;
2528                                 break;
2529                         } else
2530                                 n->end = start;
2531                 }
2532                 if (!next)
2533                         break;
2534                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2535         }
2536         if (new)
2537                 sp_insert(sp, new);
2538         spin_unlock(&sp->lock);
2539         ret = 0;
2540
2541 err_out:
2542         if (mpol_new)
2543                 mpol_put(mpol_new);
2544         if (n_new)
2545                 kmem_cache_free(sn_cache, n_new);
2546
2547         return ret;
2548
2549 alloc_new:
2550         spin_unlock(&sp->lock);
2551         ret = -ENOMEM;
2552         n_new = kmem_cache_alloc(sn_cache, GFP_KERNEL);
2553         if (!n_new)
2554                 goto err_out;
2555         mpol_new = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
2556         if (!mpol_new)
2557                 goto err_out;
2558         goto restart;
2559 }
2560
2561 /**
2562  * mpol_shared_policy_init - initialize shared policy for inode
2563  * @sp: pointer to inode shared policy
2564  * @mpol:  struct mempolicy to install
2565  *
2566  * Install non-NULL @mpol in inode's shared policy rb-tree.
2567  * On entry, the current task has a reference on a non-NULL @mpol.
2568  * This must be released on exit.
2569  * This is called at get_inode() calls and we can use GFP_KERNEL.
2570  */
2571 void mpol_shared_policy_init(struct shared_policy *sp, struct mempolicy *mpol)
2572 {
2573         int ret;
2574
2575         sp->root = RB_ROOT;             /* empty tree == default mempolicy */
2576         spin_lock_init(&sp->lock);
2577
2578         if (mpol) {
2579                 struct vm_area_struct pvma;
2580                 struct mempolicy *new;
2581                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
2582
2583                 if (!scratch)
2584                         goto put_mpol;
2585                 /* contextualize the tmpfs mount point mempolicy */
2586                 new = mpol_new(mpol->mode, mpol->flags, &mpol->w.user_nodemask);
2587                 if (IS_ERR(new))
2588                         goto free_scratch; /* no valid nodemask intersection */
2589
2590                 task_lock(current);
2591                 ret = mpol_set_nodemask(new, &mpol->w.user_nodemask, scratch);
2592                 task_unlock(current);
2593                 if (ret)
2594                         goto put_new;
2595
2596                 /* Create pseudo-vma that contains just the policy */
2597                 memset(&pvma, 0, sizeof(struct vm_area_struct));
2598                 pvma.vm_end = TASK_SIZE;        /* policy covers entire file */
2599                 mpol_set_shared_policy(sp, &pvma, new); /* adds ref */
2600
2601 put_new:
2602                 mpol_put(new);                  /* drop initial ref */
2603 free_scratch:
2604                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
2605 put_mpol:
2606                 mpol_put(mpol); /* drop our incoming ref on sb mpol */
2607         }
2608 }
2609
2610 int mpol_set_shared_policy(struct shared_policy *info,
2611                         struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *npol)
2612 {
2613         int err;
2614         struct sp_node *new = NULL;
2615         unsigned long sz = vma_pages(vma);
2616
2617         pr_debug("set_shared_policy %lx sz %lu %d %d %lx\n",
2618                  vma->vm_pgoff,
2619                  sz, npol ? npol->mode : -1,
2620                  npol ? npol->flags : -1,
2621                  npol ? nodes_addr(npol->v.nodes)[0] : NUMA_NO_NODE);
2622
2623         if (npol) {
2624                 new = sp_alloc(vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff + sz, npol);
2625                 if (!new)
2626                         return -ENOMEM;
2627         }
2628         err = shared_policy_replace(info, vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff+sz, new);
2629         if (err && new)
2630                 sp_free(new);
2631         return err;
2632 }
2633
2634 /* Free a backing policy store on inode delete. */
2635 void mpol_free_shared_policy(struct shared_policy *p)
2636 {
2637         struct sp_node *n;
2638         struct rb_node *next;
2639
2640         if (!p->root.rb_node)
2641                 return;
2642         spin_lock(&p->lock);
2643         next = rb_first(&p->root);
2644         while (next) {
2645                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2646                 next = rb_next(&n->nd);
2647                 sp_delete(p, n);
2648         }
2649         spin_unlock(&p->lock);
2650 }
2651
2652 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2653 static int __initdata numabalancing_override;
2654
2655 static void __init check_numabalancing_enable(void)
2656 {
2657         bool numabalancing_default = false;
2658
2659         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA_BALANCING_DEFAULT_ENABLED))
2660                 numabalancing_default = true;
2661
2662         /* Parsed by setup_numabalancing. override == 1 enables, -1 disables */
2663         if (numabalancing_override)
2664                 set_numabalancing_state(numabalancing_override == 1);
2665
2666         if (nr_node_ids > 1 && !numabalancing_override) {
2667                 pr_info("%s automatic NUMA balancing. "
2668                         "Configure with numa_balancing= or the "
2669                         "kernel.numa_balancing sysctl",
2670                         numabalancing_default ? "Enabling" : "Disabling");
2671                 set_numabalancing_state(numabalancing_default);
2672         }
2673 }
2674
2675 static int __init setup_numabalancing(char *str)
2676 {
2677         int ret = 0;
2678         if (!str)
2679                 goto out;
2680
2681         if (!strcmp(str, "enable")) {
2682                 numabalancing_override = 1;
2683                 ret = 1;
2684         } else if (!strcmp(str, "disable")) {
2685                 numabalancing_override = -1;
2686                 ret = 1;
2687         }
2688 out:
2689         if (!ret)
2690                 pr_warn("Unable to parse numa_balancing=\n");
2691
2692         return ret;
2693 }
2694 __setup("numa_balancing=", setup_numabalancing);
2695 #else
2696 static inline void __init check_numabalancing_enable(void)
2697 {
2698 }
2699 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2700
2701 /* assumes fs == KERNEL_DS */
2702 void __init numa_policy_init(void)
2703 {
2704         nodemask_t interleave_nodes;
2705         unsigned long largest = 0;
2706         int nid, prefer = 0;
2707
2708         policy_cache = kmem_cache_create("numa_policy",
2709                                          sizeof(struct mempolicy),
2710                                          0, SLAB_PANIC, NULL);
2711
2712         sn_cache = kmem_cache_create("shared_policy_node",
2713                                      sizeof(struct sp_node),
2714                                      0, SLAB_PANIC, NULL);
2715
2716         for_each_node(nid) {
2717                 preferred_node_policy[nid] = (struct mempolicy) {
2718                         .refcnt = ATOMIC_INIT(1),
2719                         .mode = MPOL_PREFERRED,
2720                         .flags = MPOL_F_MOF | MPOL_F_MORON,
2721                         .v = { .preferred_node = nid, },
2722                 };
2723         }
2724
2725         /*
2726          * Set interleaving policy for system init. Interleaving is only
2727          * enabled across suitably sized nodes (default is >= 16MB), or
2728          * fall back to the largest node if they're all smaller.
2729          */
2730         nodes_clear(interleave_nodes);
2731         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2732                 unsigned long total_pages = node_present_pages(nid);
2733
2734                 /* Preserve the largest node */
2735                 if (largest < total_pages) {
2736                         largest = total_pages;
2737                         prefer = nid;
2738                 }
2739
2740                 /* Interleave this node? */
2741                 if ((total_pages << PAGE_SHIFT) >= (16 << 20))
2742                         node_set(nid, interleave_nodes);
2743         }
2744
2745         /* All too small, use the largest */
2746         if (unlikely(nodes_empty(interleave_nodes)))
2747                 node_set(prefer, interleave_nodes);
2748
2749         if (do_set_mempolicy(MPOL_INTERLEAVE, 0, &interleave_nodes))
2750                 printk("numa_policy_init: interleaving failed\n");
2751
2752         check_numabalancing_enable();
2753 }
2754
2755 /* Reset policy of current process to default */
2756 void numa_default_policy(void)
2757 {
2758         do_set_mempolicy(MPOL_DEFAULT, 0, NULL);
2759 }
2760
2761 /*
2762  * Parse and format mempolicy from/to strings
2763  */
2764
2765 /*
2766  * "local" is implemented internally by MPOL_PREFERRED with MPOL_F_LOCAL flag.
2767  */
2768 static const char * const policy_modes[] =
2769 {
2770         [MPOL_DEFAULT]    = "default",
2771         [MPOL_PREFERRED]  = "prefer",
2772         [MPOL_BIND]       = "bind",
2773         [MPOL_INTERLEAVE] = "interleave",
2774         [MPOL_LOCAL]      = "local",
2775 };
2776
2777
2778 #ifdef CONFIG_TMPFS
2779 /**
2780  * mpol_parse_str - parse string to mempolicy, for tmpfs mpol mount option.
2781  * @str:  string containing mempolicy to parse
2782  * @mpol:  pointer to struct mempolicy pointer, returned on success.
2783  *
2784  * Format of input:
2785  *      <mode>[=<flags>][:<nodelist>]
2786  *
2787  * On success, returns 0, else 1
2788  */
2789 int mpol_parse_str(char *str, struct mempolicy **mpol)
2790 {
2791         struct mempolicy *new = NULL;
2792         unsigned short mode;
2793         unsigned short mode_flags;
2794         nodemask_t nodes;
2795         char *nodelist = strchr(str, ':');
2796         char *flags = strchr(str, '=');
2797         int err = 1;
2798
2799         if (nodelist) {
2800                 /* NUL-terminate mode or flags string */
2801                 *nodelist++ = '\0';
2802                 if (nodelist_parse(nodelist, nodes))
2803                         goto out;
2804                 if (!nodes_subset(nodes, node_states[N_MEMORY]))
2805                         goto out;
2806         } else
2807                 nodes_clear(nodes);
2808
2809         if (flags)
2810                 *flags++ = '\0';        /* terminate mode string */
2811
2812         for (mode = 0; mode < MPOL_MAX; mode++) {
2813                 if (!strcmp(str, policy_modes[mode])) {
2814                         break;
2815                 }
2816         }
2817         if (mode >= MPOL_MAX)
2818                 goto out;
2819
2820         switch (mode) {
2821         case MPOL_PREFERRED:
2822                 /*
2823                  * Insist on a nodelist of one node only
2824                  */
2825                 if (nodelist) {
2826                         char *rest = nodelist;
2827                         while (isdigit(*rest))
2828                                 rest++;
2829                         if (*rest)
2830                                 goto out;
2831                 }
2832                 break;
2833         case MPOL_INTERLEAVE:
2834                 /*
2835                  * Default to online nodes with memory if no nodelist
2836                  */
2837                 if (!nodelist)
2838                         nodes = node_states[N_MEMORY];
2839                 break;
2840         case MPOL_LOCAL:
2841                 /*
2842                  * Don't allow a nodelist;  mpol_new() checks flags
2843                  */
2844                 if (nodelist)
2845                         goto out;
2846                 mode = MPOL_PREFERRED;
2847                 break;
2848         case MPOL_DEFAULT:
2849                 /*
2850                  * Insist on a empty nodelist
2851                  */
2852                 if (!nodelist)
2853                         err = 0;
2854                 goto out;
2855         case MPOL_BIND:
2856                 /*
2857                  * Insist on a nodelist
2858                  */
2859                 if (!nodelist)
2860                         goto out;
2861         }
2862
2863         mode_flags = 0;
2864         if (flags) {
2865                 /*
2866                  * Currently, we only support two mutually exclusive
2867                  * mode flags.
2868                  */
2869                 if (!strcmp(flags, "static"))
2870                         mode_flags |= MPOL_F_STATIC_NODES;
2871                 else if (!strcmp(flags, "relative"))
2872                         mode_flags |= MPOL_F_RELATIVE_NODES;
2873                 else
2874                         goto out;
2875         }
2876
2877         new = mpol_new(mode, mode_flags, &nodes);
2878         if (IS_ERR(new))
2879                 goto out;
2880
2881         /*
2882          * Save nodes for mpol_to_str() to show the tmpfs mount options
2883          * for /proc/mounts, /proc/pid/mounts and /proc/pid/mountinfo.
2884          */
2885         if (mode != MPOL_PREFERRED)
2886                 new->v.nodes = nodes;
2887         else if (nodelist)
2888                 new->v.preferred_node = first_node(nodes);
2889         else
2890                 new->flags |= MPOL_F_LOCAL;
2891
2892         /*
2893          * Save nodes for contextualization: this will be used to "clone"
2894          * the mempolicy in a specific context [cpuset] at a later time.
2895          */
2896         new->w.user_nodemask = nodes;
2897
2898         err = 0;
2899
2900 out:
2901         /* Restore string for error message */
2902         if (nodelist)
2903                 *--nodelist = ':';
2904         if (flags)
2905                 *--flags = '=';
2906         if (!err)
2907                 *mpol = new;
2908         return err;
2909 }
2910 #endif /* CONFIG_TMPFS */
2911
2912 /**
2913  * mpol_to_str - format a mempolicy structure for printing
2914  * @buffer:  to contain formatted mempolicy string
2915  * @maxlen:  length of @buffer
2916  * @pol:  pointer to mempolicy to be formatted
2917  *
2918  * Convert @pol into a string.  If @buffer is too short, truncate the string.
2919  * Recommend a @maxlen of at least 32 for the longest mode, "interleave", the
2920  * longest flag, "relative", and to display at least a few node ids.
2921  */
2922 void mpol_to_str(char *buffer, int maxlen, struct mempolicy *pol)
2923 {
2924         char *p = buffer;
2925         nodemask_t nodes = NODE_MASK_NONE;
2926         unsigned short mode = MPOL_DEFAULT;
2927         unsigned short flags = 0;
2928
2929         if (pol && pol != &default_policy && !(pol->flags & MPOL_F_MORON)) {
2930                 mode = pol->mode;
2931                 flags = pol->flags;
2932         }
2933
2934         switch (mode) {
2935         case MPOL_DEFAULT:
2936                 break;
2937         case MPOL_PREFERRED:
2938                 if (flags & MPOL_F_LOCAL)
2939                         mode = MPOL_LOCAL;
2940                 else
2941                         node_set(pol->v.preferred_node, nodes);
2942                 break;
2943         case MPOL_BIND:
2944         case MPOL_INTERLEAVE:
2945                 nodes = pol->v.nodes;
2946                 break;
2947         default:
2948                 WARN_ON_ONCE(1);
2949                 snprintf(p, maxlen, "unknown");
2950                 return;
2951         }
2952
2953         p += snprintf(p, maxlen, "%s", policy_modes[mode]);
2954
2955         if (flags & MPOL_MODE_FLAGS) {
2956                 p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "=");
2957
2958                 /*
2959                  * Currently, the only defined flags are mutually exclusive
2960                  */
2961                 if (flags & MPOL_F_STATIC_NODES)
2962                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "static");
2963                 else if (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
2964                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "relative");
2965         }
2966
2967         if (!nodes_empty(nodes)) {
2968                 p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, ":");
2969                 p += nodelist_scnprintf(p, buffer + maxlen - p, nodes);
2970         }
2971 }