b6d82c8bc479ea450ea133132eb7f2826d9c08cb
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / mempolicy.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Simple NUMA memory policy for the Linux kernel.
4  *
5  * Copyright 2003,2004 Andi Kleen, SuSE Labs.
6  * (C) Copyright 2005 Christoph Lameter, Silicon Graphics, Inc.
7  *
8  * NUMA policy allows the user to give hints in which node(s) memory should
9  * be allocated.
10  *
11  * Support four policies per VMA and per process:
12  *
13  * The VMA policy has priority over the process policy for a page fault.
14  *
15  * interleave     Allocate memory interleaved over a set of nodes,
16  *                with normal fallback if it fails.
17  *                For VMA based allocations this interleaves based on the
18  *                offset into the backing object or offset into the mapping
19  *                for anonymous memory. For process policy an process counter
20  *                is used.
21  *
22  * bind           Only allocate memory on a specific set of nodes,
23  *                no fallback.
24  *                FIXME: memory is allocated starting with the first node
25  *                to the last. It would be better if bind would truly restrict
26  *                the allocation to memory nodes instead
27  *
28  * preferred       Try a specific node first before normal fallback.
29  *                As a special case NUMA_NO_NODE here means do the allocation
30  *                on the local CPU. This is normally identical to default,
31  *                but useful to set in a VMA when you have a non default
32  *                process policy.
33  *
34  * preferred many Try a set of nodes first before normal fallback. This is
35  *                similar to preferred without the special case.
36  *
37  * default        Allocate on the local node first, or when on a VMA
38  *                use the process policy. This is what Linux always did
39  *                in a NUMA aware kernel and still does by, ahem, default.
40  *
41  * The process policy is applied for most non interrupt memory allocations
42  * in that process' context. Interrupts ignore the policies and always
43  * try to allocate on the local CPU. The VMA policy is only applied for memory
44  * allocations for a VMA in the VM.
45  *
46  * Currently there are a few corner cases in swapping where the policy
47  * is not applied, but the majority should be handled. When process policy
48  * is used it is not remembered over swap outs/swap ins.
49  *
50  * Only the highest zone in the zone hierarchy gets policied. Allocations
51  * requesting a lower zone just use default policy. This implies that
52  * on systems with highmem kernel lowmem allocation don't get policied.
53  * Same with GFP_DMA allocations.
54  *
55  * For shmfs/tmpfs/hugetlbfs shared memory the policy is shared between
56  * all users and remembered even when nobody has memory mapped.
57  */
58
59 /* Notebook:
60    fix mmap readahead to honour policy and enable policy for any page cache
61    object
62    statistics for bigpages
63    global policy for page cache? currently it uses process policy. Requires
64    first item above.
65    handle mremap for shared memory (currently ignored for the policy)
66    grows down?
67    make bind policy root only? It can trigger oom much faster and the
68    kernel is not always grateful with that.
69 */
70
71 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
72
73 #include <linux/mempolicy.h>
74 #include <linux/pagewalk.h>
75 #include <linux/highmem.h>
76 #include <linux/hugetlb.h>
77 #include <linux/kernel.h>
78 #include <linux/sched.h>
79 #include <linux/sched/mm.h>
80 #include <linux/sched/numa_balancing.h>
81 #include <linux/sched/task.h>
82 #include <linux/nodemask.h>
83 #include <linux/cpuset.h>
84 #include <linux/slab.h>
85 #include <linux/string.h>
86 #include <linux/export.h>
87 #include <linux/nsproxy.h>
88 #include <linux/interrupt.h>
89 #include <linux/init.h>
90 #include <linux/compat.h>
91 #include <linux/ptrace.h>
92 #include <linux/swap.h>
93 #include <linux/seq_file.h>
94 #include <linux/proc_fs.h>
95 #include <linux/migrate.h>
96 #include <linux/ksm.h>
97 #include <linux/rmap.h>
98 #include <linux/security.h>
99 #include <linux/syscalls.h>
100 #include <linux/ctype.h>
101 #include <linux/mm_inline.h>
102 #include <linux/mmu_notifier.h>
103 #include <linux/printk.h>
104 #include <linux/swapops.h>
105
106 #include <asm/tlbflush.h>
107 #include <asm/tlb.h>
108 #include <linux/uaccess.h>
109
110 #include "internal.h"
111
112 /* Internal flags */
113 #define MPOL_MF_DISCONTIG_OK (MPOL_MF_INTERNAL << 0)    /* Skip checks for continuous vmas */
114 #define MPOL_MF_INVERT       (MPOL_MF_INTERNAL << 1)    /* Invert check for nodemask */
115 #define MPOL_MF_WRLOCK       (MPOL_MF_INTERNAL << 2)    /* Write-lock walked vmas */
116
117 static struct kmem_cache *policy_cache;
118 static struct kmem_cache *sn_cache;
119
120 /* Highest zone. An specific allocation for a zone below that is not
121    policied. */
122 enum zone_type policy_zone = 0;
123
124 /*
125  * run-time system-wide default policy => local allocation
126  */
127 static struct mempolicy default_policy = {
128         .refcnt = ATOMIC_INIT(1), /* never free it */
129         .mode = MPOL_LOCAL,
130 };
131
132 static struct mempolicy preferred_node_policy[MAX_NUMNODES];
133
134 /**
135  * numa_map_to_online_node - Find closest online node
136  * @node: Node id to start the search
137  *
138  * Lookup the next closest node by distance if @nid is not online.
139  *
140  * Return: this @node if it is online, otherwise the closest node by distance
141  */
142 int numa_map_to_online_node(int node)
143 {
144         int min_dist = INT_MAX, dist, n, min_node;
145
146         if (node == NUMA_NO_NODE || node_online(node))
147                 return node;
148
149         min_node = node;
150         for_each_online_node(n) {
151                 dist = node_distance(node, n);
152                 if (dist < min_dist) {
153                         min_dist = dist;
154                         min_node = n;
155                 }
156         }
157
158         return min_node;
159 }
160 EXPORT_SYMBOL_GPL(numa_map_to_online_node);
161
162 struct mempolicy *get_task_policy(struct task_struct *p)
163 {
164         struct mempolicy *pol = p->mempolicy;
165         int node;
166
167         if (pol)
168                 return pol;
169
170         node = numa_node_id();
171         if (node != NUMA_NO_NODE) {
172                 pol = &preferred_node_policy[node];
173                 /* preferred_node_policy is not initialised early in boot */
174                 if (pol->mode)
175                         return pol;
176         }
177
178         return &default_policy;
179 }
180
181 static const struct mempolicy_operations {
182         int (*create)(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes);
183         void (*rebind)(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes);
184 } mpol_ops[MPOL_MAX];
185
186 static inline int mpol_store_user_nodemask(const struct mempolicy *pol)
187 {
188         return pol->flags & MPOL_MODE_FLAGS;
189 }
190
191 static void mpol_relative_nodemask(nodemask_t *ret, const nodemask_t *orig,
192                                    const nodemask_t *rel)
193 {
194         nodemask_t tmp;
195         nodes_fold(tmp, *orig, nodes_weight(*rel));
196         nodes_onto(*ret, tmp, *rel);
197 }
198
199 static int mpol_new_nodemask(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
200 {
201         if (nodes_empty(*nodes))
202                 return -EINVAL;
203         pol->nodes = *nodes;
204         return 0;
205 }
206
207 static int mpol_new_preferred(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
208 {
209         if (nodes_empty(*nodes))
210                 return -EINVAL;
211
212         nodes_clear(pol->nodes);
213         node_set(first_node(*nodes), pol->nodes);
214         return 0;
215 }
216
217 /*
218  * mpol_set_nodemask is called after mpol_new() to set up the nodemask, if
219  * any, for the new policy.  mpol_new() has already validated the nodes
220  * parameter with respect to the policy mode and flags.
221  *
222  * Must be called holding task's alloc_lock to protect task's mems_allowed
223  * and mempolicy.  May also be called holding the mmap_lock for write.
224  */
225 static int mpol_set_nodemask(struct mempolicy *pol,
226                      const nodemask_t *nodes, struct nodemask_scratch *nsc)
227 {
228         int ret;
229
230         /*
231          * Default (pol==NULL) resp. local memory policies are not a
232          * subject of any remapping. They also do not need any special
233          * constructor.
234          */
235         if (!pol || pol->mode == MPOL_LOCAL)
236                 return 0;
237
238         /* Check N_MEMORY */
239         nodes_and(nsc->mask1,
240                   cpuset_current_mems_allowed, node_states[N_MEMORY]);
241
242         VM_BUG_ON(!nodes);
243
244         if (pol->flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
245                 mpol_relative_nodemask(&nsc->mask2, nodes, &nsc->mask1);
246         else
247                 nodes_and(nsc->mask2, *nodes, nsc->mask1);
248
249         if (mpol_store_user_nodemask(pol))
250                 pol->w.user_nodemask = *nodes;
251         else
252                 pol->w.cpuset_mems_allowed = cpuset_current_mems_allowed;
253
254         ret = mpol_ops[pol->mode].create(pol, &nsc->mask2);
255         return ret;
256 }
257
258 /*
259  * This function just creates a new policy, does some check and simple
260  * initialization. You must invoke mpol_set_nodemask() to set nodes.
261  */
262 static struct mempolicy *mpol_new(unsigned short mode, unsigned short flags,
263                                   nodemask_t *nodes)
264 {
265         struct mempolicy *policy;
266
267         pr_debug("setting mode %d flags %d nodes[0] %lx\n",
268                  mode, flags, nodes ? nodes_addr(*nodes)[0] : NUMA_NO_NODE);
269
270         if (mode == MPOL_DEFAULT) {
271                 if (nodes && !nodes_empty(*nodes))
272                         return ERR_PTR(-EINVAL);
273                 return NULL;
274         }
275         VM_BUG_ON(!nodes);
276
277         /*
278          * MPOL_PREFERRED cannot be used with MPOL_F_STATIC_NODES or
279          * MPOL_F_RELATIVE_NODES if the nodemask is empty (local allocation).
280          * All other modes require a valid pointer to a non-empty nodemask.
281          */
282         if (mode == MPOL_PREFERRED) {
283                 if (nodes_empty(*nodes)) {
284                         if (((flags & MPOL_F_STATIC_NODES) ||
285                              (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)))
286                                 return ERR_PTR(-EINVAL);
287
288                         mode = MPOL_LOCAL;
289                 }
290         } else if (mode == MPOL_LOCAL) {
291                 if (!nodes_empty(*nodes) ||
292                     (flags & MPOL_F_STATIC_NODES) ||
293                     (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
294                         return ERR_PTR(-EINVAL);
295         } else if (nodes_empty(*nodes))
296                 return ERR_PTR(-EINVAL);
297         policy = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
298         if (!policy)
299                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
300         atomic_set(&policy->refcnt, 1);
301         policy->mode = mode;
302         policy->flags = flags;
303         policy->home_node = NUMA_NO_NODE;
304
305         return policy;
306 }
307
308 /* Slow path of a mpol destructor. */
309 void __mpol_put(struct mempolicy *p)
310 {
311         if (!atomic_dec_and_test(&p->refcnt))
312                 return;
313         kmem_cache_free(policy_cache, p);
314 }
315
316 static void mpol_rebind_default(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
317 {
318 }
319
320 static void mpol_rebind_nodemask(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
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                 nodes_remap(tmp, pol->nodes, pol->w.cpuset_mems_allowed,
330                                                                 *nodes);
331                 pol->w.cpuset_mems_allowed = *nodes;
332         }
333
334         if (nodes_empty(tmp))
335                 tmp = *nodes;
336
337         pol->nodes = tmp;
338 }
339
340 static void mpol_rebind_preferred(struct mempolicy *pol,
341                                                 const nodemask_t *nodes)
342 {
343         pol->w.cpuset_mems_allowed = *nodes;
344 }
345
346 /*
347  * mpol_rebind_policy - Migrate a policy to a different set of nodes
348  *
349  * Per-vma policies are protected by mmap_lock. Allocations using per-task
350  * policies are protected by task->mems_allowed_seq to prevent a premature
351  * OOM/allocation failure due to parallel nodemask modification.
352  */
353 static void mpol_rebind_policy(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *newmask)
354 {
355         if (!pol || pol->mode == MPOL_LOCAL)
356                 return;
357         if (!mpol_store_user_nodemask(pol) &&
358             nodes_equal(pol->w.cpuset_mems_allowed, *newmask))
359                 return;
360
361         mpol_ops[pol->mode].rebind(pol, newmask);
362 }
363
364 /*
365  * Wrapper for mpol_rebind_policy() that just requires task
366  * pointer, and updates task mempolicy.
367  *
368  * Called with task's alloc_lock held.
369  */
370
371 void mpol_rebind_task(struct task_struct *tsk, const nodemask_t *new)
372 {
373         mpol_rebind_policy(tsk->mempolicy, new);
374 }
375
376 /*
377  * Rebind each vma in mm to new nodemask.
378  *
379  * Call holding a reference to mm.  Takes mm->mmap_lock during call.
380  */
381
382 void mpol_rebind_mm(struct mm_struct *mm, nodemask_t *new)
383 {
384         struct vm_area_struct *vma;
385         VMA_ITERATOR(vmi, mm, 0);
386
387         mmap_write_lock(mm);
388         for_each_vma(vmi, vma) {
389                 vma_start_write(vma);
390                 mpol_rebind_policy(vma->vm_policy, new);
391         }
392         mmap_write_unlock(mm);
393 }
394
395 static const struct mempolicy_operations mpol_ops[MPOL_MAX] = {
396         [MPOL_DEFAULT] = {
397                 .rebind = mpol_rebind_default,
398         },
399         [MPOL_INTERLEAVE] = {
400                 .create = mpol_new_nodemask,
401                 .rebind = mpol_rebind_nodemask,
402         },
403         [MPOL_PREFERRED] = {
404                 .create = mpol_new_preferred,
405                 .rebind = mpol_rebind_preferred,
406         },
407         [MPOL_BIND] = {
408                 .create = mpol_new_nodemask,
409                 .rebind = mpol_rebind_nodemask,
410         },
411         [MPOL_LOCAL] = {
412                 .rebind = mpol_rebind_default,
413         },
414         [MPOL_PREFERRED_MANY] = {
415                 .create = mpol_new_nodemask,
416                 .rebind = mpol_rebind_preferred,
417         },
418 };
419
420 static bool migrate_folio_add(struct folio *folio, struct list_head *foliolist,
421                                 unsigned long flags);
422
423 static bool strictly_unmovable(unsigned long flags)
424 {
425         /*
426          * STRICT without MOVE flags lets do_mbind() fail immediately with -EIO
427          * if any misplaced page is found.
428          */
429         return (flags & (MPOL_MF_STRICT | MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) ==
430                          MPOL_MF_STRICT;
431 }
432
433 struct queue_pages {
434         struct list_head *pagelist;
435         unsigned long flags;
436         nodemask_t *nmask;
437         unsigned long start;
438         unsigned long end;
439         struct vm_area_struct *first;
440         struct folio *large;            /* note last large folio encountered */
441         long nr_failed;                 /* could not be isolated at this time */
442 };
443
444 /*
445  * Check if the folio's nid is in qp->nmask.
446  *
447  * If MPOL_MF_INVERT is set in qp->flags, check if the nid is
448  * in the invert of qp->nmask.
449  */
450 static inline bool queue_folio_required(struct folio *folio,
451                                         struct queue_pages *qp)
452 {
453         int nid = folio_nid(folio);
454         unsigned long flags = qp->flags;
455
456         return node_isset(nid, *qp->nmask) == !(flags & MPOL_MF_INVERT);
457 }
458
459 static void queue_folios_pmd(pmd_t *pmd, struct mm_walk *walk)
460 {
461         struct folio *folio;
462         struct queue_pages *qp = walk->private;
463
464         if (unlikely(is_pmd_migration_entry(*pmd))) {
465                 qp->nr_failed++;
466                 return;
467         }
468         folio = pfn_folio(pmd_pfn(*pmd));
469         if (is_huge_zero_page(&folio->page)) {
470                 walk->action = ACTION_CONTINUE;
471                 return;
472         }
473         if (!queue_folio_required(folio, qp))
474                 return;
475         if (!(qp->flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) ||
476             !vma_migratable(walk->vma) ||
477             !migrate_folio_add(folio, qp->pagelist, qp->flags))
478                 qp->nr_failed++;
479 }
480
481 /*
482  * Scan through folios, checking if they satisfy the required conditions,
483  * moving them from LRU to local pagelist for migration if they do (or not).
484  *
485  * queue_folios_pte_range() has two possible return values:
486  * 0 - continue walking to scan for more, even if an existing folio on the
487  *     wrong node could not be isolated and queued for migration.
488  * -EIO - only MPOL_MF_STRICT was specified, without MPOL_MF_MOVE or ..._ALL,
489  *        and an existing folio was on a node that does not follow the policy.
490  */
491 static int queue_folios_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
492                         unsigned long end, struct mm_walk *walk)
493 {
494         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
495         struct folio *folio;
496         struct queue_pages *qp = walk->private;
497         unsigned long flags = qp->flags;
498         pte_t *pte, *mapped_pte;
499         pte_t ptent;
500         spinlock_t *ptl;
501
502         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
503         if (ptl) {
504                 queue_folios_pmd(pmd, walk);
505                 spin_unlock(ptl);
506                 goto out;
507         }
508
509         mapped_pte = pte = pte_offset_map_lock(walk->mm, pmd, addr, &ptl);
510         if (!pte) {
511                 walk->action = ACTION_AGAIN;
512                 return 0;
513         }
514         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE) {
515                 ptent = ptep_get(pte);
516                 if (pte_none(ptent))
517                         continue;
518                 if (!pte_present(ptent)) {
519                         if (is_migration_entry(pte_to_swp_entry(ptent)))
520                                 qp->nr_failed++;
521                         continue;
522                 }
523                 folio = vm_normal_folio(vma, addr, ptent);
524                 if (!folio || folio_is_zone_device(folio))
525                         continue;
526                 /*
527                  * vm_normal_folio() filters out zero pages, but there might
528                  * still be reserved folios to skip, perhaps in a VDSO.
529                  */
530                 if (folio_test_reserved(folio))
531                         continue;
532                 if (!queue_folio_required(folio, qp))
533                         continue;
534                 if (folio_test_large(folio)) {
535                         /*
536                          * A large folio can only be isolated from LRU once,
537                          * but may be mapped by many PTEs (and Copy-On-Write may
538                          * intersperse PTEs of other, order 0, folios).  This is
539                          * a common case, so don't mistake it for failure (but
540                          * there can be other cases of multi-mapped pages which
541                          * this quick check does not help to filter out - and a
542                          * search of the pagelist might grow to be prohibitive).
543                          *
544                          * migrate_pages(&pagelist) returns nr_failed folios, so
545                          * check "large" now so that queue_pages_range() returns
546                          * a comparable nr_failed folios.  This does imply that
547                          * if folio could not be isolated for some racy reason
548                          * at its first PTE, later PTEs will not give it another
549                          * chance of isolation; but keeps the accounting simple.
550                          */
551                         if (folio == qp->large)
552                                 continue;
553                         qp->large = folio;
554                 }
555                 if (!(flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) ||
556                     !vma_migratable(vma) ||
557                     !migrate_folio_add(folio, qp->pagelist, flags)) {
558                         qp->nr_failed++;
559                         if (strictly_unmovable(flags))
560                                 break;
561                 }
562         }
563         pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
564         cond_resched();
565 out:
566         if (qp->nr_failed && strictly_unmovable(flags))
567                 return -EIO;
568         return 0;
569 }
570
571 static int queue_folios_hugetlb(pte_t *pte, unsigned long hmask,
572                                unsigned long addr, unsigned long end,
573                                struct mm_walk *walk)
574 {
575 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
576         struct queue_pages *qp = walk->private;
577         unsigned long flags = qp->flags;
578         struct folio *folio;
579         spinlock_t *ptl;
580         pte_t entry;
581
582         ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(walk->vma), walk->mm, pte);
583         entry = huge_ptep_get(pte);
584         if (!pte_present(entry)) {
585                 if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry)))
586                         qp->nr_failed++;
587                 goto unlock;
588         }
589         folio = pfn_folio(pte_pfn(entry));
590         if (!queue_folio_required(folio, qp))
591                 goto unlock;
592         if (!(flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) ||
593             !vma_migratable(walk->vma)) {
594                 qp->nr_failed++;
595                 goto unlock;
596         }
597         /*
598          * Unless MPOL_MF_MOVE_ALL, we try to avoid migrating a shared folio.
599          * Choosing not to migrate a shared folio is not counted as a failure.
600          *
601          * To check if the folio is shared, ideally we want to make sure
602          * every page is mapped to the same process. Doing that is very
603          * expensive, so check the estimated sharers of the folio instead.
604          */
605         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) ||
606             (folio_estimated_sharers(folio) == 1 && !hugetlb_pmd_shared(pte)))
607                 if (!isolate_hugetlb(folio, qp->pagelist))
608                         qp->nr_failed++;
609 unlock:
610         spin_unlock(ptl);
611         if (qp->nr_failed && strictly_unmovable(flags))
612                 return -EIO;
613 #endif
614         return 0;
615 }
616
617 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
618 /*
619  * This is used to mark a range of virtual addresses to be inaccessible.
620  * These are later cleared by a NUMA hinting fault. Depending on these
621  * faults, pages may be migrated for better NUMA placement.
622  *
623  * This is assuming that NUMA faults are handled using PROT_NONE. If
624  * an architecture makes a different choice, it will need further
625  * changes to the core.
626  */
627 unsigned long change_prot_numa(struct vm_area_struct *vma,
628                         unsigned long addr, unsigned long end)
629 {
630         struct mmu_gather tlb;
631         long nr_updated;
632
633         tlb_gather_mmu(&tlb, vma->vm_mm);
634
635         nr_updated = change_protection(&tlb, vma, addr, end, MM_CP_PROT_NUMA);
636         if (nr_updated > 0)
637                 count_vm_numa_events(NUMA_PTE_UPDATES, nr_updated);
638
639         tlb_finish_mmu(&tlb);
640
641         return nr_updated;
642 }
643 #else
644 static unsigned long change_prot_numa(struct vm_area_struct *vma,
645                         unsigned long addr, unsigned long end)
646 {
647         return 0;
648 }
649 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
650
651 static int queue_pages_test_walk(unsigned long start, unsigned long end,
652                                 struct mm_walk *walk)
653 {
654         struct vm_area_struct *next, *vma = walk->vma;
655         struct queue_pages *qp = walk->private;
656         unsigned long endvma = vma->vm_end;
657         unsigned long flags = qp->flags;
658
659         /* range check first */
660         VM_BUG_ON_VMA(!range_in_vma(vma, start, end), vma);
661
662         if (!qp->first) {
663                 qp->first = vma;
664                 if (!(flags & MPOL_MF_DISCONTIG_OK) &&
665                         (qp->start < vma->vm_start))
666                         /* hole at head side of range */
667                         return -EFAULT;
668         }
669         next = find_vma(vma->vm_mm, vma->vm_end);
670         if (!(flags & MPOL_MF_DISCONTIG_OK) &&
671                 ((vma->vm_end < qp->end) &&
672                 (!next || vma->vm_end < next->vm_start)))
673                 /* hole at middle or tail of range */
674                 return -EFAULT;
675
676         /*
677          * Need check MPOL_MF_STRICT to return -EIO if possible
678          * regardless of vma_migratable
679          */
680         if (!vma_migratable(vma) &&
681             !(flags & MPOL_MF_STRICT))
682                 return 1;
683
684         if (endvma > end)
685                 endvma = end;
686
687         if (flags & MPOL_MF_LAZY) {
688                 /* Similar to task_numa_work, skip inaccessible VMAs */
689                 if (!is_vm_hugetlb_page(vma) && vma_is_accessible(vma) &&
690                         !(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP))
691                         change_prot_numa(vma, start, endvma);
692                 return 1;
693         }
694
695         /*
696          * Check page nodes, and queue pages to move, in the current vma.
697          * But if no moving, and no strict checking, the scan can be skipped.
698          */
699         if (flags & (MPOL_MF_STRICT | MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL))
700                 return 0;
701         return 1;
702 }
703
704 static const struct mm_walk_ops queue_pages_walk_ops = {
705         .hugetlb_entry          = queue_folios_hugetlb,
706         .pmd_entry              = queue_folios_pte_range,
707         .test_walk              = queue_pages_test_walk,
708         .walk_lock              = PGWALK_RDLOCK,
709 };
710
711 static const struct mm_walk_ops queue_pages_lock_vma_walk_ops = {
712         .hugetlb_entry          = queue_folios_hugetlb,
713         .pmd_entry              = queue_folios_pte_range,
714         .test_walk              = queue_pages_test_walk,
715         .walk_lock              = PGWALK_WRLOCK,
716 };
717
718 /*
719  * Walk through page tables and collect pages to be migrated.
720  *
721  * If pages found in a given range are not on the required set of @nodes,
722  * and migration is allowed, they are isolated and queued to @pagelist.
723  *
724  * queue_pages_range() may return:
725  * 0 - all pages already on the right node, or successfully queued for moving
726  *     (or neither strict checking nor moving requested: only range checking).
727  * >0 - this number of misplaced folios could not be queued for moving
728  *      (a hugetlbfs page or a transparent huge page being counted as 1).
729  * -EIO - a misplaced page found, when MPOL_MF_STRICT specified without MOVEs.
730  * -EFAULT - a hole in the memory range, when MPOL_MF_DISCONTIG_OK unspecified.
731  */
732 static long
733 queue_pages_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start, unsigned long end,
734                 nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
735                 struct list_head *pagelist)
736 {
737         int err;
738         struct queue_pages qp = {
739                 .pagelist = pagelist,
740                 .flags = flags,
741                 .nmask = nodes,
742                 .start = start,
743                 .end = end,
744                 .first = NULL,
745         };
746         const struct mm_walk_ops *ops = (flags & MPOL_MF_WRLOCK) ?
747                         &queue_pages_lock_vma_walk_ops : &queue_pages_walk_ops;
748
749         err = walk_page_range(mm, start, end, ops, &qp);
750
751         if (!qp.first)
752                 /* whole range in hole */
753                 err = -EFAULT;
754
755         return err ? : qp.nr_failed;
756 }
757
758 /*
759  * Apply policy to a single VMA
760  * This must be called with the mmap_lock held for writing.
761  */
762 static int vma_replace_policy(struct vm_area_struct *vma,
763                                                 struct mempolicy *pol)
764 {
765         int err;
766         struct mempolicy *old;
767         struct mempolicy *new;
768
769         vma_assert_write_locked(vma);
770
771         pr_debug("vma %lx-%lx/%lx vm_ops %p vm_file %p set_policy %p\n",
772                  vma->vm_start, vma->vm_end, vma->vm_pgoff,
773                  vma->vm_ops, vma->vm_file,
774                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->set_policy : NULL);
775
776         new = mpol_dup(pol);
777         if (IS_ERR(new))
778                 return PTR_ERR(new);
779
780         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->set_policy) {
781                 err = vma->vm_ops->set_policy(vma, new);
782                 if (err)
783                         goto err_out;
784         }
785
786         old = vma->vm_policy;
787         vma->vm_policy = new; /* protected by mmap_lock */
788         mpol_put(old);
789
790         return 0;
791  err_out:
792         mpol_put(new);
793         return err;
794 }
795
796 /* Split or merge the VMA (if required) and apply the new policy */
797 static int mbind_range(struct vma_iterator *vmi, struct vm_area_struct *vma,
798                 struct vm_area_struct **prev, unsigned long start,
799                 unsigned long end, struct mempolicy *new_pol)
800 {
801         unsigned long vmstart, vmend;
802
803         vmend = min(end, vma->vm_end);
804         if (start > vma->vm_start) {
805                 *prev = vma;
806                 vmstart = start;
807         } else {
808                 vmstart = vma->vm_start;
809         }
810
811         if (mpol_equal(vma_policy(vma), new_pol)) {
812                 *prev = vma;
813                 return 0;
814         }
815
816         vma =  vma_modify_policy(vmi, *prev, vma, vmstart, vmend, new_pol);
817         if (IS_ERR(vma))
818                 return PTR_ERR(vma);
819
820         *prev = vma;
821         return vma_replace_policy(vma, new_pol);
822 }
823
824 /* Set the process memory policy */
825 static long do_set_mempolicy(unsigned short mode, unsigned short flags,
826                              nodemask_t *nodes)
827 {
828         struct mempolicy *new, *old;
829         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
830         int ret;
831
832         if (!scratch)
833                 return -ENOMEM;
834
835         new = mpol_new(mode, flags, nodes);
836         if (IS_ERR(new)) {
837                 ret = PTR_ERR(new);
838                 goto out;
839         }
840
841         task_lock(current);
842         ret = mpol_set_nodemask(new, nodes, scratch);
843         if (ret) {
844                 task_unlock(current);
845                 mpol_put(new);
846                 goto out;
847         }
848
849         old = current->mempolicy;
850         current->mempolicy = new;
851         if (new && new->mode == MPOL_INTERLEAVE)
852                 current->il_prev = MAX_NUMNODES-1;
853         task_unlock(current);
854         mpol_put(old);
855         ret = 0;
856 out:
857         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
858         return ret;
859 }
860
861 /*
862  * Return nodemask for policy for get_mempolicy() query
863  *
864  * Called with task's alloc_lock held
865  */
866 static void get_policy_nodemask(struct mempolicy *p, nodemask_t *nodes)
867 {
868         nodes_clear(*nodes);
869         if (p == &default_policy)
870                 return;
871
872         switch (p->mode) {
873         case MPOL_BIND:
874         case MPOL_INTERLEAVE:
875         case MPOL_PREFERRED:
876         case MPOL_PREFERRED_MANY:
877                 *nodes = p->nodes;
878                 break;
879         case MPOL_LOCAL:
880                 /* return empty node mask for local allocation */
881                 break;
882         default:
883                 BUG();
884         }
885 }
886
887 static int lookup_node(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
888 {
889         struct page *p = NULL;
890         int ret;
891
892         ret = get_user_pages_fast(addr & PAGE_MASK, 1, 0, &p);
893         if (ret > 0) {
894                 ret = page_to_nid(p);
895                 put_page(p);
896         }
897         return ret;
898 }
899
900 /* Retrieve NUMA policy */
901 static long do_get_mempolicy(int *policy, nodemask_t *nmask,
902                              unsigned long addr, unsigned long flags)
903 {
904         int err;
905         struct mm_struct *mm = current->mm;
906         struct vm_area_struct *vma = NULL;
907         struct mempolicy *pol = current->mempolicy, *pol_refcount = NULL;
908
909         if (flags &
910                 ~(unsigned long)(MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR|MPOL_F_MEMS_ALLOWED))
911                 return -EINVAL;
912
913         if (flags & MPOL_F_MEMS_ALLOWED) {
914                 if (flags & (MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR))
915                         return -EINVAL;
916                 *policy = 0;    /* just so it's initialized */
917                 task_lock(current);
918                 *nmask  = cpuset_current_mems_allowed;
919                 task_unlock(current);
920                 return 0;
921         }
922
923         if (flags & MPOL_F_ADDR) {
924                 /*
925                  * Do NOT fall back to task policy if the
926                  * vma/shared policy at addr is NULL.  We
927                  * want to return MPOL_DEFAULT in this case.
928                  */
929                 mmap_read_lock(mm);
930                 vma = vma_lookup(mm, addr);
931                 if (!vma) {
932                         mmap_read_unlock(mm);
933                         return -EFAULT;
934                 }
935                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy)
936                         pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, addr);
937                 else
938                         pol = vma->vm_policy;
939         } else if (addr)
940                 return -EINVAL;
941
942         if (!pol)
943                 pol = &default_policy;  /* indicates default behavior */
944
945         if (flags & MPOL_F_NODE) {
946                 if (flags & MPOL_F_ADDR) {
947                         /*
948                          * Take a refcount on the mpol, because we are about to
949                          * drop the mmap_lock, after which only "pol" remains
950                          * valid, "vma" is stale.
951                          */
952                         pol_refcount = pol;
953                         vma = NULL;
954                         mpol_get(pol);
955                         mmap_read_unlock(mm);
956                         err = lookup_node(mm, addr);
957                         if (err < 0)
958                                 goto out;
959                         *policy = err;
960                 } else if (pol == current->mempolicy &&
961                                 pol->mode == MPOL_INTERLEAVE) {
962                         *policy = next_node_in(current->il_prev, pol->nodes);
963                 } else {
964                         err = -EINVAL;
965                         goto out;
966                 }
967         } else {
968                 *policy = pol == &default_policy ? MPOL_DEFAULT :
969                                                 pol->mode;
970                 /*
971                  * Internal mempolicy flags must be masked off before exposing
972                  * the policy to userspace.
973                  */
974                 *policy |= (pol->flags & MPOL_MODE_FLAGS);
975         }
976
977         err = 0;
978         if (nmask) {
979                 if (mpol_store_user_nodemask(pol)) {
980                         *nmask = pol->w.user_nodemask;
981                 } else {
982                         task_lock(current);
983                         get_policy_nodemask(pol, nmask);
984                         task_unlock(current);
985                 }
986         }
987
988  out:
989         mpol_cond_put(pol);
990         if (vma)
991                 mmap_read_unlock(mm);
992         if (pol_refcount)
993                 mpol_put(pol_refcount);
994         return err;
995 }
996
997 #ifdef CONFIG_MIGRATION
998 static bool migrate_folio_add(struct folio *folio, struct list_head *foliolist,
999                                 unsigned long flags)
1000 {
1001         /*
1002          * Unless MPOL_MF_MOVE_ALL, we try to avoid migrating a shared folio.
1003          * Choosing not to migrate a shared folio is not counted as a failure.
1004          *
1005          * To check if the folio is shared, ideally we want to make sure
1006          * every page is mapped to the same process. Doing that is very
1007          * expensive, so check the estimated sharers of the folio instead.
1008          */
1009         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) || folio_estimated_sharers(folio) == 1) {
1010                 if (folio_isolate_lru(folio)) {
1011                         list_add_tail(&folio->lru, foliolist);
1012                         node_stat_mod_folio(folio,
1013                                 NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
1014                                 folio_nr_pages(folio));
1015                 } else {
1016                         /*
1017                          * Non-movable folio may reach here.  And, there may be
1018                          * temporary off LRU folios or non-LRU movable folios.
1019                          * Treat them as unmovable folios since they can't be
1020                          * isolated, so they can't be moved at the moment.
1021                          */
1022                         return false;
1023                 }
1024         }
1025         return true;
1026 }
1027
1028 /*
1029  * Migrate pages from one node to a target node.
1030  * Returns error or the number of pages not migrated.
1031  */
1032 static long migrate_to_node(struct mm_struct *mm, int source, int dest,
1033                             int flags)
1034 {
1035         nodemask_t nmask;
1036         struct vm_area_struct *vma;
1037         LIST_HEAD(pagelist);
1038         long nr_failed;
1039         long err = 0;
1040         struct migration_target_control mtc = {
1041                 .nid = dest,
1042                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE,
1043         };
1044
1045         nodes_clear(nmask);
1046         node_set(source, nmask);
1047
1048         VM_BUG_ON(!(flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)));
1049         vma = find_vma(mm, 0);
1050
1051         /*
1052          * This does not migrate the range, but isolates all pages that
1053          * need migration.  Between passing in the full user address
1054          * space range and MPOL_MF_DISCONTIG_OK, this call cannot fail,
1055          * but passes back the count of pages which could not be isolated.
1056          */
1057         nr_failed = queue_pages_range(mm, vma->vm_start, mm->task_size, &nmask,
1058                                       flags | MPOL_MF_DISCONTIG_OK, &pagelist);
1059
1060         if (!list_empty(&pagelist)) {
1061                 err = migrate_pages(&pagelist, alloc_migration_target, NULL,
1062                         (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL, NULL);
1063                 if (err)
1064                         putback_movable_pages(&pagelist);
1065         }
1066
1067         if (err >= 0)
1068                 err += nr_failed;
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         long nr_failed = 0;
1082         long err = 0;
1083         nodemask_t tmp;
1084
1085         lru_cache_disable();
1086
1087         mmap_read_lock(mm);
1088
1089         /*
1090          * Find a 'source' bit set in 'tmp' whose corresponding 'dest'
1091          * bit in 'to' is not also set in 'tmp'.  Clear the found 'source'
1092          * bit in 'tmp', and return that <source, dest> pair for migration.
1093          * The pair of nodemasks 'to' and 'from' define the map.
1094          *
1095          * If no pair of bits is found that way, fallback to picking some
1096          * pair of 'source' and 'dest' bits that are not the same.  If the
1097          * 'source' and 'dest' bits are the same, this represents a node
1098          * that will be migrating to itself, so no pages need move.
1099          *
1100          * If no bits are left in 'tmp', or if all remaining bits left
1101          * in 'tmp' correspond to the same bit in 'to', return false
1102          * (nothing left to migrate).
1103          *
1104          * This lets us pick a pair of nodes to migrate between, such that
1105          * if possible the dest node is not already occupied by some other
1106          * source node, minimizing the risk of overloading the memory on a
1107          * node that would happen if we migrated incoming memory to a node
1108          * before migrating outgoing memory source that same node.
1109          *
1110          * A single scan of tmp is sufficient.  As we go, we remember the
1111          * most recent <s, d> pair that moved (s != d).  If we find a pair
1112          * that not only moved, but what's better, moved to an empty slot
1113          * (d is not set in tmp), then we break out then, with that pair.
1114          * Otherwise when we finish scanning from_tmp, we at least have the
1115          * most recent <s, d> pair that moved.  If we get all the way through
1116          * the scan of tmp without finding any node that moved, much less
1117          * moved to an empty node, then there is nothing left worth migrating.
1118          */
1119
1120         tmp = *from;
1121         while (!nodes_empty(tmp)) {
1122                 int s, d;
1123                 int source = NUMA_NO_NODE;
1124                 int dest = 0;
1125
1126                 for_each_node_mask(s, tmp) {
1127
1128                         /*
1129                          * do_migrate_pages() tries to maintain the relative
1130                          * node relationship of the pages established between
1131                          * threads and memory areas.
1132                          *
1133                          * However if the number of source nodes is not equal to
1134                          * the number of destination nodes we can not preserve
1135                          * this node relative relationship.  In that case, skip
1136                          * copying memory from a node that is in the destination
1137                          * mask.
1138                          *
1139                          * Example: [2,3,4] -> [3,4,5] moves everything.
1140                          *          [0-7] - > [3,4,5] moves only 0,1,2,6,7.
1141                          */
1142
1143                         if ((nodes_weight(*from) != nodes_weight(*to)) &&
1144                                                 (node_isset(s, *to)))
1145                                 continue;
1146
1147                         d = node_remap(s, *from, *to);
1148                         if (s == d)
1149                                 continue;
1150
1151                         source = s;     /* Node moved. Memorize */
1152                         dest = d;
1153
1154                         /* dest not in remaining from nodes? */
1155                         if (!node_isset(dest, tmp))
1156                                 break;
1157                 }
1158                 if (source == NUMA_NO_NODE)
1159                         break;
1160
1161                 node_clear(source, tmp);
1162                 err = migrate_to_node(mm, source, dest, flags);
1163                 if (err > 0)
1164                         nr_failed += err;
1165                 if (err < 0)
1166                         break;
1167         }
1168         mmap_read_unlock(mm);
1169
1170         lru_cache_enable();
1171         if (err < 0)
1172                 return err;
1173         return (nr_failed < INT_MAX) ? nr_failed : INT_MAX;
1174 }
1175
1176 /*
1177  * Allocate a new page for page migration based on vma policy.
1178  * Start by assuming the page is mapped by the same vma as contains @start.
1179  * Search forward from there, if not.  N.B., this assumes that the
1180  * list of pages handed to migrate_pages()--which is how we get here--
1181  * is in virtual address order.
1182  */
1183 static struct folio *new_folio(struct folio *src, unsigned long start)
1184 {
1185         struct vm_area_struct *vma;
1186         unsigned long address;
1187         VMA_ITERATOR(vmi, current->mm, start);
1188         gfp_t gfp = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL;
1189
1190         for_each_vma(vmi, vma) {
1191                 address = page_address_in_vma(&src->page, vma);
1192                 if (address != -EFAULT)
1193                         break;
1194         }
1195
1196         if (folio_test_hugetlb(src)) {
1197                 return alloc_hugetlb_folio_vma(folio_hstate(src),
1198                                 vma, address);
1199         }
1200
1201         if (folio_test_large(src))
1202                 gfp = GFP_TRANSHUGE;
1203
1204         /*
1205          * if !vma, vma_alloc_folio() will use task or system default policy
1206          */
1207         return vma_alloc_folio(gfp, folio_order(src), vma, address,
1208                         folio_test_large(src));
1209 }
1210 #else
1211
1212 static bool migrate_folio_add(struct folio *folio, struct list_head *foliolist,
1213                                 unsigned long flags)
1214 {
1215         return false;
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 folio *new_folio(struct folio *src, unsigned long start)
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 vm_area_struct *vma, *prev;
1236         struct vma_iterator vmi;
1237         struct mempolicy *new;
1238         unsigned long end;
1239         long err;
1240         long nr_failed;
1241         LIST_HEAD(pagelist);
1242
1243         if (flags & ~(unsigned long)MPOL_MF_VALID)
1244                 return -EINVAL;
1245         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1246                 return -EPERM;
1247
1248         if (start & ~PAGE_MASK)
1249                 return -EINVAL;
1250
1251         if (mode == MPOL_DEFAULT)
1252                 flags &= ~MPOL_MF_STRICT;
1253
1254         len = PAGE_ALIGN(len);
1255         end = start + len;
1256
1257         if (end < start)
1258                 return -EINVAL;
1259         if (end == start)
1260                 return 0;
1261
1262         new = mpol_new(mode, mode_flags, nmask);
1263         if (IS_ERR(new))
1264                 return PTR_ERR(new);
1265
1266         if (flags & MPOL_MF_LAZY)
1267                 new->flags |= MPOL_F_MOF;
1268
1269         /*
1270          * If we are using the default policy then operation
1271          * on discontinuous address spaces is okay after all
1272          */
1273         if (!new)
1274                 flags |= MPOL_MF_DISCONTIG_OK;
1275
1276         pr_debug("mbind %lx-%lx mode:%d flags:%d nodes:%lx\n",
1277                  start, start + len, mode, mode_flags,
1278                  nmask ? nodes_addr(*nmask)[0] : NUMA_NO_NODE);
1279
1280         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL))
1281                 lru_cache_disable();
1282         {
1283                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1284                 if (scratch) {
1285                         mmap_write_lock(mm);
1286                         err = mpol_set_nodemask(new, nmask, scratch);
1287                         if (err)
1288                                 mmap_write_unlock(mm);
1289                 } else
1290                         err = -ENOMEM;
1291                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1292         }
1293         if (err)
1294                 goto mpol_out;
1295
1296         /*
1297          * Lock the VMAs before scanning for pages to migrate,
1298          * to ensure we don't miss a concurrently inserted page.
1299          */
1300         nr_failed = queue_pages_range(mm, start, end, nmask,
1301                         flags | MPOL_MF_INVERT | MPOL_MF_WRLOCK, &pagelist);
1302
1303         if (nr_failed < 0) {
1304                 err = nr_failed;
1305         } else {
1306                 vma_iter_init(&vmi, mm, start);
1307                 prev = vma_prev(&vmi);
1308                 for_each_vma_range(vmi, vma, end) {
1309                         err = mbind_range(&vmi, vma, &prev, start, end, new);
1310                         if (err)
1311                                 break;
1312                 }
1313         }
1314
1315         if (!err) {
1316                 if (!list_empty(&pagelist)) {
1317                         WARN_ON_ONCE(flags & MPOL_MF_LAZY);
1318                         nr_failed |= migrate_pages(&pagelist, new_folio, NULL,
1319                                 start, MIGRATE_SYNC, MR_MEMPOLICY_MBIND, NULL);
1320                 }
1321                 if (nr_failed && (flags & MPOL_MF_STRICT))
1322                         err = -EIO;
1323         }
1324
1325         if (!list_empty(&pagelist))
1326                 putback_movable_pages(&pagelist);
1327
1328         mmap_write_unlock(mm);
1329 mpol_out:
1330         mpol_put(new);
1331         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL))
1332                 lru_cache_enable();
1333         return err;
1334 }
1335
1336 /*
1337  * User space interface with variable sized bitmaps for nodelists.
1338  */
1339 static int get_bitmap(unsigned long *mask, const unsigned long __user *nmask,
1340                       unsigned long maxnode)
1341 {
1342         unsigned long nlongs = BITS_TO_LONGS(maxnode);
1343         int ret;
1344
1345         if (in_compat_syscall())
1346                 ret = compat_get_bitmap(mask,
1347                                         (const compat_ulong_t __user *)nmask,
1348                                         maxnode);
1349         else
1350                 ret = copy_from_user(mask, nmask,
1351                                      nlongs * sizeof(unsigned long));
1352
1353         if (ret)
1354                 return -EFAULT;
1355
1356         if (maxnode % BITS_PER_LONG)
1357                 mask[nlongs - 1] &= (1UL << (maxnode % BITS_PER_LONG)) - 1;
1358
1359         return 0;
1360 }
1361
1362 /* Copy a node mask from user space. */
1363 static int get_nodes(nodemask_t *nodes, const unsigned long __user *nmask,
1364                      unsigned long maxnode)
1365 {
1366         --maxnode;
1367         nodes_clear(*nodes);
1368         if (maxnode == 0 || !nmask)
1369                 return 0;
1370         if (maxnode > PAGE_SIZE*BITS_PER_BYTE)
1371                 return -EINVAL;
1372
1373         /*
1374          * When the user specified more nodes than supported just check
1375          * if the non supported part is all zero, one word at a time,
1376          * starting at the end.
1377          */
1378         while (maxnode > MAX_NUMNODES) {
1379                 unsigned long bits = min_t(unsigned long, maxnode, BITS_PER_LONG);
1380                 unsigned long t;
1381
1382                 if (get_bitmap(&t, &nmask[(maxnode - 1) / BITS_PER_LONG], bits))
1383                         return -EFAULT;
1384
1385                 if (maxnode - bits >= MAX_NUMNODES) {
1386                         maxnode -= bits;
1387                 } else {
1388                         maxnode = MAX_NUMNODES;
1389                         t &= ~((1UL << (MAX_NUMNODES % BITS_PER_LONG)) - 1);
1390                 }
1391                 if (t)
1392                         return -EINVAL;
1393         }
1394
1395         return get_bitmap(nodes_addr(*nodes), nmask, maxnode);
1396 }
1397
1398 /* Copy a kernel node mask to user space */
1399 static int copy_nodes_to_user(unsigned long __user *mask, unsigned long maxnode,
1400                               nodemask_t *nodes)
1401 {
1402         unsigned long copy = ALIGN(maxnode-1, 64) / 8;
1403         unsigned int nbytes = BITS_TO_LONGS(nr_node_ids) * sizeof(long);
1404         bool compat = in_compat_syscall();
1405
1406         if (compat)
1407                 nbytes = BITS_TO_COMPAT_LONGS(nr_node_ids) * sizeof(compat_long_t);
1408
1409         if (copy > nbytes) {
1410                 if (copy > PAGE_SIZE)
1411                         return -EINVAL;
1412                 if (clear_user((char __user *)mask + nbytes, copy - nbytes))
1413                         return -EFAULT;
1414                 copy = nbytes;
1415                 maxnode = nr_node_ids;
1416         }
1417
1418         if (compat)
1419                 return compat_put_bitmap((compat_ulong_t __user *)mask,
1420                                          nodes_addr(*nodes), maxnode);
1421
1422         return copy_to_user(mask, nodes_addr(*nodes), copy) ? -EFAULT : 0;
1423 }
1424
1425 /* Basic parameter sanity check used by both mbind() and set_mempolicy() */
1426 static inline int sanitize_mpol_flags(int *mode, unsigned short *flags)
1427 {
1428         *flags = *mode & MPOL_MODE_FLAGS;
1429         *mode &= ~MPOL_MODE_FLAGS;
1430
1431         if ((unsigned int)(*mode) >=  MPOL_MAX)
1432                 return -EINVAL;
1433         if ((*flags & MPOL_F_STATIC_NODES) && (*flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
1434                 return -EINVAL;
1435         if (*flags & MPOL_F_NUMA_BALANCING) {
1436                 if (*mode != MPOL_BIND)
1437                         return -EINVAL;
1438                 *flags |= (MPOL_F_MOF | MPOL_F_MORON);
1439         }
1440         return 0;
1441 }
1442
1443 static long kernel_mbind(unsigned long start, unsigned long len,
1444                          unsigned long mode, const unsigned long __user *nmask,
1445                          unsigned long maxnode, unsigned int flags)
1446 {
1447         unsigned short mode_flags;
1448         nodemask_t nodes;
1449         int lmode = mode;
1450         int err;
1451
1452         start = untagged_addr(start);
1453         err = sanitize_mpol_flags(&lmode, &mode_flags);
1454         if (err)
1455                 return err;
1456
1457         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1458         if (err)
1459                 return err;
1460
1461         return do_mbind(start, len, lmode, mode_flags, &nodes, flags);
1462 }
1463
1464 SYSCALL_DEFINE4(set_mempolicy_home_node, unsigned long, start, unsigned long, len,
1465                 unsigned long, home_node, unsigned long, flags)
1466 {
1467         struct mm_struct *mm = current->mm;
1468         struct vm_area_struct *vma, *prev;
1469         struct mempolicy *new, *old;
1470         unsigned long end;
1471         int err = -ENOENT;
1472         VMA_ITERATOR(vmi, mm, start);
1473
1474         start = untagged_addr(start);
1475         if (start & ~PAGE_MASK)
1476                 return -EINVAL;
1477         /*
1478          * flags is used for future extension if any.
1479          */
1480         if (flags != 0)
1481                 return -EINVAL;
1482
1483         /*
1484          * Check home_node is online to avoid accessing uninitialized
1485          * NODE_DATA.
1486          */
1487         if (home_node >= MAX_NUMNODES || !node_online(home_node))
1488                 return -EINVAL;
1489
1490         len = PAGE_ALIGN(len);
1491         end = start + len;
1492
1493         if (end < start)
1494                 return -EINVAL;
1495         if (end == start)
1496                 return 0;
1497         mmap_write_lock(mm);
1498         prev = vma_prev(&vmi);
1499         for_each_vma_range(vmi, vma, end) {
1500                 /*
1501                  * If any vma in the range got policy other than MPOL_BIND
1502                  * or MPOL_PREFERRED_MANY we return error. We don't reset
1503                  * the home node for vmas we already updated before.
1504                  */
1505                 old = vma_policy(vma);
1506                 if (!old) {
1507                         prev = vma;
1508                         continue;
1509                 }
1510                 if (old->mode != MPOL_BIND && old->mode != MPOL_PREFERRED_MANY) {
1511                         err = -EOPNOTSUPP;
1512                         break;
1513                 }
1514                 new = mpol_dup(old);
1515                 if (IS_ERR(new)) {
1516                         err = PTR_ERR(new);
1517                         break;
1518                 }
1519
1520                 vma_start_write(vma);
1521                 new->home_node = home_node;
1522                 err = mbind_range(&vmi, vma, &prev, start, end, new);
1523                 mpol_put(new);
1524                 if (err)
1525                         break;
1526         }
1527         mmap_write_unlock(mm);
1528         return err;
1529 }
1530
1531 SYSCALL_DEFINE6(mbind, unsigned long, start, unsigned long, len,
1532                 unsigned long, mode, const unsigned long __user *, nmask,
1533                 unsigned long, maxnode, unsigned int, flags)
1534 {
1535         return kernel_mbind(start, len, mode, nmask, maxnode, flags);
1536 }
1537
1538 /* Set the process memory policy */
1539 static long kernel_set_mempolicy(int mode, const unsigned long __user *nmask,
1540                                  unsigned long maxnode)
1541 {
1542         unsigned short mode_flags;
1543         nodemask_t nodes;
1544         int lmode = mode;
1545         int err;
1546
1547         err = sanitize_mpol_flags(&lmode, &mode_flags);
1548         if (err)
1549                 return err;
1550
1551         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1552         if (err)
1553                 return err;
1554
1555         return do_set_mempolicy(lmode, mode_flags, &nodes);
1556 }
1557
1558 SYSCALL_DEFINE3(set_mempolicy, int, mode, const unsigned long __user *, nmask,
1559                 unsigned long, maxnode)
1560 {
1561         return kernel_set_mempolicy(mode, nmask, maxnode);
1562 }
1563
1564 static int kernel_migrate_pages(pid_t pid, unsigned long maxnode,
1565                                 const unsigned long __user *old_nodes,
1566                                 const unsigned long __user *new_nodes)
1567 {
1568         struct mm_struct *mm = NULL;
1569         struct task_struct *task;
1570         nodemask_t task_nodes;
1571         int err;
1572         nodemask_t *old;
1573         nodemask_t *new;
1574         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1575
1576         if (!scratch)
1577                 return -ENOMEM;
1578
1579         old = &scratch->mask1;
1580         new = &scratch->mask2;
1581
1582         err = get_nodes(old, old_nodes, maxnode);
1583         if (err)
1584                 goto out;
1585
1586         err = get_nodes(new, new_nodes, maxnode);
1587         if (err)
1588                 goto out;
1589
1590         /* Find the mm_struct */
1591         rcu_read_lock();
1592         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1593         if (!task) {
1594                 rcu_read_unlock();
1595                 err = -ESRCH;
1596                 goto out;
1597         }
1598         get_task_struct(task);
1599
1600         err = -EINVAL;
1601
1602         /*
1603          * Check if this process has the right to modify the specified process.
1604          * Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
1605          */
1606         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
1607                 rcu_read_unlock();
1608                 err = -EPERM;
1609                 goto out_put;
1610         }
1611         rcu_read_unlock();
1612
1613         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1614         /* Is the user allowed to access the target nodes? */
1615         if (!nodes_subset(*new, task_nodes) && !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1616                 err = -EPERM;
1617                 goto out_put;
1618         }
1619
1620         task_nodes = cpuset_mems_allowed(current);
1621         nodes_and(*new, *new, task_nodes);
1622         if (nodes_empty(*new))
1623                 goto out_put;
1624
1625         err = security_task_movememory(task);
1626         if (err)
1627                 goto out_put;
1628
1629         mm = get_task_mm(task);
1630         put_task_struct(task);
1631
1632         if (!mm) {
1633                 err = -EINVAL;
1634                 goto out;
1635         }
1636
1637         err = do_migrate_pages(mm, old, new,
1638                 capable(CAP_SYS_NICE) ? MPOL_MF_MOVE_ALL : MPOL_MF_MOVE);
1639
1640         mmput(mm);
1641 out:
1642         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1643
1644         return err;
1645
1646 out_put:
1647         put_task_struct(task);
1648         goto out;
1649
1650 }
1651
1652 SYSCALL_DEFINE4(migrate_pages, pid_t, pid, unsigned long, maxnode,
1653                 const unsigned long __user *, old_nodes,
1654                 const unsigned long __user *, new_nodes)
1655 {
1656         return kernel_migrate_pages(pid, maxnode, old_nodes, new_nodes);
1657 }
1658
1659
1660 /* Retrieve NUMA policy */
1661 static int kernel_get_mempolicy(int __user *policy,
1662                                 unsigned long __user *nmask,
1663                                 unsigned long maxnode,
1664                                 unsigned long addr,
1665                                 unsigned long flags)
1666 {
1667         int err;
1668         int pval;
1669         nodemask_t nodes;
1670
1671         if (nmask != NULL && maxnode < nr_node_ids)
1672                 return -EINVAL;
1673
1674         addr = untagged_addr(addr);
1675
1676         err = do_get_mempolicy(&pval, &nodes, addr, flags);
1677
1678         if (err)
1679                 return err;
1680
1681         if (policy && put_user(pval, policy))
1682                 return -EFAULT;
1683
1684         if (nmask)
1685                 err = copy_nodes_to_user(nmask, maxnode, &nodes);
1686
1687         return err;
1688 }
1689
1690 SYSCALL_DEFINE5(get_mempolicy, int __user *, policy,
1691                 unsigned long __user *, nmask, unsigned long, maxnode,
1692                 unsigned long, addr, unsigned long, flags)
1693 {
1694         return kernel_get_mempolicy(policy, nmask, maxnode, addr, flags);
1695 }
1696
1697 bool vma_migratable(struct vm_area_struct *vma)
1698 {
1699         if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1700                 return false;
1701
1702         /*
1703          * DAX device mappings require predictable access latency, so avoid
1704          * incurring periodic faults.
1705          */
1706         if (vma_is_dax(vma))
1707                 return false;
1708
1709         if (is_vm_hugetlb_page(vma) &&
1710                 !hugepage_migration_supported(hstate_vma(vma)))
1711                 return false;
1712
1713         /*
1714          * Migration allocates pages in the highest zone. If we cannot
1715          * do so then migration (at least from node to node) is not
1716          * possible.
1717          */
1718         if (vma->vm_file &&
1719                 gfp_zone(mapping_gfp_mask(vma->vm_file->f_mapping))
1720                         < policy_zone)
1721                 return false;
1722         return true;
1723 }
1724
1725 struct mempolicy *__get_vma_policy(struct vm_area_struct *vma,
1726                                                 unsigned long addr)
1727 {
1728         struct mempolicy *pol = NULL;
1729
1730         if (vma) {
1731                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy) {
1732                         pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, addr);
1733                 } else if (vma->vm_policy) {
1734                         pol = vma->vm_policy;
1735
1736                         /*
1737                          * shmem_alloc_page() passes MPOL_F_SHARED policy with
1738                          * a pseudo vma whose vma->vm_ops=NULL. Take a reference
1739                          * count on these policies which will be dropped by
1740                          * mpol_cond_put() later
1741                          */
1742                         if (mpol_needs_cond_ref(pol))
1743                                 mpol_get(pol);
1744                 }
1745         }
1746
1747         return pol;
1748 }
1749
1750 /*
1751  * get_vma_policy(@vma, @addr)
1752  * @vma: virtual memory area whose policy is sought
1753  * @addr: address in @vma for shared policy lookup
1754  *
1755  * Returns effective policy for a VMA at specified address.
1756  * Falls back to current->mempolicy or system default policy, as necessary.
1757  * Shared policies [those marked as MPOL_F_SHARED] require an extra reference
1758  * count--added by the get_policy() vm_op, as appropriate--to protect against
1759  * freeing by another task.  It is the caller's responsibility to free the
1760  * extra reference for shared policies.
1761  */
1762 static struct mempolicy *get_vma_policy(struct vm_area_struct *vma,
1763                                                 unsigned long addr)
1764 {
1765         struct mempolicy *pol = __get_vma_policy(vma, addr);
1766
1767         if (!pol)
1768                 pol = get_task_policy(current);
1769
1770         return pol;
1771 }
1772
1773 bool vma_policy_mof(struct vm_area_struct *vma)
1774 {
1775         struct mempolicy *pol;
1776
1777         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy) {
1778                 bool ret = false;
1779
1780                 pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, vma->vm_start);
1781                 if (pol && (pol->flags & MPOL_F_MOF))
1782                         ret = true;
1783                 mpol_cond_put(pol);
1784
1785                 return ret;
1786         }
1787
1788         pol = vma->vm_policy;
1789         if (!pol)
1790                 pol = get_task_policy(current);
1791
1792         return pol->flags & MPOL_F_MOF;
1793 }
1794
1795 bool apply_policy_zone(struct mempolicy *policy, enum zone_type zone)
1796 {
1797         enum zone_type dynamic_policy_zone = policy_zone;
1798
1799         BUG_ON(dynamic_policy_zone == ZONE_MOVABLE);
1800
1801         /*
1802          * if policy->nodes has movable memory only,
1803          * we apply policy when gfp_zone(gfp) = ZONE_MOVABLE only.
1804          *
1805          * policy->nodes is intersect with node_states[N_MEMORY].
1806          * so if the following test fails, it implies
1807          * policy->nodes has movable memory only.
1808          */
1809         if (!nodes_intersects(policy->nodes, node_states[N_HIGH_MEMORY]))
1810                 dynamic_policy_zone = ZONE_MOVABLE;
1811
1812         return zone >= dynamic_policy_zone;
1813 }
1814
1815 /*
1816  * Return a nodemask representing a mempolicy for filtering nodes for
1817  * page allocation
1818  */
1819 nodemask_t *policy_nodemask(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy)
1820 {
1821         int mode = policy->mode;
1822
1823         /* Lower zones don't get a nodemask applied for MPOL_BIND */
1824         if (unlikely(mode == MPOL_BIND) &&
1825                 apply_policy_zone(policy, gfp_zone(gfp)) &&
1826                 cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(&policy->nodes))
1827                 return &policy->nodes;
1828
1829         if (mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
1830                 return &policy->nodes;
1831
1832         return NULL;
1833 }
1834
1835 /*
1836  * Return the  preferred node id for 'prefer' mempolicy, and return
1837  * the given id for all other policies.
1838  *
1839  * policy_node() is always coupled with policy_nodemask(), which
1840  * secures the nodemask limit for 'bind' and 'prefer-many' policy.
1841  */
1842 static int policy_node(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy, int nd)
1843 {
1844         if (policy->mode == MPOL_PREFERRED) {
1845                 nd = first_node(policy->nodes);
1846         } else {
1847                 /*
1848                  * __GFP_THISNODE shouldn't even be used with the bind policy
1849                  * because we might easily break the expectation to stay on the
1850                  * requested node and not break the policy.
1851                  */
1852                 WARN_ON_ONCE(policy->mode == MPOL_BIND && (gfp & __GFP_THISNODE));
1853         }
1854
1855         if ((policy->mode == MPOL_BIND ||
1856              policy->mode == MPOL_PREFERRED_MANY) &&
1857             policy->home_node != NUMA_NO_NODE)
1858                 return policy->home_node;
1859
1860         return nd;
1861 }
1862
1863 /* Do dynamic interleaving for a process */
1864 static unsigned interleave_nodes(struct mempolicy *policy)
1865 {
1866         unsigned next;
1867         struct task_struct *me = current;
1868
1869         next = next_node_in(me->il_prev, policy->nodes);
1870         if (next < MAX_NUMNODES)
1871                 me->il_prev = next;
1872         return next;
1873 }
1874
1875 /*
1876  * Depending on the memory policy provide a node from which to allocate the
1877  * next slab entry.
1878  */
1879 unsigned int mempolicy_slab_node(void)
1880 {
1881         struct mempolicy *policy;
1882         int node = numa_mem_id();
1883
1884         if (!in_task())
1885                 return node;
1886
1887         policy = current->mempolicy;
1888         if (!policy)
1889                 return node;
1890
1891         switch (policy->mode) {
1892         case MPOL_PREFERRED:
1893                 return first_node(policy->nodes);
1894
1895         case MPOL_INTERLEAVE:
1896                 return interleave_nodes(policy);
1897
1898         case MPOL_BIND:
1899         case MPOL_PREFERRED_MANY:
1900         {
1901                 struct zoneref *z;
1902
1903                 /*
1904                  * Follow bind policy behavior and start allocation at the
1905                  * first node.
1906                  */
1907                 struct zonelist *zonelist;
1908                 enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(GFP_KERNEL);
1909                 zonelist = &NODE_DATA(node)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
1910                 z = first_zones_zonelist(zonelist, highest_zoneidx,
1911                                                         &policy->nodes);
1912                 return z->zone ? zone_to_nid(z->zone) : node;
1913         }
1914         case MPOL_LOCAL:
1915                 return node;
1916
1917         default:
1918                 BUG();
1919         }
1920 }
1921
1922 /*
1923  * Do static interleaving for a VMA with known offset @n.  Returns the n'th
1924  * node in pol->nodes (starting from n=0), wrapping around if n exceeds the
1925  * number of present nodes.
1926  */
1927 static unsigned offset_il_node(struct mempolicy *pol, unsigned long n)
1928 {
1929         nodemask_t nodemask = pol->nodes;
1930         unsigned int target, nnodes;
1931         int i;
1932         int nid;
1933         /*
1934          * The barrier will stabilize the nodemask in a register or on
1935          * the stack so that it will stop changing under the code.
1936          *
1937          * Between first_node() and next_node(), pol->nodes could be changed
1938          * by other threads. So we put pol->nodes in a local stack.
1939          */
1940         barrier();
1941
1942         nnodes = nodes_weight(nodemask);
1943         if (!nnodes)
1944                 return numa_node_id();
1945         target = (unsigned int)n % nnodes;
1946         nid = first_node(nodemask);
1947         for (i = 0; i < target; i++)
1948                 nid = next_node(nid, nodemask);
1949         return nid;
1950 }
1951
1952 /* Determine a node number for interleave */
1953 static inline unsigned interleave_nid(struct mempolicy *pol,
1954                  struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, int shift)
1955 {
1956         if (vma) {
1957                 unsigned long off;
1958
1959                 /*
1960                  * for small pages, there is no difference between
1961                  * shift and PAGE_SHIFT, so the bit-shift is safe.
1962                  * for huge pages, since vm_pgoff is in units of small
1963                  * pages, we need to shift off the always 0 bits to get
1964                  * a useful offset.
1965                  */
1966                 BUG_ON(shift < PAGE_SHIFT);
1967                 off = vma->vm_pgoff >> (shift - PAGE_SHIFT);
1968                 off += (addr - vma->vm_start) >> shift;
1969                 return offset_il_node(pol, off);
1970         } else
1971                 return interleave_nodes(pol);
1972 }
1973
1974 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
1975 /*
1976  * huge_node(@vma, @addr, @gfp_flags, @mpol)
1977  * @vma: virtual memory area whose policy is sought
1978  * @addr: address in @vma for shared policy lookup and interleave policy
1979  * @gfp_flags: for requested zone
1980  * @mpol: pointer to mempolicy pointer for reference counted mempolicy
1981  * @nodemask: pointer to nodemask pointer for 'bind' and 'prefer-many' policy
1982  *
1983  * Returns a nid suitable for a huge page allocation and a pointer
1984  * to the struct mempolicy for conditional unref after allocation.
1985  * If the effective policy is 'bind' or 'prefer-many', returns a pointer
1986  * to the mempolicy's @nodemask for filtering the zonelist.
1987  *
1988  * Must be protected by read_mems_allowed_begin()
1989  */
1990 int huge_node(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, gfp_t gfp_flags,
1991                                 struct mempolicy **mpol, nodemask_t **nodemask)
1992 {
1993         int nid;
1994         int mode;
1995
1996         *mpol = get_vma_policy(vma, addr);
1997         *nodemask = NULL;
1998         mode = (*mpol)->mode;
1999
2000         if (unlikely(mode == MPOL_INTERLEAVE)) {
2001                 nid = interleave_nid(*mpol, vma, addr,
2002                                         huge_page_shift(hstate_vma(vma)));
2003         } else {
2004                 nid = policy_node(gfp_flags, *mpol, numa_node_id());
2005                 if (mode == MPOL_BIND || mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
2006                         *nodemask = &(*mpol)->nodes;
2007         }
2008         return nid;
2009 }
2010
2011 /*
2012  * init_nodemask_of_mempolicy
2013  *
2014  * If the current task's mempolicy is "default" [NULL], return 'false'
2015  * to indicate default policy.  Otherwise, extract the policy nodemask
2016  * for 'bind' or 'interleave' policy into the argument nodemask, or
2017  * initialize the argument nodemask to contain the single node for
2018  * 'preferred' or 'local' policy and return 'true' to indicate presence
2019  * of non-default mempolicy.
2020  *
2021  * We don't bother with reference counting the mempolicy [mpol_get/put]
2022  * because the current task is examining it's own mempolicy and a task's
2023  * mempolicy is only ever changed by the task itself.
2024  *
2025  * N.B., it is the caller's responsibility to free a returned nodemask.
2026  */
2027 bool init_nodemask_of_mempolicy(nodemask_t *mask)
2028 {
2029         struct mempolicy *mempolicy;
2030
2031         if (!(mask && current->mempolicy))
2032                 return false;
2033
2034         task_lock(current);
2035         mempolicy = current->mempolicy;
2036         switch (mempolicy->mode) {
2037         case MPOL_PREFERRED:
2038         case MPOL_PREFERRED_MANY:
2039         case MPOL_BIND:
2040         case MPOL_INTERLEAVE:
2041                 *mask = mempolicy->nodes;
2042                 break;
2043
2044         case MPOL_LOCAL:
2045                 init_nodemask_of_node(mask, numa_node_id());
2046                 break;
2047
2048         default:
2049                 BUG();
2050         }
2051         task_unlock(current);
2052
2053         return true;
2054 }
2055 #endif
2056
2057 /*
2058  * mempolicy_in_oom_domain
2059  *
2060  * If tsk's mempolicy is "bind", check for intersection between mask and
2061  * the policy nodemask. Otherwise, return true for all other policies
2062  * including "interleave", as a tsk with "interleave" policy may have
2063  * memory allocated from all nodes in system.
2064  *
2065  * Takes task_lock(tsk) to prevent freeing of its mempolicy.
2066  */
2067 bool mempolicy_in_oom_domain(struct task_struct *tsk,
2068                                         const nodemask_t *mask)
2069 {
2070         struct mempolicy *mempolicy;
2071         bool ret = true;
2072
2073         if (!mask)
2074                 return ret;
2075
2076         task_lock(tsk);
2077         mempolicy = tsk->mempolicy;
2078         if (mempolicy && mempolicy->mode == MPOL_BIND)
2079                 ret = nodes_intersects(mempolicy->nodes, *mask);
2080         task_unlock(tsk);
2081
2082         return ret;
2083 }
2084
2085 /* Allocate a page in interleaved policy.
2086    Own path because it needs to do special accounting. */
2087 static struct page *alloc_page_interleave(gfp_t gfp, unsigned order,
2088                                         unsigned nid)
2089 {
2090         struct page *page;
2091
2092         page = __alloc_pages(gfp, order, nid, NULL);
2093         /* skip NUMA_INTERLEAVE_HIT counter update if numa stats is disabled */
2094         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
2095                 return page;
2096         if (page && page_to_nid(page) == nid) {
2097                 preempt_disable();
2098                 __count_numa_event(page_zone(page), NUMA_INTERLEAVE_HIT);
2099                 preempt_enable();
2100         }
2101         return page;
2102 }
2103
2104 static struct page *alloc_pages_preferred_many(gfp_t gfp, unsigned int order,
2105                                                 int nid, struct mempolicy *pol)
2106 {
2107         struct page *page;
2108         gfp_t preferred_gfp;
2109
2110         /*
2111          * This is a two pass approach. The first pass will only try the
2112          * preferred nodes but skip the direct reclaim and allow the
2113          * allocation to fail, while the second pass will try all the
2114          * nodes in system.
2115          */
2116         preferred_gfp = gfp | __GFP_NOWARN;
2117         preferred_gfp &= ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_NOFAIL);
2118         page = __alloc_pages(preferred_gfp, order, nid, &pol->nodes);
2119         if (!page)
2120                 page = __alloc_pages(gfp, order, nid, NULL);
2121
2122         return page;
2123 }
2124
2125 /**
2126  * vma_alloc_folio - Allocate a folio for a VMA.
2127  * @gfp: GFP flags.
2128  * @order: Order of the folio.
2129  * @vma: Pointer to VMA or NULL if not available.
2130  * @addr: Virtual address of the allocation.  Must be inside @vma.
2131  * @hugepage: For hugepages try only the preferred node if possible.
2132  *
2133  * Allocate a folio for a specific address in @vma, using the appropriate
2134  * NUMA policy.  When @vma is not NULL the caller must hold the mmap_lock
2135  * of the mm_struct of the VMA to prevent it from going away.  Should be
2136  * used for all allocations for folios that will be mapped into user space.
2137  *
2138  * Return: The folio on success or NULL if allocation fails.
2139  */
2140 struct folio *vma_alloc_folio(gfp_t gfp, int order, struct vm_area_struct *vma,
2141                 unsigned long addr, bool hugepage)
2142 {
2143         struct mempolicy *pol;
2144         int node = numa_node_id();
2145         struct folio *folio;
2146         int preferred_nid;
2147         nodemask_t *nmask;
2148
2149         pol = get_vma_policy(vma, addr);
2150
2151         if (pol->mode == MPOL_INTERLEAVE) {
2152                 struct page *page;
2153                 unsigned nid;
2154
2155                 nid = interleave_nid(pol, vma, addr, PAGE_SHIFT + order);
2156                 mpol_cond_put(pol);
2157                 gfp |= __GFP_COMP;
2158                 page = alloc_page_interleave(gfp, order, nid);
2159                 folio = (struct folio *)page;
2160                 if (folio && order > 1)
2161                         folio_prep_large_rmappable(folio);
2162                 goto out;
2163         }
2164
2165         if (pol->mode == MPOL_PREFERRED_MANY) {
2166                 struct page *page;
2167
2168                 node = policy_node(gfp, pol, node);
2169                 gfp |= __GFP_COMP;
2170                 page = alloc_pages_preferred_many(gfp, order, node, pol);
2171                 mpol_cond_put(pol);
2172                 folio = (struct folio *)page;
2173                 if (folio && order > 1)
2174                         folio_prep_large_rmappable(folio);
2175                 goto out;
2176         }
2177
2178         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) && hugepage)) {
2179                 int hpage_node = node;
2180
2181                 /*
2182                  * For hugepage allocation and non-interleave policy which
2183                  * allows the current node (or other explicitly preferred
2184                  * node) we only try to allocate from the current/preferred
2185                  * node and don't fall back to other nodes, as the cost of
2186                  * remote accesses would likely offset THP benefits.
2187                  *
2188                  * If the policy is interleave or does not allow the current
2189                  * node in its nodemask, we allocate the standard way.
2190                  */
2191                 if (pol->mode == MPOL_PREFERRED)
2192                         hpage_node = first_node(pol->nodes);
2193
2194                 nmask = policy_nodemask(gfp, pol);
2195                 if (!nmask || node_isset(hpage_node, *nmask)) {
2196                         mpol_cond_put(pol);
2197                         /*
2198                          * First, try to allocate THP only on local node, but
2199                          * don't reclaim unnecessarily, just compact.
2200                          */
2201                         folio = __folio_alloc_node(gfp | __GFP_THISNODE |
2202                                         __GFP_NORETRY, order, hpage_node);
2203
2204                         /*
2205                          * If hugepage allocations are configured to always
2206                          * synchronous compact or the vma has been madvised
2207                          * to prefer hugepage backing, retry allowing remote
2208                          * memory with both reclaim and compact as well.
2209                          */
2210                         if (!folio && (gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2211                                 folio = __folio_alloc(gfp, order, hpage_node,
2212                                                       nmask);
2213
2214                         goto out;
2215                 }
2216         }
2217
2218         nmask = policy_nodemask(gfp, pol);
2219         preferred_nid = policy_node(gfp, pol, node);
2220         folio = __folio_alloc(gfp, order, preferred_nid, nmask);
2221         mpol_cond_put(pol);
2222 out:
2223         return folio;
2224 }
2225 EXPORT_SYMBOL(vma_alloc_folio);
2226
2227 /**
2228  * alloc_pages - Allocate pages.
2229  * @gfp: GFP flags.
2230  * @order: Power of two of number of pages to allocate.
2231  *
2232  * Allocate 1 << @order contiguous pages.  The physical address of the
2233  * first page is naturally aligned (eg an order-3 allocation will be aligned
2234  * to a multiple of 8 * PAGE_SIZE bytes).  The NUMA policy of the current
2235  * process is honoured when in process context.
2236  *
2237  * Context: Can be called from any context, providing the appropriate GFP
2238  * flags are used.
2239  * Return: The page on success or NULL if allocation fails.
2240  */
2241 struct page *alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned order)
2242 {
2243         struct mempolicy *pol = &default_policy;
2244         struct page *page;
2245
2246         if (!in_interrupt() && !(gfp & __GFP_THISNODE))
2247                 pol = get_task_policy(current);
2248
2249         /*
2250          * No reference counting needed for current->mempolicy
2251          * nor system default_policy
2252          */
2253         if (pol->mode == MPOL_INTERLEAVE)
2254                 page = alloc_page_interleave(gfp, order, interleave_nodes(pol));
2255         else if (pol->mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
2256                 page = alloc_pages_preferred_many(gfp, order,
2257                                   policy_node(gfp, pol, numa_node_id()), pol);
2258         else
2259                 page = __alloc_pages(gfp, order,
2260                                 policy_node(gfp, pol, numa_node_id()),
2261                                 policy_nodemask(gfp, pol));
2262
2263         return page;
2264 }
2265 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages);
2266
2267 struct folio *folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned order)
2268 {
2269         struct page *page = alloc_pages(gfp | __GFP_COMP, order);
2270         struct folio *folio = (struct folio *)page;
2271
2272         if (folio && order > 1)
2273                 folio_prep_large_rmappable(folio);
2274         return folio;
2275 }
2276 EXPORT_SYMBOL(folio_alloc);
2277
2278 static unsigned long alloc_pages_bulk_array_interleave(gfp_t gfp,
2279                 struct mempolicy *pol, unsigned long nr_pages,
2280                 struct page **page_array)
2281 {
2282         int nodes;
2283         unsigned long nr_pages_per_node;
2284         int delta;
2285         int i;
2286         unsigned long nr_allocated;
2287         unsigned long total_allocated = 0;
2288
2289         nodes = nodes_weight(pol->nodes);
2290         nr_pages_per_node = nr_pages / nodes;
2291         delta = nr_pages - nodes * nr_pages_per_node;
2292
2293         for (i = 0; i < nodes; i++) {
2294                 if (delta) {
2295                         nr_allocated = __alloc_pages_bulk(gfp,
2296                                         interleave_nodes(pol), NULL,
2297                                         nr_pages_per_node + 1, NULL,
2298                                         page_array);
2299                         delta--;
2300                 } else {
2301                         nr_allocated = __alloc_pages_bulk(gfp,
2302                                         interleave_nodes(pol), NULL,
2303                                         nr_pages_per_node, NULL, page_array);
2304                 }
2305
2306                 page_array += nr_allocated;
2307                 total_allocated += nr_allocated;
2308         }
2309
2310         return total_allocated;
2311 }
2312
2313 static unsigned long alloc_pages_bulk_array_preferred_many(gfp_t gfp, int nid,
2314                 struct mempolicy *pol, unsigned long nr_pages,
2315                 struct page **page_array)
2316 {
2317         gfp_t preferred_gfp;
2318         unsigned long nr_allocated = 0;
2319
2320         preferred_gfp = gfp | __GFP_NOWARN;
2321         preferred_gfp &= ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_NOFAIL);
2322
2323         nr_allocated  = __alloc_pages_bulk(preferred_gfp, nid, &pol->nodes,
2324                                            nr_pages, NULL, page_array);
2325
2326         if (nr_allocated < nr_pages)
2327                 nr_allocated += __alloc_pages_bulk(gfp, numa_node_id(), NULL,
2328                                 nr_pages - nr_allocated, NULL,
2329                                 page_array + nr_allocated);
2330         return nr_allocated;
2331 }
2332
2333 /* alloc pages bulk and mempolicy should be considered at the
2334  * same time in some situation such as vmalloc.
2335  *
2336  * It can accelerate memory allocation especially interleaving
2337  * allocate memory.
2338  */
2339 unsigned long alloc_pages_bulk_array_mempolicy(gfp_t gfp,
2340                 unsigned long nr_pages, struct page **page_array)
2341 {
2342         struct mempolicy *pol = &default_policy;
2343
2344         if (!in_interrupt() && !(gfp & __GFP_THISNODE))
2345                 pol = get_task_policy(current);
2346
2347         if (pol->mode == MPOL_INTERLEAVE)
2348                 return alloc_pages_bulk_array_interleave(gfp, pol,
2349                                                          nr_pages, page_array);
2350
2351         if (pol->mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
2352                 return alloc_pages_bulk_array_preferred_many(gfp,
2353                                 numa_node_id(), pol, nr_pages, page_array);
2354
2355         return __alloc_pages_bulk(gfp, policy_node(gfp, pol, numa_node_id()),
2356                                   policy_nodemask(gfp, pol), nr_pages, NULL,
2357                                   page_array);
2358 }
2359
2360 int vma_dup_policy(struct vm_area_struct *src, struct vm_area_struct *dst)
2361 {
2362         struct mempolicy *pol = mpol_dup(vma_policy(src));
2363
2364         if (IS_ERR(pol))
2365                 return PTR_ERR(pol);
2366         dst->vm_policy = pol;
2367         return 0;
2368 }
2369
2370 /*
2371  * If mpol_dup() sees current->cpuset == cpuset_being_rebound, then it
2372  * rebinds the mempolicy its copying by calling mpol_rebind_policy()
2373  * with the mems_allowed returned by cpuset_mems_allowed().  This
2374  * keeps mempolicies cpuset relative after its cpuset moves.  See
2375  * further kernel/cpuset.c update_nodemask().
2376  *
2377  * current's mempolicy may be rebinded by the other task(the task that changes
2378  * cpuset's mems), so we needn't do rebind work for current task.
2379  */
2380
2381 /* Slow path of a mempolicy duplicate */
2382 struct mempolicy *__mpol_dup(struct mempolicy *old)
2383 {
2384         struct mempolicy *new = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
2385
2386         if (!new)
2387                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2388
2389         /* task's mempolicy is protected by alloc_lock */
2390         if (old == current->mempolicy) {
2391                 task_lock(current);
2392                 *new = *old;
2393                 task_unlock(current);
2394         } else
2395                 *new = *old;
2396
2397         if (current_cpuset_is_being_rebound()) {
2398                 nodemask_t mems = cpuset_mems_allowed(current);
2399                 mpol_rebind_policy(new, &mems);
2400         }
2401         atomic_set(&new->refcnt, 1);
2402         return new;
2403 }
2404
2405 /* Slow path of a mempolicy comparison */
2406 bool __mpol_equal(struct mempolicy *a, struct mempolicy *b)
2407 {
2408         if (!a || !b)
2409                 return false;
2410         if (a->mode != b->mode)
2411                 return false;
2412         if (a->flags != b->flags)
2413                 return false;
2414         if (a->home_node != b->home_node)
2415                 return false;
2416         if (mpol_store_user_nodemask(a))
2417                 if (!nodes_equal(a->w.user_nodemask, b->w.user_nodemask))
2418                         return false;
2419
2420         switch (a->mode) {
2421         case MPOL_BIND:
2422         case MPOL_INTERLEAVE:
2423         case MPOL_PREFERRED:
2424         case MPOL_PREFERRED_MANY:
2425                 return !!nodes_equal(a->nodes, b->nodes);
2426         case MPOL_LOCAL:
2427                 return true;
2428         default:
2429                 BUG();
2430                 return false;
2431         }
2432 }
2433
2434 /*
2435  * Shared memory backing store policy support.
2436  *
2437  * Remember policies even when nobody has shared memory mapped.
2438  * The policies are kept in Red-Black tree linked from the inode.
2439  * They are protected by the sp->lock rwlock, which should be held
2440  * for any accesses to the tree.
2441  */
2442
2443 /*
2444  * lookup first element intersecting start-end.  Caller holds sp->lock for
2445  * reading or for writing
2446  */
2447 static struct sp_node *
2448 sp_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long start, unsigned long end)
2449 {
2450         struct rb_node *n = sp->root.rb_node;
2451
2452         while (n) {
2453                 struct sp_node *p = rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2454
2455                 if (start >= p->end)
2456                         n = n->rb_right;
2457                 else if (end <= p->start)
2458                         n = n->rb_left;
2459                 else
2460                         break;
2461         }
2462         if (!n)
2463                 return NULL;
2464         for (;;) {
2465                 struct sp_node *w = NULL;
2466                 struct rb_node *prev = rb_prev(n);
2467                 if (!prev)
2468                         break;
2469                 w = rb_entry(prev, struct sp_node, nd);
2470                 if (w->end <= start)
2471                         break;
2472                 n = prev;
2473         }
2474         return rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2475 }
2476
2477 /*
2478  * Insert a new shared policy into the list.  Caller holds sp->lock for
2479  * writing.
2480  */
2481 static void sp_insert(struct shared_policy *sp, struct sp_node *new)
2482 {
2483         struct rb_node **p = &sp->root.rb_node;
2484         struct rb_node *parent = NULL;
2485         struct sp_node *nd;
2486
2487         while (*p) {
2488                 parent = *p;
2489                 nd = rb_entry(parent, struct sp_node, nd);
2490                 if (new->start < nd->start)
2491                         p = &(*p)->rb_left;
2492                 else if (new->end > nd->end)
2493                         p = &(*p)->rb_right;
2494                 else
2495                         BUG();
2496         }
2497         rb_link_node(&new->nd, parent, p);
2498         rb_insert_color(&new->nd, &sp->root);
2499         pr_debug("inserting %lx-%lx: %d\n", new->start, new->end,
2500                  new->policy ? new->policy->mode : 0);
2501 }
2502
2503 /* Find shared policy intersecting idx */
2504 struct mempolicy *
2505 mpol_shared_policy_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long idx)
2506 {
2507         struct mempolicy *pol = NULL;
2508         struct sp_node *sn;
2509
2510         if (!sp->root.rb_node)
2511                 return NULL;
2512         read_lock(&sp->lock);
2513         sn = sp_lookup(sp, idx, idx+1);
2514         if (sn) {
2515                 mpol_get(sn->policy);
2516                 pol = sn->policy;
2517         }
2518         read_unlock(&sp->lock);
2519         return pol;
2520 }
2521
2522 static void sp_free(struct sp_node *n)
2523 {
2524         mpol_put(n->policy);
2525         kmem_cache_free(sn_cache, n);
2526 }
2527
2528 /**
2529  * mpol_misplaced - check whether current folio node is valid in policy
2530  *
2531  * @folio: folio to be checked
2532  * @vma: vm area where folio mapped
2533  * @addr: virtual address in @vma for shared policy lookup and interleave policy
2534  *
2535  * Lookup current policy node id for vma,addr and "compare to" folio's
2536  * node id.  Policy determination "mimics" alloc_page_vma().
2537  * Called from fault path where we know the vma and faulting address.
2538  *
2539  * Return: NUMA_NO_NODE if the page is in a node that is valid for this
2540  * policy, or a suitable node ID to allocate a replacement folio from.
2541  */
2542 int mpol_misplaced(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
2543                    unsigned long addr)
2544 {
2545         struct mempolicy *pol;
2546         struct zoneref *z;
2547         int curnid = folio_nid(folio);
2548         unsigned long pgoff;
2549         int thiscpu = raw_smp_processor_id();
2550         int thisnid = cpu_to_node(thiscpu);
2551         int polnid = NUMA_NO_NODE;
2552         int ret = NUMA_NO_NODE;
2553
2554         pol = get_vma_policy(vma, addr);
2555         if (!(pol->flags & MPOL_F_MOF))
2556                 goto out;
2557
2558         switch (pol->mode) {
2559         case MPOL_INTERLEAVE:
2560                 pgoff = vma->vm_pgoff;
2561                 pgoff += (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
2562                 polnid = offset_il_node(pol, pgoff);
2563                 break;
2564
2565         case MPOL_PREFERRED:
2566                 if (node_isset(curnid, pol->nodes))
2567                         goto out;
2568                 polnid = first_node(pol->nodes);
2569                 break;
2570
2571         case MPOL_LOCAL:
2572                 polnid = numa_node_id();
2573                 break;
2574
2575         case MPOL_BIND:
2576                 /* Optimize placement among multiple nodes via NUMA balancing */
2577                 if (pol->flags & MPOL_F_MORON) {
2578                         if (node_isset(thisnid, pol->nodes))
2579                                 break;
2580                         goto out;
2581                 }
2582                 fallthrough;
2583
2584         case MPOL_PREFERRED_MANY:
2585                 /*
2586                  * use current page if in policy nodemask,
2587                  * else select nearest allowed node, if any.
2588                  * If no allowed nodes, use current [!misplaced].
2589                  */
2590                 if (node_isset(curnid, pol->nodes))
2591                         goto out;
2592                 z = first_zones_zonelist(
2593                                 node_zonelist(numa_node_id(), GFP_HIGHUSER),
2594                                 gfp_zone(GFP_HIGHUSER),
2595                                 &pol->nodes);
2596                 polnid = zone_to_nid(z->zone);
2597                 break;
2598
2599         default:
2600                 BUG();
2601         }
2602
2603         /* Migrate the folio towards the node whose CPU is referencing it */
2604         if (pol->flags & MPOL_F_MORON) {
2605                 polnid = thisnid;
2606
2607                 if (!should_numa_migrate_memory(current, folio, curnid,
2608                                                 thiscpu))
2609                         goto out;
2610         }
2611
2612         if (curnid != polnid)
2613                 ret = polnid;
2614 out:
2615         mpol_cond_put(pol);
2616
2617         return ret;
2618 }
2619
2620 /*
2621  * Drop the (possibly final) reference to task->mempolicy.  It needs to be
2622  * dropped after task->mempolicy is set to NULL so that any allocation done as
2623  * part of its kmem_cache_free(), such as by KASAN, doesn't reference a freed
2624  * policy.
2625  */
2626 void mpol_put_task_policy(struct task_struct *task)
2627 {
2628         struct mempolicy *pol;
2629
2630         task_lock(task);
2631         pol = task->mempolicy;
2632         task->mempolicy = NULL;
2633         task_unlock(task);
2634         mpol_put(pol);
2635 }
2636
2637 static void sp_delete(struct shared_policy *sp, struct sp_node *n)
2638 {
2639         pr_debug("deleting %lx-l%lx\n", n->start, n->end);
2640         rb_erase(&n->nd, &sp->root);
2641         sp_free(n);
2642 }
2643
2644 static void sp_node_init(struct sp_node *node, unsigned long start,
2645                         unsigned long end, struct mempolicy *pol)
2646 {
2647         node->start = start;
2648         node->end = end;
2649         node->policy = pol;
2650 }
2651
2652 static struct sp_node *sp_alloc(unsigned long start, unsigned long end,
2653                                 struct mempolicy *pol)
2654 {
2655         struct sp_node *n;
2656         struct mempolicy *newpol;
2657
2658         n = kmem_cache_alloc(sn_cache, GFP_KERNEL);
2659         if (!n)
2660                 return NULL;
2661
2662         newpol = mpol_dup(pol);
2663         if (IS_ERR(newpol)) {
2664                 kmem_cache_free(sn_cache, n);
2665                 return NULL;
2666         }
2667         newpol->flags |= MPOL_F_SHARED;
2668         sp_node_init(n, start, end, newpol);
2669
2670         return n;
2671 }
2672
2673 /* Replace a policy range. */
2674 static int shared_policy_replace(struct shared_policy *sp, unsigned long start,
2675                                  unsigned long end, struct sp_node *new)
2676 {
2677         struct sp_node *n;
2678         struct sp_node *n_new = NULL;
2679         struct mempolicy *mpol_new = NULL;
2680         int ret = 0;
2681
2682 restart:
2683         write_lock(&sp->lock);
2684         n = sp_lookup(sp, start, end);
2685         /* Take care of old policies in the same range. */
2686         while (n && n->start < end) {
2687                 struct rb_node *next = rb_next(&n->nd);
2688                 if (n->start >= start) {
2689                         if (n->end <= end)
2690                                 sp_delete(sp, n);
2691                         else
2692                                 n->start = end;
2693                 } else {
2694                         /* Old policy spanning whole new range. */
2695                         if (n->end > end) {
2696                                 if (!n_new)
2697                                         goto alloc_new;
2698
2699                                 *mpol_new = *n->policy;
2700                                 atomic_set(&mpol_new->refcnt, 1);
2701                                 sp_node_init(n_new, end, n->end, mpol_new);
2702                                 n->end = start;
2703                                 sp_insert(sp, n_new);
2704                                 n_new = NULL;
2705                                 mpol_new = NULL;
2706                                 break;
2707                         } else
2708                                 n->end = start;
2709                 }
2710                 if (!next)
2711                         break;
2712                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2713         }
2714         if (new)
2715                 sp_insert(sp, new);
2716         write_unlock(&sp->lock);
2717         ret = 0;
2718
2719 err_out:
2720         if (mpol_new)
2721                 mpol_put(mpol_new);
2722         if (n_new)
2723                 kmem_cache_free(sn_cache, n_new);
2724
2725         return ret;
2726
2727 alloc_new:
2728         write_unlock(&sp->lock);
2729         ret = -ENOMEM;
2730         n_new = kmem_cache_alloc(sn_cache, GFP_KERNEL);
2731         if (!n_new)
2732                 goto err_out;
2733         mpol_new = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
2734         if (!mpol_new)
2735                 goto err_out;
2736         atomic_set(&mpol_new->refcnt, 1);
2737         goto restart;
2738 }
2739
2740 /**
2741  * mpol_shared_policy_init - initialize shared policy for inode
2742  * @sp: pointer to inode shared policy
2743  * @mpol:  struct mempolicy to install
2744  *
2745  * Install non-NULL @mpol in inode's shared policy rb-tree.
2746  * On entry, the current task has a reference on a non-NULL @mpol.
2747  * This must be released on exit.
2748  * This is called at get_inode() calls and we can use GFP_KERNEL.
2749  */
2750 void mpol_shared_policy_init(struct shared_policy *sp, struct mempolicy *mpol)
2751 {
2752         int ret;
2753
2754         sp->root = RB_ROOT;             /* empty tree == default mempolicy */
2755         rwlock_init(&sp->lock);
2756
2757         if (mpol) {
2758                 struct vm_area_struct pvma;
2759                 struct mempolicy *new;
2760                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
2761
2762                 if (!scratch)
2763                         goto put_mpol;
2764                 /* contextualize the tmpfs mount point mempolicy */
2765                 new = mpol_new(mpol->mode, mpol->flags, &mpol->w.user_nodemask);
2766                 if (IS_ERR(new))
2767                         goto free_scratch; /* no valid nodemask intersection */
2768
2769                 task_lock(current);
2770                 ret = mpol_set_nodemask(new, &mpol->w.user_nodemask, scratch);
2771                 task_unlock(current);
2772                 if (ret)
2773                         goto put_new;
2774
2775                 /* Create pseudo-vma that contains just the policy */
2776                 vma_init(&pvma, NULL);
2777                 pvma.vm_end = TASK_SIZE;        /* policy covers entire file */
2778                 mpol_set_shared_policy(sp, &pvma, new); /* adds ref */
2779
2780 put_new:
2781                 mpol_put(new);                  /* drop initial ref */
2782 free_scratch:
2783                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
2784 put_mpol:
2785                 mpol_put(mpol); /* drop our incoming ref on sb mpol */
2786         }
2787 }
2788
2789 int mpol_set_shared_policy(struct shared_policy *info,
2790                         struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *npol)
2791 {
2792         int err;
2793         struct sp_node *new = NULL;
2794         unsigned long sz = vma_pages(vma);
2795
2796         pr_debug("set_shared_policy %lx sz %lu %d %d %lx\n",
2797                  vma->vm_pgoff,
2798                  sz, npol ? npol->mode : -1,
2799                  npol ? npol->flags : -1,
2800                  npol ? nodes_addr(npol->nodes)[0] : NUMA_NO_NODE);
2801
2802         if (npol) {
2803                 new = sp_alloc(vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff + sz, npol);
2804                 if (!new)
2805                         return -ENOMEM;
2806         }
2807         err = shared_policy_replace(info, vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff+sz, new);
2808         if (err && new)
2809                 sp_free(new);
2810         return err;
2811 }
2812
2813 /* Free a backing policy store on inode delete. */
2814 void mpol_free_shared_policy(struct shared_policy *p)
2815 {
2816         struct sp_node *n;
2817         struct rb_node *next;
2818
2819         if (!p->root.rb_node)
2820                 return;
2821         write_lock(&p->lock);
2822         next = rb_first(&p->root);
2823         while (next) {
2824                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2825                 next = rb_next(&n->nd);
2826                 sp_delete(p, n);
2827         }
2828         write_unlock(&p->lock);
2829 }
2830
2831 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2832 static int __initdata numabalancing_override;
2833
2834 static void __init check_numabalancing_enable(void)
2835 {
2836         bool numabalancing_default = false;
2837
2838         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA_BALANCING_DEFAULT_ENABLED))
2839                 numabalancing_default = true;
2840
2841         /* Parsed by setup_numabalancing. override == 1 enables, -1 disables */
2842         if (numabalancing_override)
2843                 set_numabalancing_state(numabalancing_override == 1);
2844
2845         if (num_online_nodes() > 1 && !numabalancing_override) {
2846                 pr_info("%s automatic NUMA balancing. Configure with numa_balancing= or the kernel.numa_balancing sysctl\n",
2847                         numabalancing_default ? "Enabling" : "Disabling");
2848                 set_numabalancing_state(numabalancing_default);
2849         }
2850 }
2851
2852 static int __init setup_numabalancing(char *str)
2853 {
2854         int ret = 0;
2855         if (!str)
2856                 goto out;
2857
2858         if (!strcmp(str, "enable")) {
2859                 numabalancing_override = 1;
2860                 ret = 1;
2861         } else if (!strcmp(str, "disable")) {
2862                 numabalancing_override = -1;
2863                 ret = 1;
2864         }
2865 out:
2866         if (!ret)
2867                 pr_warn("Unable to parse numa_balancing=\n");
2868
2869         return ret;
2870 }
2871 __setup("numa_balancing=", setup_numabalancing);
2872 #else
2873 static inline void __init check_numabalancing_enable(void)
2874 {
2875 }
2876 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2877
2878 /* assumes fs == KERNEL_DS */
2879 void __init numa_policy_init(void)
2880 {
2881         nodemask_t interleave_nodes;
2882         unsigned long largest = 0;
2883         int nid, prefer = 0;
2884
2885         policy_cache = kmem_cache_create("numa_policy",
2886                                          sizeof(struct mempolicy),
2887                                          0, SLAB_PANIC, NULL);
2888
2889         sn_cache = kmem_cache_create("shared_policy_node",
2890                                      sizeof(struct sp_node),
2891                                      0, SLAB_PANIC, NULL);
2892
2893         for_each_node(nid) {
2894                 preferred_node_policy[nid] = (struct mempolicy) {
2895                         .refcnt = ATOMIC_INIT(1),
2896                         .mode = MPOL_PREFERRED,
2897                         .flags = MPOL_F_MOF | MPOL_F_MORON,
2898                         .nodes = nodemask_of_node(nid),
2899                 };
2900         }
2901
2902         /*
2903          * Set interleaving policy for system init. Interleaving is only
2904          * enabled across suitably sized nodes (default is >= 16MB), or
2905          * fall back to the largest node if they're all smaller.
2906          */
2907         nodes_clear(interleave_nodes);
2908         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2909                 unsigned long total_pages = node_present_pages(nid);
2910
2911                 /* Preserve the largest node */
2912                 if (largest < total_pages) {
2913                         largest = total_pages;
2914                         prefer = nid;
2915                 }
2916
2917                 /* Interleave this node? */
2918                 if ((total_pages << PAGE_SHIFT) >= (16 << 20))
2919                         node_set(nid, interleave_nodes);
2920         }
2921
2922         /* All too small, use the largest */
2923         if (unlikely(nodes_empty(interleave_nodes)))
2924                 node_set(prefer, interleave_nodes);
2925
2926         if (do_set_mempolicy(MPOL_INTERLEAVE, 0, &interleave_nodes))
2927                 pr_err("%s: interleaving failed\n", __func__);
2928
2929         check_numabalancing_enable();
2930 }
2931
2932 /* Reset policy of current process to default */
2933 void numa_default_policy(void)
2934 {
2935         do_set_mempolicy(MPOL_DEFAULT, 0, NULL);
2936 }
2937
2938 /*
2939  * Parse and format mempolicy from/to strings
2940  */
2941
2942 static const char * const policy_modes[] =
2943 {
2944         [MPOL_DEFAULT]    = "default",
2945         [MPOL_PREFERRED]  = "prefer",
2946         [MPOL_BIND]       = "bind",
2947         [MPOL_INTERLEAVE] = "interleave",
2948         [MPOL_LOCAL]      = "local",
2949         [MPOL_PREFERRED_MANY]  = "prefer (many)",
2950 };
2951
2952
2953 #ifdef CONFIG_TMPFS
2954 /**
2955  * mpol_parse_str - parse string to mempolicy, for tmpfs mpol mount option.
2956  * @str:  string containing mempolicy to parse
2957  * @mpol:  pointer to struct mempolicy pointer, returned on success.
2958  *
2959  * Format of input:
2960  *      <mode>[=<flags>][:<nodelist>]
2961  *
2962  * Return: %0 on success, else %1
2963  */
2964 int mpol_parse_str(char *str, struct mempolicy **mpol)
2965 {
2966         struct mempolicy *new = NULL;
2967         unsigned short mode_flags;
2968         nodemask_t nodes;
2969         char *nodelist = strchr(str, ':');
2970         char *flags = strchr(str, '=');
2971         int err = 1, mode;
2972
2973         if (flags)
2974                 *flags++ = '\0';        /* terminate mode string */
2975
2976         if (nodelist) {
2977                 /* NUL-terminate mode or flags string */
2978                 *nodelist++ = '\0';
2979                 if (nodelist_parse(nodelist, nodes))
2980                         goto out;
2981                 if (!nodes_subset(nodes, node_states[N_MEMORY]))
2982                         goto out;
2983         } else
2984                 nodes_clear(nodes);
2985
2986         mode = match_string(policy_modes, MPOL_MAX, str);
2987         if (mode < 0)
2988                 goto out;
2989
2990         switch (mode) {
2991         case MPOL_PREFERRED:
2992                 /*
2993                  * Insist on a nodelist of one node only, although later
2994                  * we use first_node(nodes) to grab a single node, so here
2995                  * nodelist (or nodes) cannot be empty.
2996                  */
2997                 if (nodelist) {
2998                         char *rest = nodelist;
2999                         while (isdigit(*rest))
3000                                 rest++;
3001                         if (*rest)
3002                                 goto out;
3003                         if (nodes_empty(nodes))
3004                                 goto out;
3005                 }
3006                 break;
3007         case MPOL_INTERLEAVE:
3008                 /*
3009                  * Default to online nodes with memory if no nodelist
3010                  */
3011                 if (!nodelist)
3012                         nodes = node_states[N_MEMORY];
3013                 break;
3014         case MPOL_LOCAL:
3015                 /*
3016                  * Don't allow a nodelist;  mpol_new() checks flags
3017                  */
3018                 if (nodelist)
3019                         goto out;
3020                 break;
3021         case MPOL_DEFAULT:
3022                 /*
3023                  * Insist on a empty nodelist
3024                  */
3025                 if (!nodelist)
3026                         err = 0;
3027                 goto out;
3028         case MPOL_PREFERRED_MANY:
3029         case MPOL_BIND:
3030                 /*
3031                  * Insist on a nodelist
3032                  */
3033                 if (!nodelist)
3034                         goto out;
3035         }
3036
3037         mode_flags = 0;
3038         if (flags) {
3039                 /*
3040                  * Currently, we only support two mutually exclusive
3041                  * mode flags.
3042                  */
3043                 if (!strcmp(flags, "static"))
3044                         mode_flags |= MPOL_F_STATIC_NODES;
3045                 else if (!strcmp(flags, "relative"))
3046                         mode_flags |= MPOL_F_RELATIVE_NODES;
3047                 else
3048                         goto out;
3049         }
3050
3051         new = mpol_new(mode, mode_flags, &nodes);
3052         if (IS_ERR(new))
3053                 goto out;
3054
3055         /*
3056          * Save nodes for mpol_to_str() to show the tmpfs mount options
3057          * for /proc/mounts, /proc/pid/mounts and /proc/pid/mountinfo.
3058          */
3059         if (mode != MPOL_PREFERRED) {
3060                 new->nodes = nodes;
3061         } else if (nodelist) {
3062                 nodes_clear(new->nodes);
3063                 node_set(first_node(nodes), new->nodes);
3064         } else {
3065                 new->mode = MPOL_LOCAL;
3066         }
3067
3068         /*
3069          * Save nodes for contextualization: this will be used to "clone"
3070          * the mempolicy in a specific context [cpuset] at a later time.
3071          */
3072         new->w.user_nodemask = nodes;
3073
3074         err = 0;
3075
3076 out:
3077         /* Restore string for error message */
3078         if (nodelist)
3079                 *--nodelist = ':';
3080         if (flags)
3081                 *--flags = '=';
3082         if (!err)
3083                 *mpol = new;
3084         return err;
3085 }
3086 #endif /* CONFIG_TMPFS */
3087
3088 /**
3089  * mpol_to_str - format a mempolicy structure for printing
3090  * @buffer:  to contain formatted mempolicy string
3091  * @maxlen:  length of @buffer
3092  * @pol:  pointer to mempolicy to be formatted
3093  *
3094  * Convert @pol into a string.  If @buffer is too short, truncate the string.
3095  * Recommend a @maxlen of at least 32 for the longest mode, "interleave", the
3096  * longest flag, "relative", and to display at least a few node ids.
3097  */
3098 void mpol_to_str(char *buffer, int maxlen, struct mempolicy *pol)
3099 {
3100         char *p = buffer;
3101         nodemask_t nodes = NODE_MASK_NONE;
3102         unsigned short mode = MPOL_DEFAULT;
3103         unsigned short flags = 0;
3104
3105         if (pol && pol != &default_policy && !(pol->flags & MPOL_F_MORON)) {
3106                 mode = pol->mode;
3107                 flags = pol->flags;
3108         }
3109
3110         switch (mode) {
3111         case MPOL_DEFAULT:
3112         case MPOL_LOCAL:
3113                 break;
3114         case MPOL_PREFERRED:
3115         case MPOL_PREFERRED_MANY:
3116         case MPOL_BIND:
3117         case MPOL_INTERLEAVE:
3118                 nodes = pol->nodes;
3119                 break;
3120         default:
3121                 WARN_ON_ONCE(1);
3122                 snprintf(p, maxlen, "unknown");
3123                 return;
3124         }
3125
3126         p += snprintf(p, maxlen, "%s", policy_modes[mode]);
3127
3128         if (flags & MPOL_MODE_FLAGS) {
3129                 p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "=");
3130
3131                 /*
3132                  * Currently, the only defined flags are mutually exclusive
3133                  */
3134                 if (flags & MPOL_F_STATIC_NODES)
3135                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "static");
3136                 else if (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
3137                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "relative");
3138         }
3139
3140         if (!nodes_empty(nodes))
3141                 p += scnprintf(p, buffer + maxlen - p, ":%*pbl",
3142                                nodemask_pr_args(&nodes));
3143 }