perf parse-regs: Remove PERF_REGS_{MAX|MASK} from common code
[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
116 static struct kmem_cache *policy_cache;
117 static struct kmem_cache *sn_cache;
118
119 /* Highest zone. An specific allocation for a zone below that is not
120    policied. */
121 enum zone_type policy_zone = 0;
122
123 /*
124  * run-time system-wide default policy => local allocation
125  */
126 static struct mempolicy default_policy = {
127         .refcnt = ATOMIC_INIT(1), /* never free it */
128         .mode = MPOL_LOCAL,
129 };
130
131 static struct mempolicy preferred_node_policy[MAX_NUMNODES];
132
133 /**
134  * numa_map_to_online_node - Find closest online node
135  * @node: Node id to start the search
136  *
137  * Lookup the next closest node by distance if @nid is not online.
138  *
139  * Return: this @node if it is online, otherwise the closest node by distance
140  */
141 int numa_map_to_online_node(int node)
142 {
143         int min_dist = INT_MAX, dist, n, min_node;
144
145         if (node == NUMA_NO_NODE || node_online(node))
146                 return node;
147
148         min_node = node;
149         for_each_online_node(n) {
150                 dist = node_distance(node, n);
151                 if (dist < min_dist) {
152                         min_dist = dist;
153                         min_node = n;
154                 }
155         }
156
157         return min_node;
158 }
159 EXPORT_SYMBOL_GPL(numa_map_to_online_node);
160
161 struct mempolicy *get_task_policy(struct task_struct *p)
162 {
163         struct mempolicy *pol = p->mempolicy;
164         int node;
165
166         if (pol)
167                 return pol;
168
169         node = numa_node_id();
170         if (node != NUMA_NO_NODE) {
171                 pol = &preferred_node_policy[node];
172                 /* preferred_node_policy is not initialised early in boot */
173                 if (pol->mode)
174                         return pol;
175         }
176
177         return &default_policy;
178 }
179
180 static const struct mempolicy_operations {
181         int (*create)(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes);
182         void (*rebind)(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes);
183 } mpol_ops[MPOL_MAX];
184
185 static inline int mpol_store_user_nodemask(const struct mempolicy *pol)
186 {
187         return pol->flags & MPOL_MODE_FLAGS;
188 }
189
190 static void mpol_relative_nodemask(nodemask_t *ret, const nodemask_t *orig,
191                                    const nodemask_t *rel)
192 {
193         nodemask_t tmp;
194         nodes_fold(tmp, *orig, nodes_weight(*rel));
195         nodes_onto(*ret, tmp, *rel);
196 }
197
198 static int mpol_new_nodemask(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
199 {
200         if (nodes_empty(*nodes))
201                 return -EINVAL;
202         pol->nodes = *nodes;
203         return 0;
204 }
205
206 static int mpol_new_preferred(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
207 {
208         if (nodes_empty(*nodes))
209                 return -EINVAL;
210
211         nodes_clear(pol->nodes);
212         node_set(first_node(*nodes), pol->nodes);
213         return 0;
214 }
215
216 /*
217  * mpol_set_nodemask is called after mpol_new() to set up the nodemask, if
218  * any, for the new policy.  mpol_new() has already validated the nodes
219  * parameter with respect to the policy mode and flags.
220  *
221  * Must be called holding task's alloc_lock to protect task's mems_allowed
222  * and mempolicy.  May also be called holding the mmap_lock for write.
223  */
224 static int mpol_set_nodemask(struct mempolicy *pol,
225                      const nodemask_t *nodes, struct nodemask_scratch *nsc)
226 {
227         int ret;
228
229         /*
230          * Default (pol==NULL) resp. local memory policies are not a
231          * subject of any remapping. They also do not need any special
232          * constructor.
233          */
234         if (!pol || pol->mode == MPOL_LOCAL)
235                 return 0;
236
237         /* Check N_MEMORY */
238         nodes_and(nsc->mask1,
239                   cpuset_current_mems_allowed, node_states[N_MEMORY]);
240
241         VM_BUG_ON(!nodes);
242
243         if (pol->flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
244                 mpol_relative_nodemask(&nsc->mask2, nodes, &nsc->mask1);
245         else
246                 nodes_and(nsc->mask2, *nodes, nsc->mask1);
247
248         if (mpol_store_user_nodemask(pol))
249                 pol->w.user_nodemask = *nodes;
250         else
251                 pol->w.cpuset_mems_allowed = cpuset_current_mems_allowed;
252
253         ret = mpol_ops[pol->mode].create(pol, &nsc->mask2);
254         return ret;
255 }
256
257 /*
258  * This function just creates a new policy, does some check and simple
259  * initialization. You must invoke mpol_set_nodemask() to set nodes.
260  */
261 static struct mempolicy *mpol_new(unsigned short mode, unsigned short flags,
262                                   nodemask_t *nodes)
263 {
264         struct mempolicy *policy;
265
266         pr_debug("setting mode %d flags %d nodes[0] %lx\n",
267                  mode, flags, nodes ? nodes_addr(*nodes)[0] : NUMA_NO_NODE);
268
269         if (mode == MPOL_DEFAULT) {
270                 if (nodes && !nodes_empty(*nodes))
271                         return ERR_PTR(-EINVAL);
272                 return NULL;
273         }
274         VM_BUG_ON(!nodes);
275
276         /*
277          * MPOL_PREFERRED cannot be used with MPOL_F_STATIC_NODES or
278          * MPOL_F_RELATIVE_NODES if the nodemask is empty (local allocation).
279          * All other modes require a valid pointer to a non-empty nodemask.
280          */
281         if (mode == MPOL_PREFERRED) {
282                 if (nodes_empty(*nodes)) {
283                         if (((flags & MPOL_F_STATIC_NODES) ||
284                              (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)))
285                                 return ERR_PTR(-EINVAL);
286
287                         mode = MPOL_LOCAL;
288                 }
289         } else if (mode == MPOL_LOCAL) {
290                 if (!nodes_empty(*nodes) ||
291                     (flags & MPOL_F_STATIC_NODES) ||
292                     (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
293                         return ERR_PTR(-EINVAL);
294         } else if (nodes_empty(*nodes))
295                 return ERR_PTR(-EINVAL);
296         policy = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
297         if (!policy)
298                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
299         atomic_set(&policy->refcnt, 1);
300         policy->mode = mode;
301         policy->flags = flags;
302         policy->home_node = NUMA_NO_NODE;
303
304         return policy;
305 }
306
307 /* Slow path of a mpol destructor. */
308 void __mpol_put(struct mempolicy *p)
309 {
310         if (!atomic_dec_and_test(&p->refcnt))
311                 return;
312         kmem_cache_free(policy_cache, p);
313 }
314
315 static void mpol_rebind_default(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
316 {
317 }
318
319 static void mpol_rebind_nodemask(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
320 {
321         nodemask_t tmp;
322
323         if (pol->flags & MPOL_F_STATIC_NODES)
324                 nodes_and(tmp, pol->w.user_nodemask, *nodes);
325         else if (pol->flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
326                 mpol_relative_nodemask(&tmp, &pol->w.user_nodemask, nodes);
327         else {
328                 nodes_remap(tmp, pol->nodes, pol->w.cpuset_mems_allowed,
329                                                                 *nodes);
330                 pol->w.cpuset_mems_allowed = *nodes;
331         }
332
333         if (nodes_empty(tmp))
334                 tmp = *nodes;
335
336         pol->nodes = tmp;
337 }
338
339 static void mpol_rebind_preferred(struct mempolicy *pol,
340                                                 const nodemask_t *nodes)
341 {
342         pol->w.cpuset_mems_allowed = *nodes;
343 }
344
345 /*
346  * mpol_rebind_policy - Migrate a policy to a different set of nodes
347  *
348  * Per-vma policies are protected by mmap_lock. Allocations using per-task
349  * policies are protected by task->mems_allowed_seq to prevent a premature
350  * OOM/allocation failure due to parallel nodemask modification.
351  */
352 static void mpol_rebind_policy(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *newmask)
353 {
354         if (!pol || pol->mode == MPOL_LOCAL)
355                 return;
356         if (!mpol_store_user_nodemask(pol) &&
357             nodes_equal(pol->w.cpuset_mems_allowed, *newmask))
358                 return;
359
360         mpol_ops[pol->mode].rebind(pol, newmask);
361 }
362
363 /*
364  * Wrapper for mpol_rebind_policy() that just requires task
365  * pointer, and updates task mempolicy.
366  *
367  * Called with task's alloc_lock held.
368  */
369
370 void mpol_rebind_task(struct task_struct *tsk, const nodemask_t *new)
371 {
372         mpol_rebind_policy(tsk->mempolicy, new);
373 }
374
375 /*
376  * Rebind each vma in mm to new nodemask.
377  *
378  * Call holding a reference to mm.  Takes mm->mmap_lock during call.
379  */
380
381 void mpol_rebind_mm(struct mm_struct *mm, nodemask_t *new)
382 {
383         struct vm_area_struct *vma;
384         VMA_ITERATOR(vmi, mm, 0);
385
386         mmap_write_lock(mm);
387         for_each_vma(vmi, vma) {
388                 vma_start_write(vma);
389                 mpol_rebind_policy(vma->vm_policy, new);
390         }
391         mmap_write_unlock(mm);
392 }
393
394 static const struct mempolicy_operations mpol_ops[MPOL_MAX] = {
395         [MPOL_DEFAULT] = {
396                 .rebind = mpol_rebind_default,
397         },
398         [MPOL_INTERLEAVE] = {
399                 .create = mpol_new_nodemask,
400                 .rebind = mpol_rebind_nodemask,
401         },
402         [MPOL_PREFERRED] = {
403                 .create = mpol_new_preferred,
404                 .rebind = mpol_rebind_preferred,
405         },
406         [MPOL_BIND] = {
407                 .create = mpol_new_nodemask,
408                 .rebind = mpol_rebind_nodemask,
409         },
410         [MPOL_LOCAL] = {
411                 .rebind = mpol_rebind_default,
412         },
413         [MPOL_PREFERRED_MANY] = {
414                 .create = mpol_new_nodemask,
415                 .rebind = mpol_rebind_preferred,
416         },
417 };
418
419 static int migrate_folio_add(struct folio *folio, struct list_head *foliolist,
420                                 unsigned long flags);
421
422 struct queue_pages {
423         struct list_head *pagelist;
424         unsigned long flags;
425         nodemask_t *nmask;
426         unsigned long start;
427         unsigned long end;
428         struct vm_area_struct *first;
429 };
430
431 /*
432  * Check if the folio's nid is in qp->nmask.
433  *
434  * If MPOL_MF_INVERT is set in qp->flags, check if the nid is
435  * in the invert of qp->nmask.
436  */
437 static inline bool queue_folio_required(struct folio *folio,
438                                         struct queue_pages *qp)
439 {
440         int nid = folio_nid(folio);
441         unsigned long flags = qp->flags;
442
443         return node_isset(nid, *qp->nmask) == !(flags & MPOL_MF_INVERT);
444 }
445
446 /*
447  * queue_folios_pmd() has three possible return values:
448  * 0 - folios are placed on the right node or queued successfully, or
449  *     special page is met, i.e. huge zero page.
450  * 1 - there is unmovable folio, and MPOL_MF_MOVE* & MPOL_MF_STRICT were
451  *     specified.
452  * -EIO - is migration entry or only MPOL_MF_STRICT was specified and an
453  *        existing folio was already on a node that does not follow the
454  *        policy.
455  */
456 static int queue_folios_pmd(pmd_t *pmd, spinlock_t *ptl, unsigned long addr,
457                                 unsigned long end, struct mm_walk *walk)
458         __releases(ptl)
459 {
460         int ret = 0;
461         struct folio *folio;
462         struct queue_pages *qp = walk->private;
463         unsigned long flags;
464
465         if (unlikely(is_pmd_migration_entry(*pmd))) {
466                 ret = -EIO;
467                 goto unlock;
468         }
469         folio = pfn_folio(pmd_pfn(*pmd));
470         if (is_huge_zero_page(&folio->page)) {
471                 walk->action = ACTION_CONTINUE;
472                 goto unlock;
473         }
474         if (!queue_folio_required(folio, qp))
475                 goto unlock;
476
477         flags = qp->flags;
478         /* go to folio migration */
479         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) {
480                 if (!vma_migratable(walk->vma) ||
481                     migrate_folio_add(folio, qp->pagelist, flags)) {
482                         ret = 1;
483                         goto unlock;
484                 }
485         } else
486                 ret = -EIO;
487 unlock:
488         spin_unlock(ptl);
489         return ret;
490 }
491
492 /*
493  * Scan through pages checking if pages follow certain conditions,
494  * and move them to the pagelist if they do.
495  *
496  * queue_folios_pte_range() has three possible return values:
497  * 0 - folios are placed on the right node or queued successfully, or
498  *     special page is met, i.e. zero page.
499  * 1 - there is unmovable folio, and MPOL_MF_MOVE* & MPOL_MF_STRICT were
500  *     specified.
501  * -EIO - only MPOL_MF_STRICT was specified and an existing folio was already
502  *        on a node that does not follow the policy.
503  */
504 static int queue_folios_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
505                         unsigned long end, struct mm_walk *walk)
506 {
507         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
508         struct folio *folio;
509         struct queue_pages *qp = walk->private;
510         unsigned long flags = qp->flags;
511         bool has_unmovable = false;
512         pte_t *pte, *mapped_pte;
513         pte_t ptent;
514         spinlock_t *ptl;
515
516         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
517         if (ptl)
518                 return queue_folios_pmd(pmd, ptl, addr, end, walk);
519
520         mapped_pte = pte = pte_offset_map_lock(walk->mm, pmd, addr, &ptl);
521         if (!pte) {
522                 walk->action = ACTION_AGAIN;
523                 return 0;
524         }
525         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE) {
526                 ptent = ptep_get(pte);
527                 if (!pte_present(ptent))
528                         continue;
529                 folio = vm_normal_folio(vma, addr, ptent);
530                 if (!folio || folio_is_zone_device(folio))
531                         continue;
532                 /*
533                  * vm_normal_folio() filters out zero pages, but there might
534                  * still be reserved folios to skip, perhaps in a VDSO.
535                  */
536                 if (folio_test_reserved(folio))
537                         continue;
538                 if (!queue_folio_required(folio, qp))
539                         continue;
540                 if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) {
541                         /* MPOL_MF_STRICT must be specified if we get here */
542                         if (!vma_migratable(vma)) {
543                                 has_unmovable = true;
544                                 break;
545                         }
546
547                         /*
548                          * Do not abort immediately since there may be
549                          * temporary off LRU pages in the range.  Still
550                          * need migrate other LRU pages.
551                          */
552                         if (migrate_folio_add(folio, qp->pagelist, flags))
553                                 has_unmovable = true;
554                 } else
555                         break;
556         }
557         pte_unmap_unlock(mapped_pte, ptl);
558         cond_resched();
559
560         if (has_unmovable)
561                 return 1;
562
563         return addr != end ? -EIO : 0;
564 }
565
566 static int queue_folios_hugetlb(pte_t *pte, unsigned long hmask,
567                                unsigned long addr, unsigned long end,
568                                struct mm_walk *walk)
569 {
570         int ret = 0;
571 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
572         struct queue_pages *qp = walk->private;
573         unsigned long flags = (qp->flags & MPOL_MF_VALID);
574         struct folio *folio;
575         spinlock_t *ptl;
576         pte_t entry;
577
578         ptl = huge_pte_lock(hstate_vma(walk->vma), walk->mm, pte);
579         entry = huge_ptep_get(pte);
580         if (!pte_present(entry))
581                 goto unlock;
582         folio = pfn_folio(pte_pfn(entry));
583         if (!queue_folio_required(folio, qp))
584                 goto unlock;
585
586         if (flags == MPOL_MF_STRICT) {
587                 /*
588                  * STRICT alone means only detecting misplaced folio and no
589                  * need to further check other vma.
590                  */
591                 ret = -EIO;
592                 goto unlock;
593         }
594
595         if (!vma_migratable(walk->vma)) {
596                 /*
597                  * Must be STRICT with MOVE*, otherwise .test_walk() have
598                  * stopped walking current vma.
599                  * Detecting misplaced folio but allow migrating folios which
600                  * have been queued.
601                  */
602                 ret = 1;
603                 goto unlock;
604         }
605
606         /*
607          * With MPOL_MF_MOVE, we try to migrate only unshared folios. If it
608          * is shared it is likely not worth migrating.
609          *
610          * To check if the folio is shared, ideally we want to make sure
611          * every page is mapped to the same process. Doing that is very
612          * expensive, so check the estimated mapcount of the folio instead.
613          */
614         if (flags & (MPOL_MF_MOVE_ALL) ||
615             (flags & MPOL_MF_MOVE && folio_estimated_sharers(folio) == 1 &&
616              !hugetlb_pmd_shared(pte))) {
617                 if (!isolate_hugetlb(folio, qp->pagelist) &&
618                         (flags & MPOL_MF_STRICT))
619                         /*
620                          * Failed to isolate folio but allow migrating pages
621                          * which have been queued.
622                          */
623                         ret = 1;
624         }
625 unlock:
626         spin_unlock(ptl);
627 #else
628         BUG();
629 #endif
630         return ret;
631 }
632
633 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
634 /*
635  * This is used to mark a range of virtual addresses to be inaccessible.
636  * These are later cleared by a NUMA hinting fault. Depending on these
637  * faults, pages may be migrated for better NUMA placement.
638  *
639  * This is assuming that NUMA faults are handled using PROT_NONE. If
640  * an architecture makes a different choice, it will need further
641  * changes to the core.
642  */
643 unsigned long change_prot_numa(struct vm_area_struct *vma,
644                         unsigned long addr, unsigned long end)
645 {
646         struct mmu_gather tlb;
647         long nr_updated;
648
649         tlb_gather_mmu(&tlb, vma->vm_mm);
650
651         nr_updated = change_protection(&tlb, vma, addr, end, MM_CP_PROT_NUMA);
652         if (nr_updated > 0)
653                 count_vm_numa_events(NUMA_PTE_UPDATES, nr_updated);
654
655         tlb_finish_mmu(&tlb);
656
657         return nr_updated;
658 }
659 #else
660 static unsigned long change_prot_numa(struct vm_area_struct *vma,
661                         unsigned long addr, unsigned long end)
662 {
663         return 0;
664 }
665 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
666
667 static int queue_pages_test_walk(unsigned long start, unsigned long end,
668                                 struct mm_walk *walk)
669 {
670         struct vm_area_struct *next, *vma = walk->vma;
671         struct queue_pages *qp = walk->private;
672         unsigned long endvma = vma->vm_end;
673         unsigned long flags = qp->flags;
674
675         /* range check first */
676         VM_BUG_ON_VMA(!range_in_vma(vma, start, end), vma);
677
678         if (!qp->first) {
679                 qp->first = vma;
680                 if (!(flags & MPOL_MF_DISCONTIG_OK) &&
681                         (qp->start < vma->vm_start))
682                         /* hole at head side of range */
683                         return -EFAULT;
684         }
685         next = find_vma(vma->vm_mm, vma->vm_end);
686         if (!(flags & MPOL_MF_DISCONTIG_OK) &&
687                 ((vma->vm_end < qp->end) &&
688                 (!next || vma->vm_end < next->vm_start)))
689                 /* hole at middle or tail of range */
690                 return -EFAULT;
691
692         /*
693          * Need check MPOL_MF_STRICT to return -EIO if possible
694          * regardless of vma_migratable
695          */
696         if (!vma_migratable(vma) &&
697             !(flags & MPOL_MF_STRICT))
698                 return 1;
699
700         if (endvma > end)
701                 endvma = end;
702
703         if (flags & MPOL_MF_LAZY) {
704                 /* Similar to task_numa_work, skip inaccessible VMAs */
705                 if (!is_vm_hugetlb_page(vma) && vma_is_accessible(vma) &&
706                         !(vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP))
707                         change_prot_numa(vma, start, endvma);
708                 return 1;
709         }
710
711         /* queue pages from current vma */
712         if (flags & MPOL_MF_VALID)
713                 return 0;
714         return 1;
715 }
716
717 static const struct mm_walk_ops queue_pages_walk_ops = {
718         .hugetlb_entry          = queue_folios_hugetlb,
719         .pmd_entry              = queue_folios_pte_range,
720         .test_walk              = queue_pages_test_walk,
721 };
722
723 /*
724  * Walk through page tables and collect pages to be migrated.
725  *
726  * If pages found in a given range are on a set of nodes (determined by
727  * @nodes and @flags,) it's isolated and queued to the pagelist which is
728  * passed via @private.
729  *
730  * queue_pages_range() has three possible return values:
731  * 1 - there is unmovable page, but MPOL_MF_MOVE* & MPOL_MF_STRICT were
732  *     specified.
733  * 0 - queue pages successfully or no misplaced page.
734  * errno - i.e. misplaced pages with MPOL_MF_STRICT specified (-EIO) or
735  *         memory range specified by nodemask and maxnode points outside
736  *         your accessible address space (-EFAULT)
737  */
738 static int
739 queue_pages_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start, unsigned long end,
740                 nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
741                 struct list_head *pagelist)
742 {
743         int err;
744         struct queue_pages qp = {
745                 .pagelist = pagelist,
746                 .flags = flags,
747                 .nmask = nodes,
748                 .start = start,
749                 .end = end,
750                 .first = NULL,
751         };
752
753         err = walk_page_range(mm, start, end, &queue_pages_walk_ops, &qp);
754
755         if (!qp.first)
756                 /* whole range in hole */
757                 err = -EFAULT;
758
759         return err;
760 }
761
762 /*
763  * Apply policy to a single VMA
764  * This must be called with the mmap_lock held for writing.
765  */
766 static int vma_replace_policy(struct vm_area_struct *vma,
767                                                 struct mempolicy *pol)
768 {
769         int err;
770         struct mempolicy *old;
771         struct mempolicy *new;
772
773         vma_assert_write_locked(vma);
774
775         pr_debug("vma %lx-%lx/%lx vm_ops %p vm_file %p set_policy %p\n",
776                  vma->vm_start, vma->vm_end, vma->vm_pgoff,
777                  vma->vm_ops, vma->vm_file,
778                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->set_policy : NULL);
779
780         new = mpol_dup(pol);
781         if (IS_ERR(new))
782                 return PTR_ERR(new);
783
784         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->set_policy) {
785                 err = vma->vm_ops->set_policy(vma, new);
786                 if (err)
787                         goto err_out;
788         }
789
790         old = vma->vm_policy;
791         vma->vm_policy = new; /* protected by mmap_lock */
792         mpol_put(old);
793
794         return 0;
795  err_out:
796         mpol_put(new);
797         return err;
798 }
799
800 /* Split or merge the VMA (if required) and apply the new policy */
801 static int mbind_range(struct vma_iterator *vmi, struct vm_area_struct *vma,
802                 struct vm_area_struct **prev, unsigned long start,
803                 unsigned long end, struct mempolicy *new_pol)
804 {
805         struct vm_area_struct *merged;
806         unsigned long vmstart, vmend;
807         pgoff_t pgoff;
808         int err;
809
810         vmend = min(end, vma->vm_end);
811         if (start > vma->vm_start) {
812                 *prev = vma;
813                 vmstart = start;
814         } else {
815                 vmstart = vma->vm_start;
816         }
817
818         if (mpol_equal(vma_policy(vma), new_pol)) {
819                 *prev = vma;
820                 return 0;
821         }
822
823         pgoff = vma->vm_pgoff + ((vmstart - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
824         merged = vma_merge(vmi, vma->vm_mm, *prev, vmstart, vmend, vma->vm_flags,
825                          vma->anon_vma, vma->vm_file, pgoff, new_pol,
826                          vma->vm_userfaultfd_ctx, anon_vma_name(vma));
827         if (merged) {
828                 *prev = merged;
829                 return vma_replace_policy(merged, new_pol);
830         }
831
832         if (vma->vm_start != vmstart) {
833                 err = split_vma(vmi, vma, vmstart, 1);
834                 if (err)
835                         return err;
836         }
837
838         if (vma->vm_end != vmend) {
839                 err = split_vma(vmi, vma, vmend, 0);
840                 if (err)
841                         return err;
842         }
843
844         *prev = vma;
845         return vma_replace_policy(vma, new_pol);
846 }
847
848 /* Set the process memory policy */
849 static long do_set_mempolicy(unsigned short mode, unsigned short flags,
850                              nodemask_t *nodes)
851 {
852         struct mempolicy *new, *old;
853         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
854         int ret;
855
856         if (!scratch)
857                 return -ENOMEM;
858
859         new = mpol_new(mode, flags, nodes);
860         if (IS_ERR(new)) {
861                 ret = PTR_ERR(new);
862                 goto out;
863         }
864
865         task_lock(current);
866         ret = mpol_set_nodemask(new, nodes, scratch);
867         if (ret) {
868                 task_unlock(current);
869                 mpol_put(new);
870                 goto out;
871         }
872
873         old = current->mempolicy;
874         current->mempolicy = new;
875         if (new && new->mode == MPOL_INTERLEAVE)
876                 current->il_prev = MAX_NUMNODES-1;
877         task_unlock(current);
878         mpol_put(old);
879         ret = 0;
880 out:
881         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
882         return ret;
883 }
884
885 /*
886  * Return nodemask for policy for get_mempolicy() query
887  *
888  * Called with task's alloc_lock held
889  */
890 static void get_policy_nodemask(struct mempolicy *p, nodemask_t *nodes)
891 {
892         nodes_clear(*nodes);
893         if (p == &default_policy)
894                 return;
895
896         switch (p->mode) {
897         case MPOL_BIND:
898         case MPOL_INTERLEAVE:
899         case MPOL_PREFERRED:
900         case MPOL_PREFERRED_MANY:
901                 *nodes = p->nodes;
902                 break;
903         case MPOL_LOCAL:
904                 /* return empty node mask for local allocation */
905                 break;
906         default:
907                 BUG();
908         }
909 }
910
911 static int lookup_node(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
912 {
913         struct page *p = NULL;
914         int ret;
915
916         ret = get_user_pages_fast(addr & PAGE_MASK, 1, 0, &p);
917         if (ret > 0) {
918                 ret = page_to_nid(p);
919                 put_page(p);
920         }
921         return ret;
922 }
923
924 /* Retrieve NUMA policy */
925 static long do_get_mempolicy(int *policy, nodemask_t *nmask,
926                              unsigned long addr, unsigned long flags)
927 {
928         int err;
929         struct mm_struct *mm = current->mm;
930         struct vm_area_struct *vma = NULL;
931         struct mempolicy *pol = current->mempolicy, *pol_refcount = NULL;
932
933         if (flags &
934                 ~(unsigned long)(MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR|MPOL_F_MEMS_ALLOWED))
935                 return -EINVAL;
936
937         if (flags & MPOL_F_MEMS_ALLOWED) {
938                 if (flags & (MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR))
939                         return -EINVAL;
940                 *policy = 0;    /* just so it's initialized */
941                 task_lock(current);
942                 *nmask  = cpuset_current_mems_allowed;
943                 task_unlock(current);
944                 return 0;
945         }
946
947         if (flags & MPOL_F_ADDR) {
948                 /*
949                  * Do NOT fall back to task policy if the
950                  * vma/shared policy at addr is NULL.  We
951                  * want to return MPOL_DEFAULT in this case.
952                  */
953                 mmap_read_lock(mm);
954                 vma = vma_lookup(mm, addr);
955                 if (!vma) {
956                         mmap_read_unlock(mm);
957                         return -EFAULT;
958                 }
959                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy)
960                         pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, addr);
961                 else
962                         pol = vma->vm_policy;
963         } else if (addr)
964                 return -EINVAL;
965
966         if (!pol)
967                 pol = &default_policy;  /* indicates default behavior */
968
969         if (flags & MPOL_F_NODE) {
970                 if (flags & MPOL_F_ADDR) {
971                         /*
972                          * Take a refcount on the mpol, because we are about to
973                          * drop the mmap_lock, after which only "pol" remains
974                          * valid, "vma" is stale.
975                          */
976                         pol_refcount = pol;
977                         vma = NULL;
978                         mpol_get(pol);
979                         mmap_read_unlock(mm);
980                         err = lookup_node(mm, addr);
981                         if (err < 0)
982                                 goto out;
983                         *policy = err;
984                 } else if (pol == current->mempolicy &&
985                                 pol->mode == MPOL_INTERLEAVE) {
986                         *policy = next_node_in(current->il_prev, pol->nodes);
987                 } else {
988                         err = -EINVAL;
989                         goto out;
990                 }
991         } else {
992                 *policy = pol == &default_policy ? MPOL_DEFAULT :
993                                                 pol->mode;
994                 /*
995                  * Internal mempolicy flags must be masked off before exposing
996                  * the policy to userspace.
997                  */
998                 *policy |= (pol->flags & MPOL_MODE_FLAGS);
999         }
1000
1001         err = 0;
1002         if (nmask) {
1003                 if (mpol_store_user_nodemask(pol)) {
1004                         *nmask = pol->w.user_nodemask;
1005                 } else {
1006                         task_lock(current);
1007                         get_policy_nodemask(pol, nmask);
1008                         task_unlock(current);
1009                 }
1010         }
1011
1012  out:
1013         mpol_cond_put(pol);
1014         if (vma)
1015                 mmap_read_unlock(mm);
1016         if (pol_refcount)
1017                 mpol_put(pol_refcount);
1018         return err;
1019 }
1020
1021 #ifdef CONFIG_MIGRATION
1022 static int migrate_folio_add(struct folio *folio, struct list_head *foliolist,
1023                                 unsigned long flags)
1024 {
1025         /*
1026          * We try to migrate only unshared folios. If it is shared it
1027          * is likely not worth migrating.
1028          *
1029          * To check if the folio is shared, ideally we want to make sure
1030          * every page is mapped to the same process. Doing that is very
1031          * expensive, so check the estimated mapcount of the folio instead.
1032          */
1033         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) || folio_estimated_sharers(folio) == 1) {
1034                 if (folio_isolate_lru(folio)) {
1035                         list_add_tail(&folio->lru, foliolist);
1036                         node_stat_mod_folio(folio,
1037                                 NR_ISOLATED_ANON + folio_is_file_lru(folio),
1038                                 folio_nr_pages(folio));
1039                 } else if (flags & MPOL_MF_STRICT) {
1040                         /*
1041                          * Non-movable folio may reach here.  And, there may be
1042                          * temporary off LRU folios or non-LRU movable folios.
1043                          * Treat them as unmovable folios since they can't be
1044                          * isolated, so they can't be moved at the moment.  It
1045                          * should return -EIO for this case too.
1046                          */
1047                         return -EIO;
1048                 }
1049         }
1050
1051         return 0;
1052 }
1053
1054 /*
1055  * Migrate pages from one node to a target node.
1056  * Returns error or the number of pages not migrated.
1057  */
1058 static int migrate_to_node(struct mm_struct *mm, int source, int dest,
1059                            int flags)
1060 {
1061         nodemask_t nmask;
1062         struct vm_area_struct *vma;
1063         LIST_HEAD(pagelist);
1064         int err = 0;
1065         struct migration_target_control mtc = {
1066                 .nid = dest,
1067                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_THISNODE,
1068         };
1069
1070         nodes_clear(nmask);
1071         node_set(source, nmask);
1072
1073         /*
1074          * This does not "check" the range but isolates all pages that
1075          * need migration.  Between passing in the full user address
1076          * space range and MPOL_MF_DISCONTIG_OK, this call can not fail.
1077          */
1078         vma = find_vma(mm, 0);
1079         VM_BUG_ON(!(flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)));
1080         queue_pages_range(mm, vma->vm_start, mm->task_size, &nmask,
1081                         flags | MPOL_MF_DISCONTIG_OK, &pagelist);
1082
1083         if (!list_empty(&pagelist)) {
1084                 err = migrate_pages(&pagelist, alloc_migration_target, NULL,
1085                                 (unsigned long)&mtc, MIGRATE_SYNC, MR_SYSCALL, NULL);
1086                 if (err)
1087                         putback_movable_pages(&pagelist);
1088         }
1089
1090         return err;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * Move pages between the two nodesets so as to preserve the physical
1095  * layout as much as possible.
1096  *
1097  * Returns the number of page that could not be moved.
1098  */
1099 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *from,
1100                      const nodemask_t *to, int flags)
1101 {
1102         int busy = 0;
1103         int err = 0;
1104         nodemask_t tmp;
1105
1106         lru_cache_disable();
1107
1108         mmap_read_lock(mm);
1109
1110         /*
1111          * Find a 'source' bit set in 'tmp' whose corresponding 'dest'
1112          * bit in 'to' is not also set in 'tmp'.  Clear the found 'source'
1113          * bit in 'tmp', and return that <source, dest> pair for migration.
1114          * The pair of nodemasks 'to' and 'from' define the map.
1115          *
1116          * If no pair of bits is found that way, fallback to picking some
1117          * pair of 'source' and 'dest' bits that are not the same.  If the
1118          * 'source' and 'dest' bits are the same, this represents a node
1119          * that will be migrating to itself, so no pages need move.
1120          *
1121          * If no bits are left in 'tmp', or if all remaining bits left
1122          * in 'tmp' correspond to the same bit in 'to', return false
1123          * (nothing left to migrate).
1124          *
1125          * This lets us pick a pair of nodes to migrate between, such that
1126          * if possible the dest node is not already occupied by some other
1127          * source node, minimizing the risk of overloading the memory on a
1128          * node that would happen if we migrated incoming memory to a node
1129          * before migrating outgoing memory source that same node.
1130          *
1131          * A single scan of tmp is sufficient.  As we go, we remember the
1132          * most recent <s, d> pair that moved (s != d).  If we find a pair
1133          * that not only moved, but what's better, moved to an empty slot
1134          * (d is not set in tmp), then we break out then, with that pair.
1135          * Otherwise when we finish scanning from_tmp, we at least have the
1136          * most recent <s, d> pair that moved.  If we get all the way through
1137          * the scan of tmp without finding any node that moved, much less
1138          * moved to an empty node, then there is nothing left worth migrating.
1139          */
1140
1141         tmp = *from;
1142         while (!nodes_empty(tmp)) {
1143                 int s, d;
1144                 int source = NUMA_NO_NODE;
1145                 int dest = 0;
1146
1147                 for_each_node_mask(s, tmp) {
1148
1149                         /*
1150                          * do_migrate_pages() tries to maintain the relative
1151                          * node relationship of the pages established between
1152                          * threads and memory areas.
1153                          *
1154                          * However if the number of source nodes is not equal to
1155                          * the number of destination nodes we can not preserve
1156                          * this node relative relationship.  In that case, skip
1157                          * copying memory from a node that is in the destination
1158                          * mask.
1159                          *
1160                          * Example: [2,3,4] -> [3,4,5] moves everything.
1161                          *          [0-7] - > [3,4,5] moves only 0,1,2,6,7.
1162                          */
1163
1164                         if ((nodes_weight(*from) != nodes_weight(*to)) &&
1165                                                 (node_isset(s, *to)))
1166                                 continue;
1167
1168                         d = node_remap(s, *from, *to);
1169                         if (s == d)
1170                                 continue;
1171
1172                         source = s;     /* Node moved. Memorize */
1173                         dest = d;
1174
1175                         /* dest not in remaining from nodes? */
1176                         if (!node_isset(dest, tmp))
1177                                 break;
1178                 }
1179                 if (source == NUMA_NO_NODE)
1180                         break;
1181
1182                 node_clear(source, tmp);
1183                 err = migrate_to_node(mm, source, dest, flags);
1184                 if (err > 0)
1185                         busy += err;
1186                 if (err < 0)
1187                         break;
1188         }
1189         mmap_read_unlock(mm);
1190
1191         lru_cache_enable();
1192         if (err < 0)
1193                 return err;
1194         return busy;
1195
1196 }
1197
1198 /*
1199  * Allocate a new page for page migration based on vma policy.
1200  * Start by assuming the page is mapped by the same vma as contains @start.
1201  * Search forward from there, if not.  N.B., this assumes that the
1202  * list of pages handed to migrate_pages()--which is how we get here--
1203  * is in virtual address order.
1204  */
1205 static struct folio *new_folio(struct folio *src, unsigned long start)
1206 {
1207         struct vm_area_struct *vma;
1208         unsigned long address;
1209         VMA_ITERATOR(vmi, current->mm, start);
1210         gfp_t gfp = GFP_HIGHUSER_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL;
1211
1212         for_each_vma(vmi, vma) {
1213                 address = page_address_in_vma(&src->page, vma);
1214                 if (address != -EFAULT)
1215                         break;
1216         }
1217
1218         if (folio_test_hugetlb(src)) {
1219                 return alloc_hugetlb_folio_vma(folio_hstate(src),
1220                                 vma, address);
1221         }
1222
1223         if (folio_test_large(src))
1224                 gfp = GFP_TRANSHUGE;
1225
1226         /*
1227          * if !vma, vma_alloc_folio() will use task or system default policy
1228          */
1229         return vma_alloc_folio(gfp, folio_order(src), vma, address,
1230                         folio_test_large(src));
1231 }
1232 #else
1233
1234 static int migrate_folio_add(struct folio *folio, struct list_head *foliolist,
1235                                 unsigned long flags)
1236 {
1237         return -EIO;
1238 }
1239
1240 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *from,
1241                      const nodemask_t *to, int flags)
1242 {
1243         return -ENOSYS;
1244 }
1245
1246 static struct folio *new_folio(struct folio *src, unsigned long start)
1247 {
1248         return NULL;
1249 }
1250 #endif
1251
1252 static long do_mbind(unsigned long start, unsigned long len,
1253                      unsigned short mode, unsigned short mode_flags,
1254                      nodemask_t *nmask, unsigned long flags)
1255 {
1256         struct mm_struct *mm = current->mm;
1257         struct vm_area_struct *vma, *prev;
1258         struct vma_iterator vmi;
1259         struct mempolicy *new;
1260         unsigned long end;
1261         int err;
1262         int ret;
1263         LIST_HEAD(pagelist);
1264
1265         if (flags & ~(unsigned long)MPOL_MF_VALID)
1266                 return -EINVAL;
1267         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1268                 return -EPERM;
1269
1270         if (start & ~PAGE_MASK)
1271                 return -EINVAL;
1272
1273         if (mode == MPOL_DEFAULT)
1274                 flags &= ~MPOL_MF_STRICT;
1275
1276         len = PAGE_ALIGN(len);
1277         end = start + len;
1278
1279         if (end < start)
1280                 return -EINVAL;
1281         if (end == start)
1282                 return 0;
1283
1284         new = mpol_new(mode, mode_flags, nmask);
1285         if (IS_ERR(new))
1286                 return PTR_ERR(new);
1287
1288         if (flags & MPOL_MF_LAZY)
1289                 new->flags |= MPOL_F_MOF;
1290
1291         /*
1292          * If we are using the default policy then operation
1293          * on discontinuous address spaces is okay after all
1294          */
1295         if (!new)
1296                 flags |= MPOL_MF_DISCONTIG_OK;
1297
1298         pr_debug("mbind %lx-%lx mode:%d flags:%d nodes:%lx\n",
1299                  start, start + len, mode, mode_flags,
1300                  nmask ? nodes_addr(*nmask)[0] : NUMA_NO_NODE);
1301
1302         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) {
1303
1304                 lru_cache_disable();
1305         }
1306         {
1307                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1308                 if (scratch) {
1309                         mmap_write_lock(mm);
1310                         err = mpol_set_nodemask(new, nmask, scratch);
1311                         if (err)
1312                                 mmap_write_unlock(mm);
1313                 } else
1314                         err = -ENOMEM;
1315                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1316         }
1317         if (err)
1318                 goto mpol_out;
1319
1320         /*
1321          * Lock the VMAs before scanning for pages to migrate, to ensure we don't
1322          * miss a concurrently inserted page.
1323          */
1324         vma_iter_init(&vmi, mm, start);
1325         for_each_vma_range(vmi, vma, end)
1326                 vma_start_write(vma);
1327
1328         ret = queue_pages_range(mm, start, end, nmask,
1329                           flags | MPOL_MF_INVERT, &pagelist);
1330
1331         if (ret < 0) {
1332                 err = ret;
1333                 goto up_out;
1334         }
1335
1336         vma_iter_init(&vmi, mm, start);
1337         prev = vma_prev(&vmi);
1338         for_each_vma_range(vmi, vma, end) {
1339                 err = mbind_range(&vmi, vma, &prev, start, end, new);
1340                 if (err)
1341                         break;
1342         }
1343
1344         if (!err) {
1345                 int nr_failed = 0;
1346
1347                 if (!list_empty(&pagelist)) {
1348                         WARN_ON_ONCE(flags & MPOL_MF_LAZY);
1349                         nr_failed = migrate_pages(&pagelist, new_folio, NULL,
1350                                 start, MIGRATE_SYNC, MR_MEMPOLICY_MBIND, NULL);
1351                         if (nr_failed)
1352                                 putback_movable_pages(&pagelist);
1353                 }
1354
1355                 if ((ret > 0) || (nr_failed && (flags & MPOL_MF_STRICT)))
1356                         err = -EIO;
1357         } else {
1358 up_out:
1359                 if (!list_empty(&pagelist))
1360                         putback_movable_pages(&pagelist);
1361         }
1362
1363         mmap_write_unlock(mm);
1364 mpol_out:
1365         mpol_put(new);
1366         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL))
1367                 lru_cache_enable();
1368         return err;
1369 }
1370
1371 /*
1372  * User space interface with variable sized bitmaps for nodelists.
1373  */
1374 static int get_bitmap(unsigned long *mask, const unsigned long __user *nmask,
1375                       unsigned long maxnode)
1376 {
1377         unsigned long nlongs = BITS_TO_LONGS(maxnode);
1378         int ret;
1379
1380         if (in_compat_syscall())
1381                 ret = compat_get_bitmap(mask,
1382                                         (const compat_ulong_t __user *)nmask,
1383                                         maxnode);
1384         else
1385                 ret = copy_from_user(mask, nmask,
1386                                      nlongs * sizeof(unsigned long));
1387
1388         if (ret)
1389                 return -EFAULT;
1390
1391         if (maxnode % BITS_PER_LONG)
1392                 mask[nlongs - 1] &= (1UL << (maxnode % BITS_PER_LONG)) - 1;
1393
1394         return 0;
1395 }
1396
1397 /* Copy a node mask from user space. */
1398 static int get_nodes(nodemask_t *nodes, const unsigned long __user *nmask,
1399                      unsigned long maxnode)
1400 {
1401         --maxnode;
1402         nodes_clear(*nodes);
1403         if (maxnode == 0 || !nmask)
1404                 return 0;
1405         if (maxnode > PAGE_SIZE*BITS_PER_BYTE)
1406                 return -EINVAL;
1407
1408         /*
1409          * When the user specified more nodes than supported just check
1410          * if the non supported part is all zero, one word at a time,
1411          * starting at the end.
1412          */
1413         while (maxnode > MAX_NUMNODES) {
1414                 unsigned long bits = min_t(unsigned long, maxnode, BITS_PER_LONG);
1415                 unsigned long t;
1416
1417                 if (get_bitmap(&t, &nmask[(maxnode - 1) / BITS_PER_LONG], bits))
1418                         return -EFAULT;
1419
1420                 if (maxnode - bits >= MAX_NUMNODES) {
1421                         maxnode -= bits;
1422                 } else {
1423                         maxnode = MAX_NUMNODES;
1424                         t &= ~((1UL << (MAX_NUMNODES % BITS_PER_LONG)) - 1);
1425                 }
1426                 if (t)
1427                         return -EINVAL;
1428         }
1429
1430         return get_bitmap(nodes_addr(*nodes), nmask, maxnode);
1431 }
1432
1433 /* Copy a kernel node mask to user space */
1434 static int copy_nodes_to_user(unsigned long __user *mask, unsigned long maxnode,
1435                               nodemask_t *nodes)
1436 {
1437         unsigned long copy = ALIGN(maxnode-1, 64) / 8;
1438         unsigned int nbytes = BITS_TO_LONGS(nr_node_ids) * sizeof(long);
1439         bool compat = in_compat_syscall();
1440
1441         if (compat)
1442                 nbytes = BITS_TO_COMPAT_LONGS(nr_node_ids) * sizeof(compat_long_t);
1443
1444         if (copy > nbytes) {
1445                 if (copy > PAGE_SIZE)
1446                         return -EINVAL;
1447                 if (clear_user((char __user *)mask + nbytes, copy - nbytes))
1448                         return -EFAULT;
1449                 copy = nbytes;
1450                 maxnode = nr_node_ids;
1451         }
1452
1453         if (compat)
1454                 return compat_put_bitmap((compat_ulong_t __user *)mask,
1455                                          nodes_addr(*nodes), maxnode);
1456
1457         return copy_to_user(mask, nodes_addr(*nodes), copy) ? -EFAULT : 0;
1458 }
1459
1460 /* Basic parameter sanity check used by both mbind() and set_mempolicy() */
1461 static inline int sanitize_mpol_flags(int *mode, unsigned short *flags)
1462 {
1463         *flags = *mode & MPOL_MODE_FLAGS;
1464         *mode &= ~MPOL_MODE_FLAGS;
1465
1466         if ((unsigned int)(*mode) >=  MPOL_MAX)
1467                 return -EINVAL;
1468         if ((*flags & MPOL_F_STATIC_NODES) && (*flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
1469                 return -EINVAL;
1470         if (*flags & MPOL_F_NUMA_BALANCING) {
1471                 if (*mode != MPOL_BIND)
1472                         return -EINVAL;
1473                 *flags |= (MPOL_F_MOF | MPOL_F_MORON);
1474         }
1475         return 0;
1476 }
1477
1478 static long kernel_mbind(unsigned long start, unsigned long len,
1479                          unsigned long mode, const unsigned long __user *nmask,
1480                          unsigned long maxnode, unsigned int flags)
1481 {
1482         unsigned short mode_flags;
1483         nodemask_t nodes;
1484         int lmode = mode;
1485         int err;
1486
1487         start = untagged_addr(start);
1488         err = sanitize_mpol_flags(&lmode, &mode_flags);
1489         if (err)
1490                 return err;
1491
1492         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1493         if (err)
1494                 return err;
1495
1496         return do_mbind(start, len, lmode, mode_flags, &nodes, flags);
1497 }
1498
1499 SYSCALL_DEFINE4(set_mempolicy_home_node, unsigned long, start, unsigned long, len,
1500                 unsigned long, home_node, unsigned long, flags)
1501 {
1502         struct mm_struct *mm = current->mm;
1503         struct vm_area_struct *vma, *prev;
1504         struct mempolicy *new, *old;
1505         unsigned long end;
1506         int err = -ENOENT;
1507         VMA_ITERATOR(vmi, mm, start);
1508
1509         start = untagged_addr(start);
1510         if (start & ~PAGE_MASK)
1511                 return -EINVAL;
1512         /*
1513          * flags is used for future extension if any.
1514          */
1515         if (flags != 0)
1516                 return -EINVAL;
1517
1518         /*
1519          * Check home_node is online to avoid accessing uninitialized
1520          * NODE_DATA.
1521          */
1522         if (home_node >= MAX_NUMNODES || !node_online(home_node))
1523                 return -EINVAL;
1524
1525         len = PAGE_ALIGN(len);
1526         end = start + len;
1527
1528         if (end < start)
1529                 return -EINVAL;
1530         if (end == start)
1531                 return 0;
1532         mmap_write_lock(mm);
1533         prev = vma_prev(&vmi);
1534         for_each_vma_range(vmi, vma, end) {
1535                 /*
1536                  * If any vma in the range got policy other than MPOL_BIND
1537                  * or MPOL_PREFERRED_MANY we return error. We don't reset
1538                  * the home node for vmas we already updated before.
1539                  */
1540                 old = vma_policy(vma);
1541                 if (!old)
1542                         continue;
1543                 if (old->mode != MPOL_BIND && old->mode != MPOL_PREFERRED_MANY) {
1544                         err = -EOPNOTSUPP;
1545                         break;
1546                 }
1547                 new = mpol_dup(old);
1548                 if (IS_ERR(new)) {
1549                         err = PTR_ERR(new);
1550                         break;
1551                 }
1552
1553                 vma_start_write(vma);
1554                 new->home_node = home_node;
1555                 err = mbind_range(&vmi, vma, &prev, start, end, new);
1556                 mpol_put(new);
1557                 if (err)
1558                         break;
1559         }
1560         mmap_write_unlock(mm);
1561         return err;
1562 }
1563
1564 SYSCALL_DEFINE6(mbind, unsigned long, start, unsigned long, len,
1565                 unsigned long, mode, const unsigned long __user *, nmask,
1566                 unsigned long, maxnode, unsigned int, flags)
1567 {
1568         return kernel_mbind(start, len, mode, nmask, maxnode, flags);
1569 }
1570
1571 /* Set the process memory policy */
1572 static long kernel_set_mempolicy(int mode, const unsigned long __user *nmask,
1573                                  unsigned long maxnode)
1574 {
1575         unsigned short mode_flags;
1576         nodemask_t nodes;
1577         int lmode = mode;
1578         int err;
1579
1580         err = sanitize_mpol_flags(&lmode, &mode_flags);
1581         if (err)
1582                 return err;
1583
1584         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1585         if (err)
1586                 return err;
1587
1588         return do_set_mempolicy(lmode, mode_flags, &nodes);
1589 }
1590
1591 SYSCALL_DEFINE3(set_mempolicy, int, mode, const unsigned long __user *, nmask,
1592                 unsigned long, maxnode)
1593 {
1594         return kernel_set_mempolicy(mode, nmask, maxnode);
1595 }
1596
1597 static int kernel_migrate_pages(pid_t pid, unsigned long maxnode,
1598                                 const unsigned long __user *old_nodes,
1599                                 const unsigned long __user *new_nodes)
1600 {
1601         struct mm_struct *mm = NULL;
1602         struct task_struct *task;
1603         nodemask_t task_nodes;
1604         int err;
1605         nodemask_t *old;
1606         nodemask_t *new;
1607         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1608
1609         if (!scratch)
1610                 return -ENOMEM;
1611
1612         old = &scratch->mask1;
1613         new = &scratch->mask2;
1614
1615         err = get_nodes(old, old_nodes, maxnode);
1616         if (err)
1617                 goto out;
1618
1619         err = get_nodes(new, new_nodes, maxnode);
1620         if (err)
1621                 goto out;
1622
1623         /* Find the mm_struct */
1624         rcu_read_lock();
1625         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1626         if (!task) {
1627                 rcu_read_unlock();
1628                 err = -ESRCH;
1629                 goto out;
1630         }
1631         get_task_struct(task);
1632
1633         err = -EINVAL;
1634
1635         /*
1636          * Check if this process has the right to modify the specified process.
1637          * Use the regular "ptrace_may_access()" checks.
1638          */
1639         if (!ptrace_may_access(task, PTRACE_MODE_READ_REALCREDS)) {
1640                 rcu_read_unlock();
1641                 err = -EPERM;
1642                 goto out_put;
1643         }
1644         rcu_read_unlock();
1645
1646         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1647         /* Is the user allowed to access the target nodes? */
1648         if (!nodes_subset(*new, task_nodes) && !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1649                 err = -EPERM;
1650                 goto out_put;
1651         }
1652
1653         task_nodes = cpuset_mems_allowed(current);
1654         nodes_and(*new, *new, task_nodes);
1655         if (nodes_empty(*new))
1656                 goto out_put;
1657
1658         err = security_task_movememory(task);
1659         if (err)
1660                 goto out_put;
1661
1662         mm = get_task_mm(task);
1663         put_task_struct(task);
1664
1665         if (!mm) {
1666                 err = -EINVAL;
1667                 goto out;
1668         }
1669
1670         err = do_migrate_pages(mm, old, new,
1671                 capable(CAP_SYS_NICE) ? MPOL_MF_MOVE_ALL : MPOL_MF_MOVE);
1672
1673         mmput(mm);
1674 out:
1675         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1676
1677         return err;
1678
1679 out_put:
1680         put_task_struct(task);
1681         goto out;
1682
1683 }
1684
1685 SYSCALL_DEFINE4(migrate_pages, pid_t, pid, unsigned long, maxnode,
1686                 const unsigned long __user *, old_nodes,
1687                 const unsigned long __user *, new_nodes)
1688 {
1689         return kernel_migrate_pages(pid, maxnode, old_nodes, new_nodes);
1690 }
1691
1692
1693 /* Retrieve NUMA policy */
1694 static int kernel_get_mempolicy(int __user *policy,
1695                                 unsigned long __user *nmask,
1696                                 unsigned long maxnode,
1697                                 unsigned long addr,
1698                                 unsigned long flags)
1699 {
1700         int err;
1701         int pval;
1702         nodemask_t nodes;
1703
1704         if (nmask != NULL && maxnode < nr_node_ids)
1705                 return -EINVAL;
1706
1707         addr = untagged_addr(addr);
1708
1709         err = do_get_mempolicy(&pval, &nodes, addr, flags);
1710
1711         if (err)
1712                 return err;
1713
1714         if (policy && put_user(pval, policy))
1715                 return -EFAULT;
1716
1717         if (nmask)
1718                 err = copy_nodes_to_user(nmask, maxnode, &nodes);
1719
1720         return err;
1721 }
1722
1723 SYSCALL_DEFINE5(get_mempolicy, int __user *, policy,
1724                 unsigned long __user *, nmask, unsigned long, maxnode,
1725                 unsigned long, addr, unsigned long, flags)
1726 {
1727         return kernel_get_mempolicy(policy, nmask, maxnode, addr, flags);
1728 }
1729
1730 bool vma_migratable(struct vm_area_struct *vma)
1731 {
1732         if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
1733                 return false;
1734
1735         /*
1736          * DAX device mappings require predictable access latency, so avoid
1737          * incurring periodic faults.
1738          */
1739         if (vma_is_dax(vma))
1740                 return false;
1741
1742         if (is_vm_hugetlb_page(vma) &&
1743                 !hugepage_migration_supported(hstate_vma(vma)))
1744                 return false;
1745
1746         /*
1747          * Migration allocates pages in the highest zone. If we cannot
1748          * do so then migration (at least from node to node) is not
1749          * possible.
1750          */
1751         if (vma->vm_file &&
1752                 gfp_zone(mapping_gfp_mask(vma->vm_file->f_mapping))
1753                         < policy_zone)
1754                 return false;
1755         return true;
1756 }
1757
1758 struct mempolicy *__get_vma_policy(struct vm_area_struct *vma,
1759                                                 unsigned long addr)
1760 {
1761         struct mempolicy *pol = NULL;
1762
1763         if (vma) {
1764                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy) {
1765                         pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, addr);
1766                 } else if (vma->vm_policy) {
1767                         pol = vma->vm_policy;
1768
1769                         /*
1770                          * shmem_alloc_page() passes MPOL_F_SHARED policy with
1771                          * a pseudo vma whose vma->vm_ops=NULL. Take a reference
1772                          * count on these policies which will be dropped by
1773                          * mpol_cond_put() later
1774                          */
1775                         if (mpol_needs_cond_ref(pol))
1776                                 mpol_get(pol);
1777                 }
1778         }
1779
1780         return pol;
1781 }
1782
1783 /*
1784  * get_vma_policy(@vma, @addr)
1785  * @vma: virtual memory area whose policy is sought
1786  * @addr: address in @vma for shared policy lookup
1787  *
1788  * Returns effective policy for a VMA at specified address.
1789  * Falls back to current->mempolicy or system default policy, as necessary.
1790  * Shared policies [those marked as MPOL_F_SHARED] require an extra reference
1791  * count--added by the get_policy() vm_op, as appropriate--to protect against
1792  * freeing by another task.  It is the caller's responsibility to free the
1793  * extra reference for shared policies.
1794  */
1795 static struct mempolicy *get_vma_policy(struct vm_area_struct *vma,
1796                                                 unsigned long addr)
1797 {
1798         struct mempolicy *pol = __get_vma_policy(vma, addr);
1799
1800         if (!pol)
1801                 pol = get_task_policy(current);
1802
1803         return pol;
1804 }
1805
1806 bool vma_policy_mof(struct vm_area_struct *vma)
1807 {
1808         struct mempolicy *pol;
1809
1810         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy) {
1811                 bool ret = false;
1812
1813                 pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, vma->vm_start);
1814                 if (pol && (pol->flags & MPOL_F_MOF))
1815                         ret = true;
1816                 mpol_cond_put(pol);
1817
1818                 return ret;
1819         }
1820
1821         pol = vma->vm_policy;
1822         if (!pol)
1823                 pol = get_task_policy(current);
1824
1825         return pol->flags & MPOL_F_MOF;
1826 }
1827
1828 bool apply_policy_zone(struct mempolicy *policy, enum zone_type zone)
1829 {
1830         enum zone_type dynamic_policy_zone = policy_zone;
1831
1832         BUG_ON(dynamic_policy_zone == ZONE_MOVABLE);
1833
1834         /*
1835          * if policy->nodes has movable memory only,
1836          * we apply policy when gfp_zone(gfp) = ZONE_MOVABLE only.
1837          *
1838          * policy->nodes is intersect with node_states[N_MEMORY].
1839          * so if the following test fails, it implies
1840          * policy->nodes has movable memory only.
1841          */
1842         if (!nodes_intersects(policy->nodes, node_states[N_HIGH_MEMORY]))
1843                 dynamic_policy_zone = ZONE_MOVABLE;
1844
1845         return zone >= dynamic_policy_zone;
1846 }
1847
1848 /*
1849  * Return a nodemask representing a mempolicy for filtering nodes for
1850  * page allocation
1851  */
1852 nodemask_t *policy_nodemask(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy)
1853 {
1854         int mode = policy->mode;
1855
1856         /* Lower zones don't get a nodemask applied for MPOL_BIND */
1857         if (unlikely(mode == MPOL_BIND) &&
1858                 apply_policy_zone(policy, gfp_zone(gfp)) &&
1859                 cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(&policy->nodes))
1860                 return &policy->nodes;
1861
1862         if (mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
1863                 return &policy->nodes;
1864
1865         return NULL;
1866 }
1867
1868 /*
1869  * Return the  preferred node id for 'prefer' mempolicy, and return
1870  * the given id for all other policies.
1871  *
1872  * policy_node() is always coupled with policy_nodemask(), which
1873  * secures the nodemask limit for 'bind' and 'prefer-many' policy.
1874  */
1875 static int policy_node(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy, int nd)
1876 {
1877         if (policy->mode == MPOL_PREFERRED) {
1878                 nd = first_node(policy->nodes);
1879         } else {
1880                 /*
1881                  * __GFP_THISNODE shouldn't even be used with the bind policy
1882                  * because we might easily break the expectation to stay on the
1883                  * requested node and not break the policy.
1884                  */
1885                 WARN_ON_ONCE(policy->mode == MPOL_BIND && (gfp & __GFP_THISNODE));
1886         }
1887
1888         if ((policy->mode == MPOL_BIND ||
1889              policy->mode == MPOL_PREFERRED_MANY) &&
1890             policy->home_node != NUMA_NO_NODE)
1891                 return policy->home_node;
1892
1893         return nd;
1894 }
1895
1896 /* Do dynamic interleaving for a process */
1897 static unsigned interleave_nodes(struct mempolicy *policy)
1898 {
1899         unsigned next;
1900         struct task_struct *me = current;
1901
1902         next = next_node_in(me->il_prev, policy->nodes);
1903         if (next < MAX_NUMNODES)
1904                 me->il_prev = next;
1905         return next;
1906 }
1907
1908 /*
1909  * Depending on the memory policy provide a node from which to allocate the
1910  * next slab entry.
1911  */
1912 unsigned int mempolicy_slab_node(void)
1913 {
1914         struct mempolicy *policy;
1915         int node = numa_mem_id();
1916
1917         if (!in_task())
1918                 return node;
1919
1920         policy = current->mempolicy;
1921         if (!policy)
1922                 return node;
1923
1924         switch (policy->mode) {
1925         case MPOL_PREFERRED:
1926                 return first_node(policy->nodes);
1927
1928         case MPOL_INTERLEAVE:
1929                 return interleave_nodes(policy);
1930
1931         case MPOL_BIND:
1932         case MPOL_PREFERRED_MANY:
1933         {
1934                 struct zoneref *z;
1935
1936                 /*
1937                  * Follow bind policy behavior and start allocation at the
1938                  * first node.
1939                  */
1940                 struct zonelist *zonelist;
1941                 enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(GFP_KERNEL);
1942                 zonelist = &NODE_DATA(node)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
1943                 z = first_zones_zonelist(zonelist, highest_zoneidx,
1944                                                         &policy->nodes);
1945                 return z->zone ? zone_to_nid(z->zone) : node;
1946         }
1947         case MPOL_LOCAL:
1948                 return node;
1949
1950         default:
1951                 BUG();
1952         }
1953 }
1954
1955 /*
1956  * Do static interleaving for a VMA with known offset @n.  Returns the n'th
1957  * node in pol->nodes (starting from n=0), wrapping around if n exceeds the
1958  * number of present nodes.
1959  */
1960 static unsigned offset_il_node(struct mempolicy *pol, unsigned long n)
1961 {
1962         nodemask_t nodemask = pol->nodes;
1963         unsigned int target, nnodes;
1964         int i;
1965         int nid;
1966         /*
1967          * The barrier will stabilize the nodemask in a register or on
1968          * the stack so that it will stop changing under the code.
1969          *
1970          * Between first_node() and next_node(), pol->nodes could be changed
1971          * by other threads. So we put pol->nodes in a local stack.
1972          */
1973         barrier();
1974
1975         nnodes = nodes_weight(nodemask);
1976         if (!nnodes)
1977                 return numa_node_id();
1978         target = (unsigned int)n % nnodes;
1979         nid = first_node(nodemask);
1980         for (i = 0; i < target; i++)
1981                 nid = next_node(nid, nodemask);
1982         return nid;
1983 }
1984
1985 /* Determine a node number for interleave */
1986 static inline unsigned interleave_nid(struct mempolicy *pol,
1987                  struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, int shift)
1988 {
1989         if (vma) {
1990                 unsigned long off;
1991
1992                 /*
1993                  * for small pages, there is no difference between
1994                  * shift and PAGE_SHIFT, so the bit-shift is safe.
1995                  * for huge pages, since vm_pgoff is in units of small
1996                  * pages, we need to shift off the always 0 bits to get
1997                  * a useful offset.
1998                  */
1999                 BUG_ON(shift < PAGE_SHIFT);
2000                 off = vma->vm_pgoff >> (shift - PAGE_SHIFT);
2001                 off += (addr - vma->vm_start) >> shift;
2002                 return offset_il_node(pol, off);
2003         } else
2004                 return interleave_nodes(pol);
2005 }
2006
2007 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
2008 /*
2009  * huge_node(@vma, @addr, @gfp_flags, @mpol)
2010  * @vma: virtual memory area whose policy is sought
2011  * @addr: address in @vma for shared policy lookup and interleave policy
2012  * @gfp_flags: for requested zone
2013  * @mpol: pointer to mempolicy pointer for reference counted mempolicy
2014  * @nodemask: pointer to nodemask pointer for 'bind' and 'prefer-many' policy
2015  *
2016  * Returns a nid suitable for a huge page allocation and a pointer
2017  * to the struct mempolicy for conditional unref after allocation.
2018  * If the effective policy is 'bind' or 'prefer-many', returns a pointer
2019  * to the mempolicy's @nodemask for filtering the zonelist.
2020  *
2021  * Must be protected by read_mems_allowed_begin()
2022  */
2023 int huge_node(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, gfp_t gfp_flags,
2024                                 struct mempolicy **mpol, nodemask_t **nodemask)
2025 {
2026         int nid;
2027         int mode;
2028
2029         *mpol = get_vma_policy(vma, addr);
2030         *nodemask = NULL;
2031         mode = (*mpol)->mode;
2032
2033         if (unlikely(mode == MPOL_INTERLEAVE)) {
2034                 nid = interleave_nid(*mpol, vma, addr,
2035                                         huge_page_shift(hstate_vma(vma)));
2036         } else {
2037                 nid = policy_node(gfp_flags, *mpol, numa_node_id());
2038                 if (mode == MPOL_BIND || mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
2039                         *nodemask = &(*mpol)->nodes;
2040         }
2041         return nid;
2042 }
2043
2044 /*
2045  * init_nodemask_of_mempolicy
2046  *
2047  * If the current task's mempolicy is "default" [NULL], return 'false'
2048  * to indicate default policy.  Otherwise, extract the policy nodemask
2049  * for 'bind' or 'interleave' policy into the argument nodemask, or
2050  * initialize the argument nodemask to contain the single node for
2051  * 'preferred' or 'local' policy and return 'true' to indicate presence
2052  * of non-default mempolicy.
2053  *
2054  * We don't bother with reference counting the mempolicy [mpol_get/put]
2055  * because the current task is examining it's own mempolicy and a task's
2056  * mempolicy is only ever changed by the task itself.
2057  *
2058  * N.B., it is the caller's responsibility to free a returned nodemask.
2059  */
2060 bool init_nodemask_of_mempolicy(nodemask_t *mask)
2061 {
2062         struct mempolicy *mempolicy;
2063
2064         if (!(mask && current->mempolicy))
2065                 return false;
2066
2067         task_lock(current);
2068         mempolicy = current->mempolicy;
2069         switch (mempolicy->mode) {
2070         case MPOL_PREFERRED:
2071         case MPOL_PREFERRED_MANY:
2072         case MPOL_BIND:
2073         case MPOL_INTERLEAVE:
2074                 *mask = mempolicy->nodes;
2075                 break;
2076
2077         case MPOL_LOCAL:
2078                 init_nodemask_of_node(mask, numa_node_id());
2079                 break;
2080
2081         default:
2082                 BUG();
2083         }
2084         task_unlock(current);
2085
2086         return true;
2087 }
2088 #endif
2089
2090 /*
2091  * mempolicy_in_oom_domain
2092  *
2093  * If tsk's mempolicy is "bind", check for intersection between mask and
2094  * the policy nodemask. Otherwise, return true for all other policies
2095  * including "interleave", as a tsk with "interleave" policy may have
2096  * memory allocated from all nodes in system.
2097  *
2098  * Takes task_lock(tsk) to prevent freeing of its mempolicy.
2099  */
2100 bool mempolicy_in_oom_domain(struct task_struct *tsk,
2101                                         const nodemask_t *mask)
2102 {
2103         struct mempolicy *mempolicy;
2104         bool ret = true;
2105
2106         if (!mask)
2107                 return ret;
2108
2109         task_lock(tsk);
2110         mempolicy = tsk->mempolicy;
2111         if (mempolicy && mempolicy->mode == MPOL_BIND)
2112                 ret = nodes_intersects(mempolicy->nodes, *mask);
2113         task_unlock(tsk);
2114
2115         return ret;
2116 }
2117
2118 /* Allocate a page in interleaved policy.
2119    Own path because it needs to do special accounting. */
2120 static struct page *alloc_page_interleave(gfp_t gfp, unsigned order,
2121                                         unsigned nid)
2122 {
2123         struct page *page;
2124
2125         page = __alloc_pages(gfp, order, nid, NULL);
2126         /* skip NUMA_INTERLEAVE_HIT counter update if numa stats is disabled */
2127         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
2128                 return page;
2129         if (page && page_to_nid(page) == nid) {
2130                 preempt_disable();
2131                 __count_numa_event(page_zone(page), NUMA_INTERLEAVE_HIT);
2132                 preempt_enable();
2133         }
2134         return page;
2135 }
2136
2137 static struct page *alloc_pages_preferred_many(gfp_t gfp, unsigned int order,
2138                                                 int nid, struct mempolicy *pol)
2139 {
2140         struct page *page;
2141         gfp_t preferred_gfp;
2142
2143         /*
2144          * This is a two pass approach. The first pass will only try the
2145          * preferred nodes but skip the direct reclaim and allow the
2146          * allocation to fail, while the second pass will try all the
2147          * nodes in system.
2148          */
2149         preferred_gfp = gfp | __GFP_NOWARN;
2150         preferred_gfp &= ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_NOFAIL);
2151         page = __alloc_pages(preferred_gfp, order, nid, &pol->nodes);
2152         if (!page)
2153                 page = __alloc_pages(gfp, order, nid, NULL);
2154
2155         return page;
2156 }
2157
2158 /**
2159  * vma_alloc_folio - Allocate a folio for a VMA.
2160  * @gfp: GFP flags.
2161  * @order: Order of the folio.
2162  * @vma: Pointer to VMA or NULL if not available.
2163  * @addr: Virtual address of the allocation.  Must be inside @vma.
2164  * @hugepage: For hugepages try only the preferred node if possible.
2165  *
2166  * Allocate a folio for a specific address in @vma, using the appropriate
2167  * NUMA policy.  When @vma is not NULL the caller must hold the mmap_lock
2168  * of the mm_struct of the VMA to prevent it from going away.  Should be
2169  * used for all allocations for folios that will be mapped into user space.
2170  *
2171  * Return: The folio on success or NULL if allocation fails.
2172  */
2173 struct folio *vma_alloc_folio(gfp_t gfp, int order, struct vm_area_struct *vma,
2174                 unsigned long addr, bool hugepage)
2175 {
2176         struct mempolicy *pol;
2177         int node = numa_node_id();
2178         struct folio *folio;
2179         int preferred_nid;
2180         nodemask_t *nmask;
2181
2182         pol = get_vma_policy(vma, addr);
2183
2184         if (pol->mode == MPOL_INTERLEAVE) {
2185                 struct page *page;
2186                 unsigned nid;
2187
2188                 nid = interleave_nid(pol, vma, addr, PAGE_SHIFT + order);
2189                 mpol_cond_put(pol);
2190                 gfp |= __GFP_COMP;
2191                 page = alloc_page_interleave(gfp, order, nid);
2192                 if (page && order > 1)
2193                         prep_transhuge_page(page);
2194                 folio = (struct folio *)page;
2195                 goto out;
2196         }
2197
2198         if (pol->mode == MPOL_PREFERRED_MANY) {
2199                 struct page *page;
2200
2201                 node = policy_node(gfp, pol, node);
2202                 gfp |= __GFP_COMP;
2203                 page = alloc_pages_preferred_many(gfp, order, node, pol);
2204                 mpol_cond_put(pol);
2205                 if (page && order > 1)
2206                         prep_transhuge_page(page);
2207                 folio = (struct folio *)page;
2208                 goto out;
2209         }
2210
2211         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) && hugepage)) {
2212                 int hpage_node = node;
2213
2214                 /*
2215                  * For hugepage allocation and non-interleave policy which
2216                  * allows the current node (or other explicitly preferred
2217                  * node) we only try to allocate from the current/preferred
2218                  * node and don't fall back to other nodes, as the cost of
2219                  * remote accesses would likely offset THP benefits.
2220                  *
2221                  * If the policy is interleave or does not allow the current
2222                  * node in its nodemask, we allocate the standard way.
2223                  */
2224                 if (pol->mode == MPOL_PREFERRED)
2225                         hpage_node = first_node(pol->nodes);
2226
2227                 nmask = policy_nodemask(gfp, pol);
2228                 if (!nmask || node_isset(hpage_node, *nmask)) {
2229                         mpol_cond_put(pol);
2230                         /*
2231                          * First, try to allocate THP only on local node, but
2232                          * don't reclaim unnecessarily, just compact.
2233                          */
2234                         folio = __folio_alloc_node(gfp | __GFP_THISNODE |
2235                                         __GFP_NORETRY, order, hpage_node);
2236
2237                         /*
2238                          * If hugepage allocations are configured to always
2239                          * synchronous compact or the vma has been madvised
2240                          * to prefer hugepage backing, retry allowing remote
2241                          * memory with both reclaim and compact as well.
2242                          */
2243                         if (!folio && (gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2244                                 folio = __folio_alloc(gfp, order, hpage_node,
2245                                                       nmask);
2246
2247                         goto out;
2248                 }
2249         }
2250
2251         nmask = policy_nodemask(gfp, pol);
2252         preferred_nid = policy_node(gfp, pol, node);
2253         folio = __folio_alloc(gfp, order, preferred_nid, nmask);
2254         mpol_cond_put(pol);
2255 out:
2256         return folio;
2257 }
2258 EXPORT_SYMBOL(vma_alloc_folio);
2259
2260 /**
2261  * alloc_pages - Allocate pages.
2262  * @gfp: GFP flags.
2263  * @order: Power of two of number of pages to allocate.
2264  *
2265  * Allocate 1 << @order contiguous pages.  The physical address of the
2266  * first page is naturally aligned (eg an order-3 allocation will be aligned
2267  * to a multiple of 8 * PAGE_SIZE bytes).  The NUMA policy of the current
2268  * process is honoured when in process context.
2269  *
2270  * Context: Can be called from any context, providing the appropriate GFP
2271  * flags are used.
2272  * Return: The page on success or NULL if allocation fails.
2273  */
2274 struct page *alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned order)
2275 {
2276         struct mempolicy *pol = &default_policy;
2277         struct page *page;
2278
2279         if (!in_interrupt() && !(gfp & __GFP_THISNODE))
2280                 pol = get_task_policy(current);
2281
2282         /*
2283          * No reference counting needed for current->mempolicy
2284          * nor system default_policy
2285          */
2286         if (pol->mode == MPOL_INTERLEAVE)
2287                 page = alloc_page_interleave(gfp, order, interleave_nodes(pol));
2288         else if (pol->mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
2289                 page = alloc_pages_preferred_many(gfp, order,
2290                                   policy_node(gfp, pol, numa_node_id()), pol);
2291         else
2292                 page = __alloc_pages(gfp, order,
2293                                 policy_node(gfp, pol, numa_node_id()),
2294                                 policy_nodemask(gfp, pol));
2295
2296         return page;
2297 }
2298 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages);
2299
2300 struct folio *folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned order)
2301 {
2302         struct page *page = alloc_pages(gfp | __GFP_COMP, order);
2303
2304         if (page && order > 1)
2305                 prep_transhuge_page(page);
2306         return (struct folio *)page;
2307 }
2308 EXPORT_SYMBOL(folio_alloc);
2309
2310 static unsigned long alloc_pages_bulk_array_interleave(gfp_t gfp,
2311                 struct mempolicy *pol, unsigned long nr_pages,
2312                 struct page **page_array)
2313 {
2314         int nodes;
2315         unsigned long nr_pages_per_node;
2316         int delta;
2317         int i;
2318         unsigned long nr_allocated;
2319         unsigned long total_allocated = 0;
2320
2321         nodes = nodes_weight(pol->nodes);
2322         nr_pages_per_node = nr_pages / nodes;
2323         delta = nr_pages - nodes * nr_pages_per_node;
2324
2325         for (i = 0; i < nodes; i++) {
2326                 if (delta) {
2327                         nr_allocated = __alloc_pages_bulk(gfp,
2328                                         interleave_nodes(pol), NULL,
2329                                         nr_pages_per_node + 1, NULL,
2330                                         page_array);
2331                         delta--;
2332                 } else {
2333                         nr_allocated = __alloc_pages_bulk(gfp,
2334                                         interleave_nodes(pol), NULL,
2335                                         nr_pages_per_node, NULL, page_array);
2336                 }
2337
2338                 page_array += nr_allocated;
2339                 total_allocated += nr_allocated;
2340         }
2341
2342         return total_allocated;
2343 }
2344
2345 static unsigned long alloc_pages_bulk_array_preferred_many(gfp_t gfp, int nid,
2346                 struct mempolicy *pol, unsigned long nr_pages,
2347                 struct page **page_array)
2348 {
2349         gfp_t preferred_gfp;
2350         unsigned long nr_allocated = 0;
2351
2352         preferred_gfp = gfp | __GFP_NOWARN;
2353         preferred_gfp &= ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_NOFAIL);
2354
2355         nr_allocated  = __alloc_pages_bulk(preferred_gfp, nid, &pol->nodes,
2356                                            nr_pages, NULL, page_array);
2357
2358         if (nr_allocated < nr_pages)
2359                 nr_allocated += __alloc_pages_bulk(gfp, numa_node_id(), NULL,
2360                                 nr_pages - nr_allocated, NULL,
2361                                 page_array + nr_allocated);
2362         return nr_allocated;
2363 }
2364
2365 /* alloc pages bulk and mempolicy should be considered at the
2366  * same time in some situation such as vmalloc.
2367  *
2368  * It can accelerate memory allocation especially interleaving
2369  * allocate memory.
2370  */
2371 unsigned long alloc_pages_bulk_array_mempolicy(gfp_t gfp,
2372                 unsigned long nr_pages, struct page **page_array)
2373 {
2374         struct mempolicy *pol = &default_policy;
2375
2376         if (!in_interrupt() && !(gfp & __GFP_THISNODE))
2377                 pol = get_task_policy(current);
2378
2379         if (pol->mode == MPOL_INTERLEAVE)
2380                 return alloc_pages_bulk_array_interleave(gfp, pol,
2381                                                          nr_pages, page_array);
2382
2383         if (pol->mode == MPOL_PREFERRED_MANY)
2384                 return alloc_pages_bulk_array_preferred_many(gfp,
2385                                 numa_node_id(), pol, nr_pages, page_array);
2386
2387         return __alloc_pages_bulk(gfp, policy_node(gfp, pol, numa_node_id()),
2388                                   policy_nodemask(gfp, pol), nr_pages, NULL,
2389                                   page_array);
2390 }
2391
2392 int vma_dup_policy(struct vm_area_struct *src, struct vm_area_struct *dst)
2393 {
2394         struct mempolicy *pol = mpol_dup(vma_policy(src));
2395
2396         if (IS_ERR(pol))
2397                 return PTR_ERR(pol);
2398         dst->vm_policy = pol;
2399         return 0;
2400 }
2401
2402 /*
2403  * If mpol_dup() sees current->cpuset == cpuset_being_rebound, then it
2404  * rebinds the mempolicy its copying by calling mpol_rebind_policy()
2405  * with the mems_allowed returned by cpuset_mems_allowed().  This
2406  * keeps mempolicies cpuset relative after its cpuset moves.  See
2407  * further kernel/cpuset.c update_nodemask().
2408  *
2409  * current's mempolicy may be rebinded by the other task(the task that changes
2410  * cpuset's mems), so we needn't do rebind work for current task.
2411  */
2412
2413 /* Slow path of a mempolicy duplicate */
2414 struct mempolicy *__mpol_dup(struct mempolicy *old)
2415 {
2416         struct mempolicy *new = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
2417
2418         if (!new)
2419                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2420
2421         /* task's mempolicy is protected by alloc_lock */
2422         if (old == current->mempolicy) {
2423                 task_lock(current);
2424                 *new = *old;
2425                 task_unlock(current);
2426         } else
2427                 *new = *old;
2428
2429         if (current_cpuset_is_being_rebound()) {
2430                 nodemask_t mems = cpuset_mems_allowed(current);
2431                 mpol_rebind_policy(new, &mems);
2432         }
2433         atomic_set(&new->refcnt, 1);
2434         return new;
2435 }
2436
2437 /* Slow path of a mempolicy comparison */
2438 bool __mpol_equal(struct mempolicy *a, struct mempolicy *b)
2439 {
2440         if (!a || !b)
2441                 return false;
2442         if (a->mode != b->mode)
2443                 return false;
2444         if (a->flags != b->flags)
2445                 return false;
2446         if (a->home_node != b->home_node)
2447                 return false;
2448         if (mpol_store_user_nodemask(a))
2449                 if (!nodes_equal(a->w.user_nodemask, b->w.user_nodemask))
2450                         return false;
2451
2452         switch (a->mode) {
2453         case MPOL_BIND:
2454         case MPOL_INTERLEAVE:
2455         case MPOL_PREFERRED:
2456         case MPOL_PREFERRED_MANY:
2457                 return !!nodes_equal(a->nodes, b->nodes);
2458         case MPOL_LOCAL:
2459                 return true;
2460         default:
2461                 BUG();
2462                 return false;
2463         }
2464 }
2465
2466 /*
2467  * Shared memory backing store policy support.
2468  *
2469  * Remember policies even when nobody has shared memory mapped.
2470  * The policies are kept in Red-Black tree linked from the inode.
2471  * They are protected by the sp->lock rwlock, which should be held
2472  * for any accesses to the tree.
2473  */
2474
2475 /*
2476  * lookup first element intersecting start-end.  Caller holds sp->lock for
2477  * reading or for writing
2478  */
2479 static struct sp_node *
2480 sp_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long start, unsigned long end)
2481 {
2482         struct rb_node *n = sp->root.rb_node;
2483
2484         while (n) {
2485                 struct sp_node *p = rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2486
2487                 if (start >= p->end)
2488                         n = n->rb_right;
2489                 else if (end <= p->start)
2490                         n = n->rb_left;
2491                 else
2492                         break;
2493         }
2494         if (!n)
2495                 return NULL;
2496         for (;;) {
2497                 struct sp_node *w = NULL;
2498                 struct rb_node *prev = rb_prev(n);
2499                 if (!prev)
2500                         break;
2501                 w = rb_entry(prev, struct sp_node, nd);
2502                 if (w->end <= start)
2503                         break;
2504                 n = prev;
2505         }
2506         return rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2507 }
2508
2509 /*
2510  * Insert a new shared policy into the list.  Caller holds sp->lock for
2511  * writing.
2512  */
2513 static void sp_insert(struct shared_policy *sp, struct sp_node *new)
2514 {
2515         struct rb_node **p = &sp->root.rb_node;
2516         struct rb_node *parent = NULL;
2517         struct sp_node *nd;
2518
2519         while (*p) {
2520                 parent = *p;
2521                 nd = rb_entry(parent, struct sp_node, nd);
2522                 if (new->start < nd->start)
2523                         p = &(*p)->rb_left;
2524                 else if (new->end > nd->end)
2525                         p = &(*p)->rb_right;
2526                 else
2527                         BUG();
2528         }
2529         rb_link_node(&new->nd, parent, p);
2530         rb_insert_color(&new->nd, &sp->root);
2531         pr_debug("inserting %lx-%lx: %d\n", new->start, new->end,
2532                  new->policy ? new->policy->mode : 0);
2533 }
2534
2535 /* Find shared policy intersecting idx */
2536 struct mempolicy *
2537 mpol_shared_policy_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long idx)
2538 {
2539         struct mempolicy *pol = NULL;
2540         struct sp_node *sn;
2541
2542         if (!sp->root.rb_node)
2543                 return NULL;
2544         read_lock(&sp->lock);
2545         sn = sp_lookup(sp, idx, idx+1);
2546         if (sn) {
2547                 mpol_get(sn->policy);
2548                 pol = sn->policy;
2549         }
2550         read_unlock(&sp->lock);
2551         return pol;
2552 }
2553
2554 static void sp_free(struct sp_node *n)
2555 {
2556         mpol_put(n->policy);
2557         kmem_cache_free(sn_cache, n);
2558 }
2559
2560 /**
2561  * mpol_misplaced - check whether current page node is valid in policy
2562  *
2563  * @page: page to be checked
2564  * @vma: vm area where page mapped
2565  * @addr: virtual address where page mapped
2566  *
2567  * Lookup current policy node id for vma,addr and "compare to" page's
2568  * node id.  Policy determination "mimics" alloc_page_vma().
2569  * Called from fault path where we know the vma and faulting address.
2570  *
2571  * Return: NUMA_NO_NODE if the page is in a node that is valid for this
2572  * policy, or a suitable node ID to allocate a replacement page from.
2573  */
2574 int mpol_misplaced(struct page *page, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
2575 {
2576         struct mempolicy *pol;
2577         struct zoneref *z;
2578         int curnid = page_to_nid(page);
2579         unsigned long pgoff;
2580         int thiscpu = raw_smp_processor_id();
2581         int thisnid = cpu_to_node(thiscpu);
2582         int polnid = NUMA_NO_NODE;
2583         int ret = NUMA_NO_NODE;
2584
2585         pol = get_vma_policy(vma, addr);
2586         if (!(pol->flags & MPOL_F_MOF))
2587                 goto out;
2588
2589         switch (pol->mode) {
2590         case MPOL_INTERLEAVE:
2591                 pgoff = vma->vm_pgoff;
2592                 pgoff += (addr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
2593                 polnid = offset_il_node(pol, pgoff);
2594                 break;
2595
2596         case MPOL_PREFERRED:
2597                 if (node_isset(curnid, pol->nodes))
2598                         goto out;
2599                 polnid = first_node(pol->nodes);
2600                 break;
2601
2602         case MPOL_LOCAL:
2603                 polnid = numa_node_id();
2604                 break;
2605
2606         case MPOL_BIND:
2607                 /* Optimize placement among multiple nodes via NUMA balancing */
2608                 if (pol->flags & MPOL_F_MORON) {
2609                         if (node_isset(thisnid, pol->nodes))
2610                                 break;
2611                         goto out;
2612                 }
2613                 fallthrough;
2614
2615         case MPOL_PREFERRED_MANY:
2616                 /*
2617                  * use current page if in policy nodemask,
2618                  * else select nearest allowed node, if any.
2619                  * If no allowed nodes, use current [!misplaced].
2620                  */
2621                 if (node_isset(curnid, pol->nodes))
2622                         goto out;
2623                 z = first_zones_zonelist(
2624                                 node_zonelist(numa_node_id(), GFP_HIGHUSER),
2625                                 gfp_zone(GFP_HIGHUSER),
2626                                 &pol->nodes);
2627                 polnid = zone_to_nid(z->zone);
2628                 break;
2629
2630         default:
2631                 BUG();
2632         }
2633
2634         /* Migrate the page towards the node whose CPU is referencing it */
2635         if (pol->flags & MPOL_F_MORON) {
2636                 polnid = thisnid;
2637
2638                 if (!should_numa_migrate_memory(current, page, curnid, thiscpu))
2639                         goto out;
2640         }
2641
2642         if (curnid != polnid)
2643                 ret = polnid;
2644 out:
2645         mpol_cond_put(pol);
2646
2647         return ret;
2648 }
2649
2650 /*
2651  * Drop the (possibly final) reference to task->mempolicy.  It needs to be
2652  * dropped after task->mempolicy is set to NULL so that any allocation done as
2653  * part of its kmem_cache_free(), such as by KASAN, doesn't reference a freed
2654  * policy.
2655  */
2656 void mpol_put_task_policy(struct task_struct *task)
2657 {
2658         struct mempolicy *pol;
2659
2660         task_lock(task);
2661         pol = task->mempolicy;
2662         task->mempolicy = NULL;
2663         task_unlock(task);
2664         mpol_put(pol);
2665 }
2666
2667 static void sp_delete(struct shared_policy *sp, struct sp_node *n)
2668 {
2669         pr_debug("deleting %lx-l%lx\n", n->start, n->end);
2670         rb_erase(&n->nd, &sp->root);
2671         sp_free(n);
2672 }
2673
2674 static void sp_node_init(struct sp_node *node, unsigned long start,
2675                         unsigned long end, struct mempolicy *pol)
2676 {
2677         node->start = start;
2678         node->end = end;
2679         node->policy = pol;
2680 }
2681
2682 static struct sp_node *sp_alloc(unsigned long start, unsigned long end,
2683                                 struct mempolicy *pol)
2684 {
2685         struct sp_node *n;
2686         struct mempolicy *newpol;
2687
2688         n = kmem_cache_alloc(sn_cache, GFP_KERNEL);
2689         if (!n)
2690                 return NULL;
2691
2692         newpol = mpol_dup(pol);
2693         if (IS_ERR(newpol)) {
2694                 kmem_cache_free(sn_cache, n);
2695                 return NULL;
2696         }
2697         newpol->flags |= MPOL_F_SHARED;
2698         sp_node_init(n, start, end, newpol);
2699
2700         return n;
2701 }
2702
2703 /* Replace a policy range. */
2704 static int shared_policy_replace(struct shared_policy *sp, unsigned long start,
2705                                  unsigned long end, struct sp_node *new)
2706 {
2707         struct sp_node *n;
2708         struct sp_node *n_new = NULL;
2709         struct mempolicy *mpol_new = NULL;
2710         int ret = 0;
2711
2712 restart:
2713         write_lock(&sp->lock);
2714         n = sp_lookup(sp, start, end);
2715         /* Take care of old policies in the same range. */
2716         while (n && n->start < end) {
2717                 struct rb_node *next = rb_next(&n->nd);
2718                 if (n->start >= start) {
2719                         if (n->end <= end)
2720                                 sp_delete(sp, n);
2721                         else
2722                                 n->start = end;
2723                 } else {
2724                         /* Old policy spanning whole new range. */
2725                         if (n->end > end) {
2726                                 if (!n_new)
2727                                         goto alloc_new;
2728
2729                                 *mpol_new = *n->policy;
2730                                 atomic_set(&mpol_new->refcnt, 1);
2731                                 sp_node_init(n_new, end, n->end, mpol_new);
2732                                 n->end = start;
2733                                 sp_insert(sp, n_new);
2734                                 n_new = NULL;
2735                                 mpol_new = NULL;
2736                                 break;
2737                         } else
2738                                 n->end = start;
2739                 }
2740                 if (!next)
2741                         break;
2742                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2743         }
2744         if (new)
2745                 sp_insert(sp, new);
2746         write_unlock(&sp->lock);
2747         ret = 0;
2748
2749 err_out:
2750         if (mpol_new)
2751                 mpol_put(mpol_new);
2752         if (n_new)
2753                 kmem_cache_free(sn_cache, n_new);
2754
2755         return ret;
2756
2757 alloc_new:
2758         write_unlock(&sp->lock);
2759         ret = -ENOMEM;
2760         n_new = kmem_cache_alloc(sn_cache, GFP_KERNEL);
2761         if (!n_new)
2762                 goto err_out;
2763         mpol_new = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
2764         if (!mpol_new)
2765                 goto err_out;
2766         atomic_set(&mpol_new->refcnt, 1);
2767         goto restart;
2768 }
2769
2770 /**
2771  * mpol_shared_policy_init - initialize shared policy for inode
2772  * @sp: pointer to inode shared policy
2773  * @mpol:  struct mempolicy to install
2774  *
2775  * Install non-NULL @mpol in inode's shared policy rb-tree.
2776  * On entry, the current task has a reference on a non-NULL @mpol.
2777  * This must be released on exit.
2778  * This is called at get_inode() calls and we can use GFP_KERNEL.
2779  */
2780 void mpol_shared_policy_init(struct shared_policy *sp, struct mempolicy *mpol)
2781 {
2782         int ret;
2783
2784         sp->root = RB_ROOT;             /* empty tree == default mempolicy */
2785         rwlock_init(&sp->lock);
2786
2787         if (mpol) {
2788                 struct vm_area_struct pvma;
2789                 struct mempolicy *new;
2790                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
2791
2792                 if (!scratch)
2793                         goto put_mpol;
2794                 /* contextualize the tmpfs mount point mempolicy */
2795                 new = mpol_new(mpol->mode, mpol->flags, &mpol->w.user_nodemask);
2796                 if (IS_ERR(new))
2797                         goto free_scratch; /* no valid nodemask intersection */
2798
2799                 task_lock(current);
2800                 ret = mpol_set_nodemask(new, &mpol->w.user_nodemask, scratch);
2801                 task_unlock(current);
2802                 if (ret)
2803                         goto put_new;
2804
2805                 /* Create pseudo-vma that contains just the policy */
2806                 vma_init(&pvma, NULL);
2807                 pvma.vm_end = TASK_SIZE;        /* policy covers entire file */
2808                 mpol_set_shared_policy(sp, &pvma, new); /* adds ref */
2809
2810 put_new:
2811                 mpol_put(new);                  /* drop initial ref */
2812 free_scratch:
2813                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
2814 put_mpol:
2815                 mpol_put(mpol); /* drop our incoming ref on sb mpol */
2816         }
2817 }
2818
2819 int mpol_set_shared_policy(struct shared_policy *info,
2820                         struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *npol)
2821 {
2822         int err;
2823         struct sp_node *new = NULL;
2824         unsigned long sz = vma_pages(vma);
2825
2826         pr_debug("set_shared_policy %lx sz %lu %d %d %lx\n",
2827                  vma->vm_pgoff,
2828                  sz, npol ? npol->mode : -1,
2829                  npol ? npol->flags : -1,
2830                  npol ? nodes_addr(npol->nodes)[0] : NUMA_NO_NODE);
2831
2832         if (npol) {
2833                 new = sp_alloc(vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff + sz, npol);
2834                 if (!new)
2835                         return -ENOMEM;
2836         }
2837         err = shared_policy_replace(info, vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff+sz, new);
2838         if (err && new)
2839                 sp_free(new);
2840         return err;
2841 }
2842
2843 /* Free a backing policy store on inode delete. */
2844 void mpol_free_shared_policy(struct shared_policy *p)
2845 {
2846         struct sp_node *n;
2847         struct rb_node *next;
2848
2849         if (!p->root.rb_node)
2850                 return;
2851         write_lock(&p->lock);
2852         next = rb_first(&p->root);
2853         while (next) {
2854                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2855                 next = rb_next(&n->nd);
2856                 sp_delete(p, n);
2857         }
2858         write_unlock(&p->lock);
2859 }
2860
2861 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2862 static int __initdata numabalancing_override;
2863
2864 static void __init check_numabalancing_enable(void)
2865 {
2866         bool numabalancing_default = false;
2867
2868         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA_BALANCING_DEFAULT_ENABLED))
2869                 numabalancing_default = true;
2870
2871         /* Parsed by setup_numabalancing. override == 1 enables, -1 disables */
2872         if (numabalancing_override)
2873                 set_numabalancing_state(numabalancing_override == 1);
2874
2875         if (num_online_nodes() > 1 && !numabalancing_override) {
2876                 pr_info("%s automatic NUMA balancing. Configure with numa_balancing= or the kernel.numa_balancing sysctl\n",
2877                         numabalancing_default ? "Enabling" : "Disabling");
2878                 set_numabalancing_state(numabalancing_default);
2879         }
2880 }
2881
2882 static int __init setup_numabalancing(char *str)
2883 {
2884         int ret = 0;
2885         if (!str)
2886                 goto out;
2887
2888         if (!strcmp(str, "enable")) {
2889                 numabalancing_override = 1;
2890                 ret = 1;
2891         } else if (!strcmp(str, "disable")) {
2892                 numabalancing_override = -1;
2893                 ret = 1;
2894         }
2895 out:
2896         if (!ret)
2897                 pr_warn("Unable to parse numa_balancing=\n");
2898
2899         return ret;
2900 }
2901 __setup("numa_balancing=", setup_numabalancing);
2902 #else
2903 static inline void __init check_numabalancing_enable(void)
2904 {
2905 }
2906 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2907
2908 /* assumes fs == KERNEL_DS */
2909 void __init numa_policy_init(void)
2910 {
2911         nodemask_t interleave_nodes;
2912         unsigned long largest = 0;
2913         int nid, prefer = 0;
2914
2915         policy_cache = kmem_cache_create("numa_policy",
2916                                          sizeof(struct mempolicy),
2917                                          0, SLAB_PANIC, NULL);
2918
2919         sn_cache = kmem_cache_create("shared_policy_node",
2920                                      sizeof(struct sp_node),
2921                                      0, SLAB_PANIC, NULL);
2922
2923         for_each_node(nid) {
2924                 preferred_node_policy[nid] = (struct mempolicy) {
2925                         .refcnt = ATOMIC_INIT(1),
2926                         .mode = MPOL_PREFERRED,
2927                         .flags = MPOL_F_MOF | MPOL_F_MORON,
2928                         .nodes = nodemask_of_node(nid),
2929                 };
2930         }
2931
2932         /*
2933          * Set interleaving policy for system init. Interleaving is only
2934          * enabled across suitably sized nodes (default is >= 16MB), or
2935          * fall back to the largest node if they're all smaller.
2936          */
2937         nodes_clear(interleave_nodes);
2938         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2939                 unsigned long total_pages = node_present_pages(nid);
2940
2941                 /* Preserve the largest node */
2942                 if (largest < total_pages) {
2943                         largest = total_pages;
2944                         prefer = nid;
2945                 }
2946
2947                 /* Interleave this node? */
2948                 if ((total_pages << PAGE_SHIFT) >= (16 << 20))
2949                         node_set(nid, interleave_nodes);
2950         }
2951
2952         /* All too small, use the largest */
2953         if (unlikely(nodes_empty(interleave_nodes)))
2954                 node_set(prefer, interleave_nodes);
2955
2956         if (do_set_mempolicy(MPOL_INTERLEAVE, 0, &interleave_nodes))
2957                 pr_err("%s: interleaving failed\n", __func__);
2958
2959         check_numabalancing_enable();
2960 }
2961
2962 /* Reset policy of current process to default */
2963 void numa_default_policy(void)
2964 {
2965         do_set_mempolicy(MPOL_DEFAULT, 0, NULL);
2966 }
2967
2968 /*
2969  * Parse and format mempolicy from/to strings
2970  */
2971
2972 static const char * const policy_modes[] =
2973 {
2974         [MPOL_DEFAULT]    = "default",
2975         [MPOL_PREFERRED]  = "prefer",
2976         [MPOL_BIND]       = "bind",
2977         [MPOL_INTERLEAVE] = "interleave",
2978         [MPOL_LOCAL]      = "local",
2979         [MPOL_PREFERRED_MANY]  = "prefer (many)",
2980 };
2981
2982
2983 #ifdef CONFIG_TMPFS
2984 /**
2985  * mpol_parse_str - parse string to mempolicy, for tmpfs mpol mount option.
2986  * @str:  string containing mempolicy to parse
2987  * @mpol:  pointer to struct mempolicy pointer, returned on success.
2988  *
2989  * Format of input:
2990  *      <mode>[=<flags>][:<nodelist>]
2991  *
2992  * Return: %0 on success, else %1
2993  */
2994 int mpol_parse_str(char *str, struct mempolicy **mpol)
2995 {
2996         struct mempolicy *new = NULL;
2997         unsigned short mode_flags;
2998         nodemask_t nodes;
2999         char *nodelist = strchr(str, ':');
3000         char *flags = strchr(str, '=');
3001         int err = 1, mode;
3002
3003         if (flags)
3004                 *flags++ = '\0';        /* terminate mode string */
3005
3006         if (nodelist) {
3007                 /* NUL-terminate mode or flags string */
3008                 *nodelist++ = '\0';
3009                 if (nodelist_parse(nodelist, nodes))
3010                         goto out;
3011                 if (!nodes_subset(nodes, node_states[N_MEMORY]))
3012                         goto out;
3013         } else
3014                 nodes_clear(nodes);
3015
3016         mode = match_string(policy_modes, MPOL_MAX, str);
3017         if (mode < 0)
3018                 goto out;
3019
3020         switch (mode) {
3021         case MPOL_PREFERRED:
3022                 /*
3023                  * Insist on a nodelist of one node only, although later
3024                  * we use first_node(nodes) to grab a single node, so here
3025                  * nodelist (or nodes) cannot be empty.
3026                  */
3027                 if (nodelist) {
3028                         char *rest = nodelist;
3029                         while (isdigit(*rest))
3030                                 rest++;
3031                         if (*rest)
3032                                 goto out;
3033                         if (nodes_empty(nodes))
3034                                 goto out;
3035                 }
3036                 break;
3037         case MPOL_INTERLEAVE:
3038                 /*
3039                  * Default to online nodes with memory if no nodelist
3040                  */
3041                 if (!nodelist)
3042                         nodes = node_states[N_MEMORY];
3043                 break;
3044         case MPOL_LOCAL:
3045                 /*
3046                  * Don't allow a nodelist;  mpol_new() checks flags
3047                  */
3048                 if (nodelist)
3049                         goto out;
3050                 break;
3051         case MPOL_DEFAULT:
3052                 /*
3053                  * Insist on a empty nodelist
3054                  */
3055                 if (!nodelist)
3056                         err = 0;
3057                 goto out;
3058         case MPOL_PREFERRED_MANY:
3059         case MPOL_BIND:
3060                 /*
3061                  * Insist on a nodelist
3062                  */
3063                 if (!nodelist)
3064                         goto out;
3065         }
3066
3067         mode_flags = 0;
3068         if (flags) {
3069                 /*
3070                  * Currently, we only support two mutually exclusive
3071                  * mode flags.
3072                  */
3073                 if (!strcmp(flags, "static"))
3074                         mode_flags |= MPOL_F_STATIC_NODES;
3075                 else if (!strcmp(flags, "relative"))
3076                         mode_flags |= MPOL_F_RELATIVE_NODES;
3077                 else
3078                         goto out;
3079         }
3080
3081         new = mpol_new(mode, mode_flags, &nodes);
3082         if (IS_ERR(new))
3083                 goto out;
3084
3085         /*
3086          * Save nodes for mpol_to_str() to show the tmpfs mount options
3087          * for /proc/mounts, /proc/pid/mounts and /proc/pid/mountinfo.
3088          */
3089         if (mode != MPOL_PREFERRED) {
3090                 new->nodes = nodes;
3091         } else if (nodelist) {
3092                 nodes_clear(new->nodes);
3093                 node_set(first_node(nodes), new->nodes);
3094         } else {
3095                 new->mode = MPOL_LOCAL;
3096         }
3097
3098         /*
3099          * Save nodes for contextualization: this will be used to "clone"
3100          * the mempolicy in a specific context [cpuset] at a later time.
3101          */
3102         new->w.user_nodemask = nodes;
3103
3104         err = 0;
3105
3106 out:
3107         /* Restore string for error message */
3108         if (nodelist)
3109                 *--nodelist = ':';
3110         if (flags)
3111                 *--flags = '=';
3112         if (!err)
3113                 *mpol = new;
3114         return err;
3115 }
3116 #endif /* CONFIG_TMPFS */
3117
3118 /**
3119  * mpol_to_str - format a mempolicy structure for printing
3120  * @buffer:  to contain formatted mempolicy string
3121  * @maxlen:  length of @buffer
3122  * @pol:  pointer to mempolicy to be formatted
3123  *
3124  * Convert @pol into a string.  If @buffer is too short, truncate the string.
3125  * Recommend a @maxlen of at least 32 for the longest mode, "interleave", the
3126  * longest flag, "relative", and to display at least a few node ids.
3127  */
3128 void mpol_to_str(char *buffer, int maxlen, struct mempolicy *pol)
3129 {
3130         char *p = buffer;
3131         nodemask_t nodes = NODE_MASK_NONE;
3132         unsigned short mode = MPOL_DEFAULT;
3133         unsigned short flags = 0;
3134
3135         if (pol && pol != &default_policy && !(pol->flags & MPOL_F_MORON)) {
3136                 mode = pol->mode;
3137                 flags = pol->flags;
3138         }
3139
3140         switch (mode) {
3141         case MPOL_DEFAULT:
3142         case MPOL_LOCAL:
3143                 break;
3144         case MPOL_PREFERRED:
3145         case MPOL_PREFERRED_MANY:
3146         case MPOL_BIND:
3147         case MPOL_INTERLEAVE:
3148                 nodes = pol->nodes;
3149                 break;
3150         default:
3151                 WARN_ON_ONCE(1);
3152                 snprintf(p, maxlen, "unknown");
3153                 return;
3154         }
3155
3156         p += snprintf(p, maxlen, "%s", policy_modes[mode]);
3157
3158         if (flags & MPOL_MODE_FLAGS) {
3159                 p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "=");
3160
3161                 /*
3162                  * Currently, the only defined flags are mutually exclusive
3163                  */
3164                 if (flags & MPOL_F_STATIC_NODES)
3165                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "static");
3166                 else if (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
3167                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "relative");
3168         }
3169
3170         if (!nodes_empty(nodes))
3171                 p += scnprintf(p, buffer + maxlen - p, ":%*pbl",
3172                                nodemask_pr_args(&nodes));
3173 }