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