mm: add FOLL_MLOCK follow_page flag.
[linux-2.6.git] / mm / mempolicy.c
1 /*
2  * Simple NUMA memory policy for the Linux kernel.
3  *
4  * Copyright 2003,2004 Andi Kleen, SuSE Labs.
5  * (C) Copyright 2005 Christoph Lameter, Silicon Graphics, Inc.
6  * Subject to the GNU Public License, version 2.
7  *
8  * NUMA policy allows the user to give hints in which node(s) memory should
9  * be allocated.
10  *
11  * Support four policies per VMA and per process:
12  *
13  * The VMA policy has priority over the process policy for a page fault.
14  *
15  * interleave     Allocate memory interleaved over a set of nodes,
16  *                with normal fallback if it fails.
17  *                For VMA based allocations this interleaves based on the
18  *                offset into the backing object or offset into the mapping
19  *                for anonymous memory. For process policy an process counter
20  *                is used.
21  *
22  * bind           Only allocate memory on a specific set of nodes,
23  *                no fallback.
24  *                FIXME: memory is allocated starting with the first node
25  *                to the last. It would be better if bind would truly restrict
26  *                the allocation to memory nodes instead
27  *
28  * preferred       Try a specific node first before normal fallback.
29  *                As a special case node -1 here means do the allocation
30  *                on the local CPU. This is normally identical to default,
31  *                but useful to set in a VMA when you have a non default
32  *                process policy.
33  *
34  * default        Allocate on the local node first, or when on a VMA
35  *                use the process policy. This is what Linux always did
36  *                in a NUMA aware kernel and still does by, ahem, default.
37  *
38  * The process policy is applied for most non interrupt memory allocations
39  * in that process' context. Interrupts ignore the policies and always
40  * try to allocate on the local CPU. The VMA policy is only applied for memory
41  * allocations for a VMA in the VM.
42  *
43  * Currently there are a few corner cases in swapping where the policy
44  * is not applied, but the majority should be handled. When process policy
45  * is used it is not remembered over swap outs/swap ins.
46  *
47  * Only the highest zone in the zone hierarchy gets policied. Allocations
48  * requesting a lower zone just use default policy. This implies that
49  * on systems with highmem kernel lowmem allocation don't get policied.
50  * Same with GFP_DMA allocations.
51  *
52  * For shmfs/tmpfs/hugetlbfs shared memory the policy is shared between
53  * all users and remembered even when nobody has memory mapped.
54  */
55
56 /* Notebook:
57    fix mmap readahead to honour policy and enable policy for any page cache
58    object
59    statistics for bigpages
60    global policy for page cache? currently it uses process policy. Requires
61    first item above.
62    handle mremap for shared memory (currently ignored for the policy)
63    grows down?
64    make bind policy root only? It can trigger oom much faster and the
65    kernel is not always grateful with that.
66 */
67
68 #include <linux/mempolicy.h>
69 #include <linux/mm.h>
70 #include <linux/highmem.h>
71 #include <linux/hugetlb.h>
72 #include <linux/kernel.h>
73 #include <linux/sched.h>
74 #include <linux/nodemask.h>
75 #include <linux/cpuset.h>
76 #include <linux/slab.h>
77 #include <linux/string.h>
78 #include <linux/module.h>
79 #include <linux/nsproxy.h>
80 #include <linux/interrupt.h>
81 #include <linux/init.h>
82 #include <linux/compat.h>
83 #include <linux/swap.h>
84 #include <linux/seq_file.h>
85 #include <linux/proc_fs.h>
86 #include <linux/migrate.h>
87 #include <linux/ksm.h>
88 #include <linux/rmap.h>
89 #include <linux/security.h>
90 #include <linux/syscalls.h>
91 #include <linux/ctype.h>
92 #include <linux/mm_inline.h>
93
94 #include <asm/tlbflush.h>
95 #include <asm/uaccess.h>
96
97 #include "internal.h"
98
99 /* Internal flags */
100 #define MPOL_MF_DISCONTIG_OK (MPOL_MF_INTERNAL << 0)    /* Skip checks for continuous vmas */
101 #define MPOL_MF_INVERT (MPOL_MF_INTERNAL << 1)          /* Invert check for nodemask */
102 #define MPOL_MF_STATS (MPOL_MF_INTERNAL << 2)           /* Gather statistics */
103
104 static struct kmem_cache *policy_cache;
105 static struct kmem_cache *sn_cache;
106
107 /* Highest zone. An specific allocation for a zone below that is not
108    policied. */
109 enum zone_type policy_zone = 0;
110
111 /*
112  * run-time system-wide default policy => local allocation
113  */
114 struct mempolicy default_policy = {
115         .refcnt = ATOMIC_INIT(1), /* never free it */
116         .mode = MPOL_PREFERRED,
117         .flags = MPOL_F_LOCAL,
118 };
119
120 static const struct mempolicy_operations {
121         int (*create)(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes);
122         /*
123          * If read-side task has no lock to protect task->mempolicy, write-side
124          * task will rebind the task->mempolicy by two step. The first step is
125          * setting all the newly nodes, and the second step is cleaning all the
126          * disallowed nodes. In this way, we can avoid finding no node to alloc
127          * page.
128          * If we have a lock to protect task->mempolicy in read-side, we do
129          * rebind directly.
130          *
131          * step:
132          *      MPOL_REBIND_ONCE - do rebind work at once
133          *      MPOL_REBIND_STEP1 - set all the newly nodes
134          *      MPOL_REBIND_STEP2 - clean all the disallowed nodes
135          */
136         void (*rebind)(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes,
137                         enum mpol_rebind_step step);
138 } mpol_ops[MPOL_MAX];
139
140 /* Check that the nodemask contains at least one populated zone */
141 static int is_valid_nodemask(const nodemask_t *nodemask)
142 {
143         int nd, k;
144
145         for_each_node_mask(nd, *nodemask) {
146                 struct zone *z;
147
148                 for (k = 0; k <= policy_zone; k++) {
149                         z = &NODE_DATA(nd)->node_zones[k];
150                         if (z->present_pages > 0)
151                                 return 1;
152                 }
153         }
154
155         return 0;
156 }
157
158 static inline int mpol_store_user_nodemask(const struct mempolicy *pol)
159 {
160         return pol->flags & MPOL_MODE_FLAGS;
161 }
162
163 static void mpol_relative_nodemask(nodemask_t *ret, const nodemask_t *orig,
164                                    const nodemask_t *rel)
165 {
166         nodemask_t tmp;
167         nodes_fold(tmp, *orig, nodes_weight(*rel));
168         nodes_onto(*ret, tmp, *rel);
169 }
170
171 static int mpol_new_interleave(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
172 {
173         if (nodes_empty(*nodes))
174                 return -EINVAL;
175         pol->v.nodes = *nodes;
176         return 0;
177 }
178
179 static int mpol_new_preferred(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
180 {
181         if (!nodes)
182                 pol->flags |= MPOL_F_LOCAL;     /* local allocation */
183         else if (nodes_empty(*nodes))
184                 return -EINVAL;                 /*  no allowed nodes */
185         else
186                 pol->v.preferred_node = first_node(*nodes);
187         return 0;
188 }
189
190 static int mpol_new_bind(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes)
191 {
192         if (!is_valid_nodemask(nodes))
193                 return -EINVAL;
194         pol->v.nodes = *nodes;
195         return 0;
196 }
197
198 /*
199  * mpol_set_nodemask is called after mpol_new() to set up the nodemask, if
200  * any, for the new policy.  mpol_new() has already validated the nodes
201  * parameter with respect to the policy mode and flags.  But, we need to
202  * handle an empty nodemask with MPOL_PREFERRED here.
203  *
204  * Must be called holding task's alloc_lock to protect task's mems_allowed
205  * and mempolicy.  May also be called holding the mmap_semaphore for write.
206  */
207 static int mpol_set_nodemask(struct mempolicy *pol,
208                      const nodemask_t *nodes, struct nodemask_scratch *nsc)
209 {
210         int ret;
211
212         /* if mode is MPOL_DEFAULT, pol is NULL. This is right. */
213         if (pol == NULL)
214                 return 0;
215         /* Check N_HIGH_MEMORY */
216         nodes_and(nsc->mask1,
217                   cpuset_current_mems_allowed, node_states[N_HIGH_MEMORY]);
218
219         VM_BUG_ON(!nodes);
220         if (pol->mode == MPOL_PREFERRED && nodes_empty(*nodes))
221                 nodes = NULL;   /* explicit local allocation */
222         else {
223                 if (pol->flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
224                         mpol_relative_nodemask(&nsc->mask2, nodes,&nsc->mask1);
225                 else
226                         nodes_and(nsc->mask2, *nodes, nsc->mask1);
227
228                 if (mpol_store_user_nodemask(pol))
229                         pol->w.user_nodemask = *nodes;
230                 else
231                         pol->w.cpuset_mems_allowed =
232                                                 cpuset_current_mems_allowed;
233         }
234
235         if (nodes)
236                 ret = mpol_ops[pol->mode].create(pol, &nsc->mask2);
237         else
238                 ret = mpol_ops[pol->mode].create(pol, NULL);
239         return ret;
240 }
241
242 /*
243  * This function just creates a new policy, does some check and simple
244  * initialization. You must invoke mpol_set_nodemask() to set nodes.
245  */
246 static struct mempolicy *mpol_new(unsigned short mode, unsigned short flags,
247                                   nodemask_t *nodes)
248 {
249         struct mempolicy *policy;
250
251         pr_debug("setting mode %d flags %d nodes[0] %lx\n",
252                  mode, flags, nodes ? nodes_addr(*nodes)[0] : -1);
253
254         if (mode == MPOL_DEFAULT) {
255                 if (nodes && !nodes_empty(*nodes))
256                         return ERR_PTR(-EINVAL);
257                 return NULL;    /* simply delete any existing policy */
258         }
259         VM_BUG_ON(!nodes);
260
261         /*
262          * MPOL_PREFERRED cannot be used with MPOL_F_STATIC_NODES or
263          * MPOL_F_RELATIVE_NODES if the nodemask is empty (local allocation).
264          * All other modes require a valid pointer to a non-empty nodemask.
265          */
266         if (mode == MPOL_PREFERRED) {
267                 if (nodes_empty(*nodes)) {
268                         if (((flags & MPOL_F_STATIC_NODES) ||
269                              (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)))
270                                 return ERR_PTR(-EINVAL);
271                 }
272         } else if (nodes_empty(*nodes))
273                 return ERR_PTR(-EINVAL);
274         policy = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
275         if (!policy)
276                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
277         atomic_set(&policy->refcnt, 1);
278         policy->mode = mode;
279         policy->flags = flags;
280
281         return policy;
282 }
283
284 /* Slow path of a mpol destructor. */
285 void __mpol_put(struct mempolicy *p)
286 {
287         if (!atomic_dec_and_test(&p->refcnt))
288                 return;
289         kmem_cache_free(policy_cache, p);
290 }
291
292 static void mpol_rebind_default(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes,
293                                 enum mpol_rebind_step step)
294 {
295 }
296
297 /*
298  * step:
299  *      MPOL_REBIND_ONCE  - do rebind work at once
300  *      MPOL_REBIND_STEP1 - set all the newly nodes
301  *      MPOL_REBIND_STEP2 - clean all the disallowed nodes
302  */
303 static void mpol_rebind_nodemask(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *nodes,
304                                  enum mpol_rebind_step step)
305 {
306         nodemask_t tmp;
307
308         if (pol->flags & MPOL_F_STATIC_NODES)
309                 nodes_and(tmp, pol->w.user_nodemask, *nodes);
310         else if (pol->flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
311                 mpol_relative_nodemask(&tmp, &pol->w.user_nodemask, nodes);
312         else {
313                 /*
314                  * if step == 1, we use ->w.cpuset_mems_allowed to cache the
315                  * result
316                  */
317                 if (step == MPOL_REBIND_ONCE || step == MPOL_REBIND_STEP1) {
318                         nodes_remap(tmp, pol->v.nodes,
319                                         pol->w.cpuset_mems_allowed, *nodes);
320                         pol->w.cpuset_mems_allowed = step ? tmp : *nodes;
321                 } else if (step == MPOL_REBIND_STEP2) {
322                         tmp = pol->w.cpuset_mems_allowed;
323                         pol->w.cpuset_mems_allowed = *nodes;
324                 } else
325                         BUG();
326         }
327
328         if (nodes_empty(tmp))
329                 tmp = *nodes;
330
331         if (step == MPOL_REBIND_STEP1)
332                 nodes_or(pol->v.nodes, pol->v.nodes, tmp);
333         else if (step == MPOL_REBIND_ONCE || step == MPOL_REBIND_STEP2)
334                 pol->v.nodes = tmp;
335         else
336                 BUG();
337
338         if (!node_isset(current->il_next, tmp)) {
339                 current->il_next = next_node(current->il_next, tmp);
340                 if (current->il_next >= MAX_NUMNODES)
341                         current->il_next = first_node(tmp);
342                 if (current->il_next >= MAX_NUMNODES)
343                         current->il_next = numa_node_id();
344         }
345 }
346
347 static void mpol_rebind_preferred(struct mempolicy *pol,
348                                   const nodemask_t *nodes,
349                                   enum mpol_rebind_step step)
350 {
351         nodemask_t tmp;
352
353         if (pol->flags & MPOL_F_STATIC_NODES) {
354                 int node = first_node(pol->w.user_nodemask);
355
356                 if (node_isset(node, *nodes)) {
357                         pol->v.preferred_node = node;
358                         pol->flags &= ~MPOL_F_LOCAL;
359                 } else
360                         pol->flags |= MPOL_F_LOCAL;
361         } else if (pol->flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES) {
362                 mpol_relative_nodemask(&tmp, &pol->w.user_nodemask, nodes);
363                 pol->v.preferred_node = first_node(tmp);
364         } else if (!(pol->flags & MPOL_F_LOCAL)) {
365                 pol->v.preferred_node = node_remap(pol->v.preferred_node,
366                                                    pol->w.cpuset_mems_allowed,
367                                                    *nodes);
368                 pol->w.cpuset_mems_allowed = *nodes;
369         }
370 }
371
372 /*
373  * mpol_rebind_policy - Migrate a policy to a different set of nodes
374  *
375  * If read-side task has no lock to protect task->mempolicy, write-side
376  * task will rebind the task->mempolicy by two step. The first step is
377  * setting all the newly nodes, and the second step is cleaning all the
378  * disallowed nodes. In this way, we can avoid finding no node to alloc
379  * page.
380  * If we have a lock to protect task->mempolicy in read-side, we do
381  * rebind directly.
382  *
383  * step:
384  *      MPOL_REBIND_ONCE  - do rebind work at once
385  *      MPOL_REBIND_STEP1 - set all the newly nodes
386  *      MPOL_REBIND_STEP2 - clean all the disallowed nodes
387  */
388 static void mpol_rebind_policy(struct mempolicy *pol, const nodemask_t *newmask,
389                                 enum mpol_rebind_step step)
390 {
391         if (!pol)
392                 return;
393         if (!mpol_store_user_nodemask(pol) && step == 0 &&
394             nodes_equal(pol->w.cpuset_mems_allowed, *newmask))
395                 return;
396
397         if (step == MPOL_REBIND_STEP1 && (pol->flags & MPOL_F_REBINDING))
398                 return;
399
400         if (step == MPOL_REBIND_STEP2 && !(pol->flags & MPOL_F_REBINDING))
401                 BUG();
402
403         if (step == MPOL_REBIND_STEP1)
404                 pol->flags |= MPOL_F_REBINDING;
405         else if (step == MPOL_REBIND_STEP2)
406                 pol->flags &= ~MPOL_F_REBINDING;
407         else if (step >= MPOL_REBIND_NSTEP)
408                 BUG();
409
410         mpol_ops[pol->mode].rebind(pol, newmask, step);
411 }
412
413 /*
414  * Wrapper for mpol_rebind_policy() that just requires task
415  * pointer, and updates task mempolicy.
416  *
417  * Called with task's alloc_lock held.
418  */
419
420 void mpol_rebind_task(struct task_struct *tsk, const nodemask_t *new,
421                         enum mpol_rebind_step step)
422 {
423         mpol_rebind_policy(tsk->mempolicy, new, step);
424 }
425
426 /*
427  * Rebind each vma in mm to new nodemask.
428  *
429  * Call holding a reference to mm.  Takes mm->mmap_sem during call.
430  */
431
432 void mpol_rebind_mm(struct mm_struct *mm, nodemask_t *new)
433 {
434         struct vm_area_struct *vma;
435
436         down_write(&mm->mmap_sem);
437         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next)
438                 mpol_rebind_policy(vma->vm_policy, new, MPOL_REBIND_ONCE);
439         up_write(&mm->mmap_sem);
440 }
441
442 static const struct mempolicy_operations mpol_ops[MPOL_MAX] = {
443         [MPOL_DEFAULT] = {
444                 .rebind = mpol_rebind_default,
445         },
446         [MPOL_INTERLEAVE] = {
447                 .create = mpol_new_interleave,
448                 .rebind = mpol_rebind_nodemask,
449         },
450         [MPOL_PREFERRED] = {
451                 .create = mpol_new_preferred,
452                 .rebind = mpol_rebind_preferred,
453         },
454         [MPOL_BIND] = {
455                 .create = mpol_new_bind,
456                 .rebind = mpol_rebind_nodemask,
457         },
458 };
459
460 static void gather_stats(struct page *, void *, int pte_dirty);
461 static void migrate_page_add(struct page *page, struct list_head *pagelist,
462                                 unsigned long flags);
463
464 /* Scan through pages checking if pages follow certain conditions. */
465 static int check_pte_range(struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
466                 unsigned long addr, unsigned long end,
467                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
468                 void *private)
469 {
470         pte_t *orig_pte;
471         pte_t *pte;
472         spinlock_t *ptl;
473
474         orig_pte = pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
475         do {
476                 struct page *page;
477                 int nid;
478
479                 if (!pte_present(*pte))
480                         continue;
481                 page = vm_normal_page(vma, addr, *pte);
482                 if (!page)
483                         continue;
484                 /*
485                  * vm_normal_page() filters out zero pages, but there might
486                  * still be PageReserved pages to skip, perhaps in a VDSO.
487                  * And we cannot move PageKsm pages sensibly or safely yet.
488                  */
489                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
490                         continue;
491                 nid = page_to_nid(page);
492                 if (node_isset(nid, *nodes) == !!(flags & MPOL_MF_INVERT))
493                         continue;
494
495                 if (flags & MPOL_MF_STATS)
496                         gather_stats(page, private, pte_dirty(*pte));
497                 else if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL))
498                         migrate_page_add(page, private, flags);
499                 else
500                         break;
501         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
502         pte_unmap_unlock(orig_pte, ptl);
503         return addr != end;
504 }
505
506 static inline int check_pmd_range(struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
507                 unsigned long addr, unsigned long end,
508                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
509                 void *private)
510 {
511         pmd_t *pmd;
512         unsigned long next;
513
514         pmd = pmd_offset(pud, addr);
515         do {
516                 next = pmd_addr_end(addr, end);
517                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
518                         continue;
519                 if (check_pte_range(vma, pmd, addr, next, nodes,
520                                     flags, private))
521                         return -EIO;
522         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
523         return 0;
524 }
525
526 static inline int check_pud_range(struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
527                 unsigned long addr, unsigned long end,
528                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
529                 void *private)
530 {
531         pud_t *pud;
532         unsigned long next;
533
534         pud = pud_offset(pgd, addr);
535         do {
536                 next = pud_addr_end(addr, end);
537                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
538                         continue;
539                 if (check_pmd_range(vma, pud, addr, next, nodes,
540                                     flags, private))
541                         return -EIO;
542         } while (pud++, addr = next, addr != end);
543         return 0;
544 }
545
546 static inline int check_pgd_range(struct vm_area_struct *vma,
547                 unsigned long addr, unsigned long end,
548                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
549                 void *private)
550 {
551         pgd_t *pgd;
552         unsigned long next;
553
554         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
555         do {
556                 next = pgd_addr_end(addr, end);
557                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
558                         continue;
559                 if (check_pud_range(vma, pgd, addr, next, nodes,
560                                     flags, private))
561                         return -EIO;
562         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
563         return 0;
564 }
565
566 /*
567  * Check if all pages in a range are on a set of nodes.
568  * If pagelist != NULL then isolate pages from the LRU and
569  * put them on the pagelist.
570  */
571 static struct vm_area_struct *
572 check_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start, unsigned long end,
573                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags, void *private)
574 {
575         int err;
576         struct vm_area_struct *first, *vma, *prev;
577
578
579         first = find_vma(mm, start);
580         if (!first)
581                 return ERR_PTR(-EFAULT);
582         prev = NULL;
583         for (vma = first; vma && vma->vm_start < end; vma = vma->vm_next) {
584                 if (!(flags & MPOL_MF_DISCONTIG_OK)) {
585                         if (!vma->vm_next && vma->vm_end < end)
586                                 return ERR_PTR(-EFAULT);
587                         if (prev && prev->vm_end < vma->vm_start)
588                                 return ERR_PTR(-EFAULT);
589                 }
590                 if (!is_vm_hugetlb_page(vma) &&
591                     ((flags & MPOL_MF_STRICT) ||
592                      ((flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) &&
593                                 vma_migratable(vma)))) {
594                         unsigned long endvma = vma->vm_end;
595
596                         if (endvma > end)
597                                 endvma = end;
598                         if (vma->vm_start > start)
599                                 start = vma->vm_start;
600                         err = check_pgd_range(vma, start, endvma, nodes,
601                                                 flags, private);
602                         if (err) {
603                                 first = ERR_PTR(err);
604                                 break;
605                         }
606                 }
607                 prev = vma;
608         }
609         return first;
610 }
611
612 /* Apply policy to a single VMA */
613 static int policy_vma(struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *new)
614 {
615         int err = 0;
616         struct mempolicy *old = vma->vm_policy;
617
618         pr_debug("vma %lx-%lx/%lx vm_ops %p vm_file %p set_policy %p\n",
619                  vma->vm_start, vma->vm_end, vma->vm_pgoff,
620                  vma->vm_ops, vma->vm_file,
621                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->set_policy : NULL);
622
623         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->set_policy)
624                 err = vma->vm_ops->set_policy(vma, new);
625         if (!err) {
626                 mpol_get(new);
627                 vma->vm_policy = new;
628                 mpol_put(old);
629         }
630         return err;
631 }
632
633 /* Step 2: apply policy to a range and do splits. */
634 static int mbind_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
635                        unsigned long end, struct mempolicy *new_pol)
636 {
637         struct vm_area_struct *next;
638         struct vm_area_struct *prev;
639         struct vm_area_struct *vma;
640         int err = 0;
641         pgoff_t pgoff;
642         unsigned long vmstart;
643         unsigned long vmend;
644
645         vma = find_vma_prev(mm, start, &prev);
646         if (!vma || vma->vm_start > start)
647                 return -EFAULT;
648
649         for (; vma && vma->vm_start < end; prev = vma, vma = next) {
650                 next = vma->vm_next;
651                 vmstart = max(start, vma->vm_start);
652                 vmend   = min(end, vma->vm_end);
653
654                 pgoff = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
655                 prev = vma_merge(mm, prev, vmstart, vmend, vma->vm_flags,
656                                   vma->anon_vma, vma->vm_file, pgoff, new_pol);
657                 if (prev) {
658                         vma = prev;
659                         next = vma->vm_next;
660                         continue;
661                 }
662                 if (vma->vm_start != vmstart) {
663                         err = split_vma(vma->vm_mm, vma, vmstart, 1);
664                         if (err)
665                                 goto out;
666                 }
667                 if (vma->vm_end != vmend) {
668                         err = split_vma(vma->vm_mm, vma, vmend, 0);
669                         if (err)
670                                 goto out;
671                 }
672                 err = policy_vma(vma, new_pol);
673                 if (err)
674                         goto out;
675         }
676
677  out:
678         return err;
679 }
680
681 /*
682  * Update task->flags PF_MEMPOLICY bit: set iff non-default
683  * mempolicy.  Allows more rapid checking of this (combined perhaps
684  * with other PF_* flag bits) on memory allocation hot code paths.
685  *
686  * If called from outside this file, the task 'p' should -only- be
687  * a newly forked child not yet visible on the task list, because
688  * manipulating the task flags of a visible task is not safe.
689  *
690  * The above limitation is why this routine has the funny name
691  * mpol_fix_fork_child_flag().
692  *
693  * It is also safe to call this with a task pointer of current,
694  * which the static wrapper mpol_set_task_struct_flag() does,
695  * for use within this file.
696  */
697
698 void mpol_fix_fork_child_flag(struct task_struct *p)
699 {
700         if (p->mempolicy)
701                 p->flags |= PF_MEMPOLICY;
702         else
703                 p->flags &= ~PF_MEMPOLICY;
704 }
705
706 static void mpol_set_task_struct_flag(void)
707 {
708         mpol_fix_fork_child_flag(current);
709 }
710
711 /* Set the process memory policy */
712 static long do_set_mempolicy(unsigned short mode, unsigned short flags,
713                              nodemask_t *nodes)
714 {
715         struct mempolicy *new, *old;
716         struct mm_struct *mm = current->mm;
717         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
718         int ret;
719
720         if (!scratch)
721                 return -ENOMEM;
722
723         new = mpol_new(mode, flags, nodes);
724         if (IS_ERR(new)) {
725                 ret = PTR_ERR(new);
726                 goto out;
727         }
728         /*
729          * prevent changing our mempolicy while show_numa_maps()
730          * is using it.
731          * Note:  do_set_mempolicy() can be called at init time
732          * with no 'mm'.
733          */
734         if (mm)
735                 down_write(&mm->mmap_sem);
736         task_lock(current);
737         ret = mpol_set_nodemask(new, nodes, scratch);
738         if (ret) {
739                 task_unlock(current);
740                 if (mm)
741                         up_write(&mm->mmap_sem);
742                 mpol_put(new);
743                 goto out;
744         }
745         old = current->mempolicy;
746         current->mempolicy = new;
747         mpol_set_task_struct_flag();
748         if (new && new->mode == MPOL_INTERLEAVE &&
749             nodes_weight(new->v.nodes))
750                 current->il_next = first_node(new->v.nodes);
751         task_unlock(current);
752         if (mm)
753                 up_write(&mm->mmap_sem);
754
755         mpol_put(old);
756         ret = 0;
757 out:
758         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
759         return ret;
760 }
761
762 /*
763  * Return nodemask for policy for get_mempolicy() query
764  *
765  * Called with task's alloc_lock held
766  */
767 static void get_policy_nodemask(struct mempolicy *p, nodemask_t *nodes)
768 {
769         nodes_clear(*nodes);
770         if (p == &default_policy)
771                 return;
772
773         switch (p->mode) {
774         case MPOL_BIND:
775                 /* Fall through */
776         case MPOL_INTERLEAVE:
777                 *nodes = p->v.nodes;
778                 break;
779         case MPOL_PREFERRED:
780                 if (!(p->flags & MPOL_F_LOCAL))
781                         node_set(p->v.preferred_node, *nodes);
782                 /* else return empty node mask for local allocation */
783                 break;
784         default:
785                 BUG();
786         }
787 }
788
789 static int lookup_node(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
790 {
791         struct page *p;
792         int err;
793
794         err = get_user_pages(current, mm, addr & PAGE_MASK, 1, 0, 0, &p, NULL);
795         if (err >= 0) {
796                 err = page_to_nid(p);
797                 put_page(p);
798         }
799         return err;
800 }
801
802 /* Retrieve NUMA policy */
803 static long do_get_mempolicy(int *policy, nodemask_t *nmask,
804                              unsigned long addr, unsigned long flags)
805 {
806         int err;
807         struct mm_struct *mm = current->mm;
808         struct vm_area_struct *vma = NULL;
809         struct mempolicy *pol = current->mempolicy;
810
811         if (flags &
812                 ~(unsigned long)(MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR|MPOL_F_MEMS_ALLOWED))
813                 return -EINVAL;
814
815         if (flags & MPOL_F_MEMS_ALLOWED) {
816                 if (flags & (MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR))
817                         return -EINVAL;
818                 *policy = 0;    /* just so it's initialized */
819                 task_lock(current);
820                 *nmask  = cpuset_current_mems_allowed;
821                 task_unlock(current);
822                 return 0;
823         }
824
825         if (flags & MPOL_F_ADDR) {
826                 /*
827                  * Do NOT fall back to task policy if the
828                  * vma/shared policy at addr is NULL.  We
829                  * want to return MPOL_DEFAULT in this case.
830                  */
831                 down_read(&mm->mmap_sem);
832                 vma = find_vma_intersection(mm, addr, addr+1);
833                 if (!vma) {
834                         up_read(&mm->mmap_sem);
835                         return -EFAULT;
836                 }
837                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy)
838                         pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, addr);
839                 else
840                         pol = vma->vm_policy;
841         } else if (addr)
842                 return -EINVAL;
843
844         if (!pol)
845                 pol = &default_policy;  /* indicates default behavior */
846
847         if (flags & MPOL_F_NODE) {
848                 if (flags & MPOL_F_ADDR) {
849                         err = lookup_node(mm, addr);
850                         if (err < 0)
851                                 goto out;
852                         *policy = err;
853                 } else if (pol == current->mempolicy &&
854                                 pol->mode == MPOL_INTERLEAVE) {
855                         *policy = current->il_next;
856                 } else {
857                         err = -EINVAL;
858                         goto out;
859                 }
860         } else {
861                 *policy = pol == &default_policy ? MPOL_DEFAULT :
862                                                 pol->mode;
863                 /*
864                  * Internal mempolicy flags must be masked off before exposing
865                  * the policy to userspace.
866                  */
867                 *policy |= (pol->flags & MPOL_MODE_FLAGS);
868         }
869
870         if (vma) {
871                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
872                 vma = NULL;
873         }
874
875         err = 0;
876         if (nmask) {
877                 if (mpol_store_user_nodemask(pol)) {
878                         *nmask = pol->w.user_nodemask;
879                 } else {
880                         task_lock(current);
881                         get_policy_nodemask(pol, nmask);
882                         task_unlock(current);
883                 }
884         }
885
886  out:
887         mpol_cond_put(pol);
888         if (vma)
889                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
890         return err;
891 }
892
893 #ifdef CONFIG_MIGRATION
894 /*
895  * page migration
896  */
897 static void migrate_page_add(struct page *page, struct list_head *pagelist,
898                                 unsigned long flags)
899 {
900         /*
901          * Avoid migrating a page that is shared with others.
902          */
903         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) || page_mapcount(page) == 1) {
904                 if (!isolate_lru_page(page)) {
905                         list_add_tail(&page->lru, pagelist);
906                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
907                                             page_is_file_cache(page));
908                 }
909         }
910 }
911
912 static struct page *new_node_page(struct page *page, unsigned long node, int **x)
913 {
914         return alloc_pages_exact_node(node, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0);
915 }
916
917 /*
918  * Migrate pages from one node to a target node.
919  * Returns error or the number of pages not migrated.
920  */
921 static int migrate_to_node(struct mm_struct *mm, int source, int dest,
922                            int flags)
923 {
924         nodemask_t nmask;
925         LIST_HEAD(pagelist);
926         int err = 0;
927         struct vm_area_struct *vma;
928
929         nodes_clear(nmask);
930         node_set(source, nmask);
931
932         vma = check_range(mm, mm->mmap->vm_start, mm->task_size, &nmask,
933                         flags | MPOL_MF_DISCONTIG_OK, &pagelist);
934         if (IS_ERR(vma))
935                 return PTR_ERR(vma);
936
937         if (!list_empty(&pagelist)) {
938                 err = migrate_pages(&pagelist, new_node_page, dest,
939                                                                 false, true);
940                 if (err)
941                         putback_lru_pages(&pagelist);
942         }
943
944         return err;
945 }
946
947 /*
948  * Move pages between the two nodesets so as to preserve the physical
949  * layout as much as possible.
950  *
951  * Returns the number of page that could not be moved.
952  */
953 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm,
954         const nodemask_t *from_nodes, const nodemask_t *to_nodes, int flags)
955 {
956         int busy = 0;
957         int err;
958         nodemask_t tmp;
959
960         err = migrate_prep();
961         if (err)
962                 return err;
963
964         down_read(&mm->mmap_sem);
965
966         err = migrate_vmas(mm, from_nodes, to_nodes, flags);
967         if (err)
968                 goto out;
969
970         /*
971          * Find a 'source' bit set in 'tmp' whose corresponding 'dest'
972          * bit in 'to' is not also set in 'tmp'.  Clear the found 'source'
973          * bit in 'tmp', and return that <source, dest> pair for migration.
974          * The pair of nodemasks 'to' and 'from' define the map.
975          *
976          * If no pair of bits is found that way, fallback to picking some
977          * pair of 'source' and 'dest' bits that are not the same.  If the
978          * 'source' and 'dest' bits are the same, this represents a node
979          * that will be migrating to itself, so no pages need move.
980          *
981          * If no bits are left in 'tmp', or if all remaining bits left
982          * in 'tmp' correspond to the same bit in 'to', return false
983          * (nothing left to migrate).
984          *
985          * This lets us pick a pair of nodes to migrate between, such that
986          * if possible the dest node is not already occupied by some other
987          * source node, minimizing the risk of overloading the memory on a
988          * node that would happen if we migrated incoming memory to a node
989          * before migrating outgoing memory source that same node.
990          *
991          * A single scan of tmp is sufficient.  As we go, we remember the
992          * most recent <s, d> pair that moved (s != d).  If we find a pair
993          * that not only moved, but what's better, moved to an empty slot
994          * (d is not set in tmp), then we break out then, with that pair.
995          * Otherwise when we finish scannng from_tmp, we at least have the
996          * most recent <s, d> pair that moved.  If we get all the way through
997          * the scan of tmp without finding any node that moved, much less
998          * moved to an empty node, then there is nothing left worth migrating.
999          */
1000
1001         tmp = *from_nodes;
1002         while (!nodes_empty(tmp)) {
1003                 int s,d;
1004                 int source = -1;
1005                 int dest = 0;
1006
1007                 for_each_node_mask(s, tmp) {
1008                         d = node_remap(s, *from_nodes, *to_nodes);
1009                         if (s == d)
1010                                 continue;
1011
1012                         source = s;     /* Node moved. Memorize */
1013                         dest = d;
1014
1015                         /* dest not in remaining from nodes? */
1016                         if (!node_isset(dest, tmp))
1017                                 break;
1018                 }
1019                 if (source == -1)
1020                         break;
1021
1022                 node_clear(source, tmp);
1023                 err = migrate_to_node(mm, source, dest, flags);
1024                 if (err > 0)
1025                         busy += err;
1026                 if (err < 0)
1027                         break;
1028         }
1029 out:
1030         up_read(&mm->mmap_sem);
1031         if (err < 0)
1032                 return err;
1033         return busy;
1034
1035 }
1036
1037 /*
1038  * Allocate a new page for page migration based on vma policy.
1039  * Start assuming that page is mapped by vma pointed to by @private.
1040  * Search forward from there, if not.  N.B., this assumes that the
1041  * list of pages handed to migrate_pages()--which is how we get here--
1042  * is in virtual address order.
1043  */
1044 static struct page *new_vma_page(struct page *page, unsigned long private, int **x)
1045 {
1046         struct vm_area_struct *vma = (struct vm_area_struct *)private;
1047         unsigned long uninitialized_var(address);
1048
1049         while (vma) {
1050                 address = page_address_in_vma(page, vma);
1051                 if (address != -EFAULT)
1052                         break;
1053                 vma = vma->vm_next;
1054         }
1055
1056         /*
1057          * if !vma, alloc_page_vma() will use task or system default policy
1058          */
1059         return alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, vma, address);
1060 }
1061 #else
1062
1063 static void migrate_page_add(struct page *page, struct list_head *pagelist,
1064                                 unsigned long flags)
1065 {
1066 }
1067
1068 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm,
1069         const nodemask_t *from_nodes, const nodemask_t *to_nodes, int flags)
1070 {
1071         return -ENOSYS;
1072 }
1073
1074 static struct page *new_vma_page(struct page *page, unsigned long private, int **x)
1075 {
1076         return NULL;
1077 }
1078 #endif
1079
1080 static long do_mbind(unsigned long start, unsigned long len,
1081                      unsigned short mode, unsigned short mode_flags,
1082                      nodemask_t *nmask, unsigned long flags)
1083 {
1084         struct vm_area_struct *vma;
1085         struct mm_struct *mm = current->mm;
1086         struct mempolicy *new;
1087         unsigned long end;
1088         int err;
1089         LIST_HEAD(pagelist);
1090
1091         if (flags & ~(unsigned long)(MPOL_MF_STRICT |
1092                                      MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL))
1093                 return -EINVAL;
1094         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1095                 return -EPERM;
1096
1097         if (start & ~PAGE_MASK)
1098                 return -EINVAL;
1099
1100         if (mode == MPOL_DEFAULT)
1101                 flags &= ~MPOL_MF_STRICT;
1102
1103         len = (len + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
1104         end = start + len;
1105
1106         if (end < start)
1107                 return -EINVAL;
1108         if (end == start)
1109                 return 0;
1110
1111         new = mpol_new(mode, mode_flags, nmask);
1112         if (IS_ERR(new))
1113                 return PTR_ERR(new);
1114
1115         /*
1116          * If we are using the default policy then operation
1117          * on discontinuous address spaces is okay after all
1118          */
1119         if (!new)
1120                 flags |= MPOL_MF_DISCONTIG_OK;
1121
1122         pr_debug("mbind %lx-%lx mode:%d flags:%d nodes:%lx\n",
1123                  start, start + len, mode, mode_flags,
1124                  nmask ? nodes_addr(*nmask)[0] : -1);
1125
1126         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) {
1127
1128                 err = migrate_prep();
1129                 if (err)
1130                         goto mpol_out;
1131         }
1132         {
1133                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1134                 if (scratch) {
1135                         down_write(&mm->mmap_sem);
1136                         task_lock(current);
1137                         err = mpol_set_nodemask(new, nmask, scratch);
1138                         task_unlock(current);
1139                         if (err)
1140                                 up_write(&mm->mmap_sem);
1141                 } else
1142                         err = -ENOMEM;
1143                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1144         }
1145         if (err)
1146                 goto mpol_out;
1147
1148         vma = check_range(mm, start, end, nmask,
1149                           flags | MPOL_MF_INVERT, &pagelist);
1150
1151         err = PTR_ERR(vma);
1152         if (!IS_ERR(vma)) {
1153                 int nr_failed = 0;
1154
1155                 err = mbind_range(mm, start, end, new);
1156
1157                 if (!list_empty(&pagelist)) {
1158                         nr_failed = migrate_pages(&pagelist, new_vma_page,
1159                                                 (unsigned long)vma,
1160                                                 false, true);
1161                         if (nr_failed)
1162                                 putback_lru_pages(&pagelist);
1163                 }
1164
1165                 if (!err && nr_failed && (flags & MPOL_MF_STRICT))
1166                         err = -EIO;
1167         } else
1168                 putback_lru_pages(&pagelist);
1169
1170         up_write(&mm->mmap_sem);
1171  mpol_out:
1172         mpol_put(new);
1173         return err;
1174 }
1175
1176 /*
1177  * User space interface with variable sized bitmaps for nodelists.
1178  */
1179
1180 /* Copy a node mask from user space. */
1181 static int get_nodes(nodemask_t *nodes, const unsigned long __user *nmask,
1182                      unsigned long maxnode)
1183 {
1184         unsigned long k;
1185         unsigned long nlongs;
1186         unsigned long endmask;
1187
1188         --maxnode;
1189         nodes_clear(*nodes);
1190         if (maxnode == 0 || !nmask)
1191                 return 0;
1192         if (maxnode > PAGE_SIZE*BITS_PER_BYTE)
1193                 return -EINVAL;
1194
1195         nlongs = BITS_TO_LONGS(maxnode);
1196         if ((maxnode % BITS_PER_LONG) == 0)
1197                 endmask = ~0UL;
1198         else
1199                 endmask = (1UL << (maxnode % BITS_PER_LONG)) - 1;
1200
1201         /* When the user specified more nodes than supported just check
1202            if the non supported part is all zero. */
1203         if (nlongs > BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES)) {
1204                 if (nlongs > PAGE_SIZE/sizeof(long))
1205                         return -EINVAL;
1206                 for (k = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES); k < nlongs; k++) {
1207                         unsigned long t;
1208                         if (get_user(t, nmask + k))
1209                                 return -EFAULT;
1210                         if (k == nlongs - 1) {
1211                                 if (t & endmask)
1212                                         return -EINVAL;
1213                         } else if (t)
1214                                 return -EINVAL;
1215                 }
1216                 nlongs = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES);
1217                 endmask = ~0UL;
1218         }
1219
1220         if (copy_from_user(nodes_addr(*nodes), nmask, nlongs*sizeof(unsigned long)))
1221                 return -EFAULT;
1222         nodes_addr(*nodes)[nlongs-1] &= endmask;
1223         return 0;
1224 }
1225
1226 /* Copy a kernel node mask to user space */
1227 static int copy_nodes_to_user(unsigned long __user *mask, unsigned long maxnode,
1228                               nodemask_t *nodes)
1229 {
1230         unsigned long copy = ALIGN(maxnode-1, 64) / 8;
1231         const int nbytes = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES) * sizeof(long);
1232
1233         if (copy > nbytes) {
1234                 if (copy > PAGE_SIZE)
1235                         return -EINVAL;
1236                 if (clear_user((char __user *)mask + nbytes, copy - nbytes))
1237                         return -EFAULT;
1238                 copy = nbytes;
1239         }
1240         return copy_to_user(mask, nodes_addr(*nodes), copy) ? -EFAULT : 0;
1241 }
1242
1243 SYSCALL_DEFINE6(mbind, unsigned long, start, unsigned long, len,
1244                 unsigned long, mode, unsigned long __user *, nmask,
1245                 unsigned long, maxnode, unsigned, flags)
1246 {
1247         nodemask_t nodes;
1248         int err;
1249         unsigned short mode_flags;
1250
1251         mode_flags = mode & MPOL_MODE_FLAGS;
1252         mode &= ~MPOL_MODE_FLAGS;
1253         if (mode >= MPOL_MAX)
1254                 return -EINVAL;
1255         if ((mode_flags & MPOL_F_STATIC_NODES) &&
1256             (mode_flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
1257                 return -EINVAL;
1258         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1259         if (err)
1260                 return err;
1261         return do_mbind(start, len, mode, mode_flags, &nodes, flags);
1262 }
1263
1264 /* Set the process memory policy */
1265 SYSCALL_DEFINE3(set_mempolicy, int, mode, unsigned long __user *, nmask,
1266                 unsigned long, maxnode)
1267 {
1268         int err;
1269         nodemask_t nodes;
1270         unsigned short flags;
1271
1272         flags = mode & MPOL_MODE_FLAGS;
1273         mode &= ~MPOL_MODE_FLAGS;
1274         if ((unsigned int)mode >= MPOL_MAX)
1275                 return -EINVAL;
1276         if ((flags & MPOL_F_STATIC_NODES) && (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
1277                 return -EINVAL;
1278         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1279         if (err)
1280                 return err;
1281         return do_set_mempolicy(mode, flags, &nodes);
1282 }
1283
1284 SYSCALL_DEFINE4(migrate_pages, pid_t, pid, unsigned long, maxnode,
1285                 const unsigned long __user *, old_nodes,
1286                 const unsigned long __user *, new_nodes)
1287 {
1288         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1289         struct mm_struct *mm = NULL;
1290         struct task_struct *task;
1291         nodemask_t task_nodes;
1292         int err;
1293         nodemask_t *old;
1294         nodemask_t *new;
1295         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1296
1297         if (!scratch)
1298                 return -ENOMEM;
1299
1300         old = &scratch->mask1;
1301         new = &scratch->mask2;
1302
1303         err = get_nodes(old, old_nodes, maxnode);
1304         if (err)
1305                 goto out;
1306
1307         err = get_nodes(new, new_nodes, maxnode);
1308         if (err)
1309                 goto out;
1310
1311         /* Find the mm_struct */
1312         rcu_read_lock();
1313         read_lock(&tasklist_lock);
1314         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1315         if (!task) {
1316                 read_unlock(&tasklist_lock);
1317                 rcu_read_unlock();
1318                 err = -ESRCH;
1319                 goto out;
1320         }
1321         mm = get_task_mm(task);
1322         read_unlock(&tasklist_lock);
1323         rcu_read_unlock();
1324
1325         err = -EINVAL;
1326         if (!mm)
1327                 goto out;
1328
1329         /*
1330          * Check if this process has the right to modify the specified
1331          * process. The right exists if the process has administrative
1332          * capabilities, superuser privileges or the same
1333          * userid as the target process.
1334          */
1335         rcu_read_lock();
1336         tcred = __task_cred(task);
1337         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1338             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1339             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1340                 rcu_read_unlock();
1341                 err = -EPERM;
1342                 goto out;
1343         }
1344         rcu_read_unlock();
1345
1346         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1347         /* Is the user allowed to access the target nodes? */
1348         if (!nodes_subset(*new, task_nodes) && !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1349                 err = -EPERM;
1350                 goto out;
1351         }
1352
1353         if (!nodes_subset(*new, node_states[N_HIGH_MEMORY])) {
1354                 err = -EINVAL;
1355                 goto out;
1356         }
1357
1358         err = security_task_movememory(task);
1359         if (err)
1360                 goto out;
1361
1362         err = do_migrate_pages(mm, old, new,
1363                 capable(CAP_SYS_NICE) ? MPOL_MF_MOVE_ALL : MPOL_MF_MOVE);
1364 out:
1365         if (mm)
1366                 mmput(mm);
1367         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1368
1369         return err;
1370 }
1371
1372
1373 /* Retrieve NUMA policy */
1374 SYSCALL_DEFINE5(get_mempolicy, int __user *, policy,
1375                 unsigned long __user *, nmask, unsigned long, maxnode,
1376                 unsigned long, addr, unsigned long, flags)
1377 {
1378         int err;
1379         int uninitialized_var(pval);
1380         nodemask_t nodes;
1381
1382         if (nmask != NULL && maxnode < MAX_NUMNODES)
1383                 return -EINVAL;
1384
1385         err = do_get_mempolicy(&pval, &nodes, addr, flags);
1386
1387         if (err)
1388                 return err;
1389
1390         if (policy && put_user(pval, policy))
1391                 return -EFAULT;
1392
1393         if (nmask)
1394                 err = copy_nodes_to_user(nmask, maxnode, &nodes);
1395
1396         return err;
1397 }
1398
1399 #ifdef CONFIG_COMPAT
1400
1401 asmlinkage long compat_sys_get_mempolicy(int __user *policy,
1402                                      compat_ulong_t __user *nmask,
1403                                      compat_ulong_t maxnode,
1404                                      compat_ulong_t addr, compat_ulong_t flags)
1405 {
1406         long err;
1407         unsigned long __user *nm = NULL;
1408         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1409         DECLARE_BITMAP(bm, MAX_NUMNODES);
1410
1411         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1412         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1413
1414         if (nmask)
1415                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1416
1417         err = sys_get_mempolicy(policy, nm, nr_bits+1, addr, flags);
1418
1419         if (!err && nmask) {
1420                 err = copy_from_user(bm, nm, alloc_size);
1421                 /* ensure entire bitmap is zeroed */
1422                 err |= clear_user(nmask, ALIGN(maxnode-1, 8) / 8);
1423                 err |= compat_put_bitmap(nmask, bm, nr_bits);
1424         }
1425
1426         return err;
1427 }
1428
1429 asmlinkage long compat_sys_set_mempolicy(int mode, compat_ulong_t __user *nmask,
1430                                      compat_ulong_t maxnode)
1431 {
1432         long err = 0;
1433         unsigned long __user *nm = NULL;
1434         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1435         DECLARE_BITMAP(bm, MAX_NUMNODES);
1436
1437         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1438         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1439
1440         if (nmask) {
1441                 err = compat_get_bitmap(bm, nmask, nr_bits);
1442                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1443                 err |= copy_to_user(nm, bm, alloc_size);
1444         }
1445
1446         if (err)
1447                 return -EFAULT;
1448
1449         return sys_set_mempolicy(mode, nm, nr_bits+1);
1450 }
1451
1452 asmlinkage long compat_sys_mbind(compat_ulong_t start, compat_ulong_t len,
1453                              compat_ulong_t mode, compat_ulong_t __user *nmask,
1454                              compat_ulong_t maxnode, compat_ulong_t flags)
1455 {
1456         long err = 0;
1457         unsigned long __user *nm = NULL;
1458         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1459         nodemask_t bm;
1460
1461         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1462         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1463
1464         if (nmask) {
1465                 err = compat_get_bitmap(nodes_addr(bm), nmask, nr_bits);
1466                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1467                 err |= copy_to_user(nm, nodes_addr(bm), alloc_size);
1468         }
1469
1470         if (err)
1471                 return -EFAULT;
1472
1473         return sys_mbind(start, len, mode, nm, nr_bits+1, flags);
1474 }
1475
1476 #endif
1477
1478 /*
1479  * get_vma_policy(@task, @vma, @addr)
1480  * @task - task for fallback if vma policy == default
1481  * @vma   - virtual memory area whose policy is sought
1482  * @addr  - address in @vma for shared policy lookup
1483  *
1484  * Returns effective policy for a VMA at specified address.
1485  * Falls back to @task or system default policy, as necessary.
1486  * Current or other task's task mempolicy and non-shared vma policies
1487  * are protected by the task's mmap_sem, which must be held for read by
1488  * the caller.
1489  * Shared policies [those marked as MPOL_F_SHARED] require an extra reference
1490  * count--added by the get_policy() vm_op, as appropriate--to protect against
1491  * freeing by another task.  It is the caller's responsibility to free the
1492  * extra reference for shared policies.
1493  */
1494 static struct mempolicy *get_vma_policy(struct task_struct *task,
1495                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1496 {
1497         struct mempolicy *pol = task->mempolicy;
1498
1499         if (vma) {
1500                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy) {
1501                         struct mempolicy *vpol = vma->vm_ops->get_policy(vma,
1502                                                                         addr);
1503                         if (vpol)
1504                                 pol = vpol;
1505                 } else if (vma->vm_policy)
1506                         pol = vma->vm_policy;
1507         }
1508         if (!pol)
1509                 pol = &default_policy;
1510         return pol;
1511 }
1512
1513 /*
1514  * Return a nodemask representing a mempolicy for filtering nodes for
1515  * page allocation
1516  */
1517 static nodemask_t *policy_nodemask(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy)
1518 {
1519         /* Lower zones don't get a nodemask applied for MPOL_BIND */
1520         if (unlikely(policy->mode == MPOL_BIND) &&
1521                         gfp_zone(gfp) >= policy_zone &&
1522                         cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(&policy->v.nodes))
1523                 return &policy->v.nodes;
1524
1525         return NULL;
1526 }
1527
1528 /* Return a zonelist indicated by gfp for node representing a mempolicy */
1529 static struct zonelist *policy_zonelist(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy)
1530 {
1531         int nd = numa_node_id();
1532
1533         switch (policy->mode) {
1534         case MPOL_PREFERRED:
1535                 if (!(policy->flags & MPOL_F_LOCAL))
1536                         nd = policy->v.preferred_node;
1537                 break;
1538         case MPOL_BIND:
1539                 /*
1540                  * Normally, MPOL_BIND allocations are node-local within the
1541                  * allowed nodemask.  However, if __GFP_THISNODE is set and the
1542                  * current node isn't part of the mask, we use the zonelist for
1543                  * the first node in the mask instead.
1544                  */
1545                 if (unlikely(gfp & __GFP_THISNODE) &&
1546                                 unlikely(!node_isset(nd, policy->v.nodes)))
1547                         nd = first_node(policy->v.nodes);
1548                 break;
1549         default:
1550                 BUG();
1551         }
1552         return node_zonelist(nd, gfp);
1553 }
1554
1555 /* Do dynamic interleaving for a process */
1556 static unsigned interleave_nodes(struct mempolicy *policy)
1557 {
1558         unsigned nid, next;
1559         struct task_struct *me = current;
1560
1561         nid = me->il_next;
1562         next = next_node(nid, policy->v.nodes);
1563         if (next >= MAX_NUMNODES)
1564                 next = first_node(policy->v.nodes);
1565         if (next < MAX_NUMNODES)
1566                 me->il_next = next;
1567         return nid;
1568 }
1569
1570 /*
1571  * Depending on the memory policy provide a node from which to allocate the
1572  * next slab entry.
1573  * @policy must be protected by freeing by the caller.  If @policy is
1574  * the current task's mempolicy, this protection is implicit, as only the
1575  * task can change it's policy.  The system default policy requires no
1576  * such protection.
1577  */
1578 unsigned slab_node(struct mempolicy *policy)
1579 {
1580         if (!policy || policy->flags & MPOL_F_LOCAL)
1581                 return numa_node_id();
1582
1583         switch (policy->mode) {
1584         case MPOL_PREFERRED:
1585                 /*
1586                  * handled MPOL_F_LOCAL above
1587                  */
1588                 return policy->v.preferred_node;
1589
1590         case MPOL_INTERLEAVE:
1591                 return interleave_nodes(policy);
1592
1593         case MPOL_BIND: {
1594                 /*
1595                  * Follow bind policy behavior and start allocation at the
1596                  * first node.
1597                  */
1598                 struct zonelist *zonelist;
1599                 struct zone *zone;
1600                 enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(GFP_KERNEL);
1601                 zonelist = &NODE_DATA(numa_node_id())->node_zonelists[0];
1602                 (void)first_zones_zonelist(zonelist, highest_zoneidx,
1603                                                         &policy->v.nodes,
1604                                                         &zone);
1605                 return zone ? zone->node : numa_node_id();
1606         }
1607
1608         default:
1609                 BUG();
1610         }
1611 }
1612
1613 /* Do static interleaving for a VMA with known offset. */
1614 static unsigned offset_il_node(struct mempolicy *pol,
1615                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long off)
1616 {
1617         unsigned nnodes = nodes_weight(pol->v.nodes);
1618         unsigned target;
1619         int c;
1620         int nid = -1;
1621
1622         if (!nnodes)
1623                 return numa_node_id();
1624         target = (unsigned int)off % nnodes;
1625         c = 0;
1626         do {
1627                 nid = next_node(nid, pol->v.nodes);
1628                 c++;
1629         } while (c <= target);
1630         return nid;
1631 }
1632
1633 /* Determine a node number for interleave */
1634 static inline unsigned interleave_nid(struct mempolicy *pol,
1635                  struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, int shift)
1636 {
1637         if (vma) {
1638                 unsigned long off;
1639
1640                 /*
1641                  * for small pages, there is no difference between
1642                  * shift and PAGE_SHIFT, so the bit-shift is safe.
1643                  * for huge pages, since vm_pgoff is in units of small
1644                  * pages, we need to shift off the always 0 bits to get
1645                  * a useful offset.
1646                  */
1647                 BUG_ON(shift < PAGE_SHIFT);
1648                 off = vma->vm_pgoff >> (shift - PAGE_SHIFT);
1649                 off += (addr - vma->vm_start) >> shift;
1650                 return offset_il_node(pol, vma, off);
1651         } else
1652                 return interleave_nodes(pol);
1653 }
1654
1655 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
1656 /*
1657  * huge_zonelist(@vma, @addr, @gfp_flags, @mpol)
1658  * @vma = virtual memory area whose policy is sought
1659  * @addr = address in @vma for shared policy lookup and interleave policy
1660  * @gfp_flags = for requested zone
1661  * @mpol = pointer to mempolicy pointer for reference counted mempolicy
1662  * @nodemask = pointer to nodemask pointer for MPOL_BIND nodemask
1663  *
1664  * Returns a zonelist suitable for a huge page allocation and a pointer
1665  * to the struct mempolicy for conditional unref after allocation.
1666  * If the effective policy is 'BIND, returns a pointer to the mempolicy's
1667  * @nodemask for filtering the zonelist.
1668  *
1669  * Must be protected by get_mems_allowed()
1670  */
1671 struct zonelist *huge_zonelist(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1672                                 gfp_t gfp_flags, struct mempolicy **mpol,
1673                                 nodemask_t **nodemask)
1674 {
1675         struct zonelist *zl;
1676
1677         *mpol = get_vma_policy(current, vma, addr);
1678         *nodemask = NULL;       /* assume !MPOL_BIND */
1679
1680         if (unlikely((*mpol)->mode == MPOL_INTERLEAVE)) {
1681                 zl = node_zonelist(interleave_nid(*mpol, vma, addr,
1682                                 huge_page_shift(hstate_vma(vma))), gfp_flags);
1683         } else {
1684                 zl = policy_zonelist(gfp_flags, *mpol);
1685                 if ((*mpol)->mode == MPOL_BIND)
1686                         *nodemask = &(*mpol)->v.nodes;
1687         }
1688         return zl;
1689 }
1690
1691 /*
1692  * init_nodemask_of_mempolicy
1693  *
1694  * If the current task's mempolicy is "default" [NULL], return 'false'
1695  * to indicate default policy.  Otherwise, extract the policy nodemask
1696  * for 'bind' or 'interleave' policy into the argument nodemask, or
1697  * initialize the argument nodemask to contain the single node for
1698  * 'preferred' or 'local' policy and return 'true' to indicate presence
1699  * of non-default mempolicy.
1700  *
1701  * We don't bother with reference counting the mempolicy [mpol_get/put]
1702  * because the current task is examining it's own mempolicy and a task's
1703  * mempolicy is only ever changed by the task itself.
1704  *
1705  * N.B., it is the caller's responsibility to free a returned nodemask.
1706  */
1707 bool init_nodemask_of_mempolicy(nodemask_t *mask)
1708 {
1709         struct mempolicy *mempolicy;
1710         int nid;
1711
1712         if (!(mask && current->mempolicy))
1713                 return false;
1714
1715         task_lock(current);
1716         mempolicy = current->mempolicy;
1717         switch (mempolicy->mode) {
1718         case MPOL_PREFERRED:
1719                 if (mempolicy->flags & MPOL_F_LOCAL)
1720                         nid = numa_node_id();
1721                 else
1722                         nid = mempolicy->v.preferred_node;
1723                 init_nodemask_of_node(mask, nid);
1724                 break;
1725
1726         case MPOL_BIND:
1727                 /* Fall through */
1728         case MPOL_INTERLEAVE:
1729                 *mask =  mempolicy->v.nodes;
1730                 break;
1731
1732         default:
1733                 BUG();
1734         }
1735         task_unlock(current);
1736
1737         return true;
1738 }
1739 #endif
1740
1741 /*
1742  * mempolicy_nodemask_intersects
1743  *
1744  * If tsk's mempolicy is "default" [NULL], return 'true' to indicate default
1745  * policy.  Otherwise, check for intersection between mask and the policy
1746  * nodemask for 'bind' or 'interleave' policy.  For 'perferred' or 'local'
1747  * policy, always return true since it may allocate elsewhere on fallback.
1748  *
1749  * Takes task_lock(tsk) to prevent freeing of its mempolicy.
1750  */
1751 bool mempolicy_nodemask_intersects(struct task_struct *tsk,
1752                                         const nodemask_t *mask)
1753 {
1754         struct mempolicy *mempolicy;
1755         bool ret = true;
1756
1757         if (!mask)
1758                 return ret;
1759         task_lock(tsk);
1760         mempolicy = tsk->mempolicy;
1761         if (!mempolicy)
1762                 goto out;
1763
1764         switch (mempolicy->mode) {
1765         case MPOL_PREFERRED:
1766                 /*
1767                  * MPOL_PREFERRED and MPOL_F_LOCAL are only preferred nodes to
1768                  * allocate from, they may fallback to other nodes when oom.
1769                  * Thus, it's possible for tsk to have allocated memory from
1770                  * nodes in mask.
1771                  */
1772                 break;
1773         case MPOL_BIND:
1774         case MPOL_INTERLEAVE:
1775                 ret = nodes_intersects(mempolicy->v.nodes, *mask);
1776                 break;
1777         default:
1778                 BUG();
1779         }
1780 out:
1781         task_unlock(tsk);
1782         return ret;
1783 }
1784
1785 /* Allocate a page in interleaved policy.
1786    Own path because it needs to do special accounting. */
1787 static struct page *alloc_page_interleave(gfp_t gfp, unsigned order,
1788                                         unsigned nid)
1789 {
1790         struct zonelist *zl;
1791         struct page *page;
1792
1793         zl = node_zonelist(nid, gfp);
1794         page = __alloc_pages(gfp, order, zl);
1795         if (page && page_zone(page) == zonelist_zone(&zl->_zonerefs[0]))
1796                 inc_zone_page_state(page, NUMA_INTERLEAVE_HIT);
1797         return page;
1798 }
1799
1800 /**
1801  *      alloc_page_vma  - Allocate a page for a VMA.
1802  *
1803  *      @gfp:
1804  *      %GFP_USER    user allocation.
1805  *      %GFP_KERNEL  kernel allocations,
1806  *      %GFP_HIGHMEM highmem/user allocations,
1807  *      %GFP_FS      allocation should not call back into a file system.
1808  *      %GFP_ATOMIC  don't sleep.
1809  *
1810  *      @vma:  Pointer to VMA or NULL if not available.
1811  *      @addr: Virtual Address of the allocation. Must be inside the VMA.
1812  *
1813  *      This function allocates a page from the kernel page pool and applies
1814  *      a NUMA policy associated with the VMA or the current process.
1815  *      When VMA is not NULL caller must hold down_read on the mmap_sem of the
1816  *      mm_struct of the VMA to prevent it from going away. Should be used for
1817  *      all allocations for pages that will be mapped into
1818  *      user space. Returns NULL when no page can be allocated.
1819  *
1820  *      Should be called with the mm_sem of the vma hold.
1821  */
1822 struct page *
1823 alloc_page_vma(gfp_t gfp, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1824 {
1825         struct mempolicy *pol = get_vma_policy(current, vma, addr);
1826         struct zonelist *zl;
1827         struct page *page;
1828
1829         get_mems_allowed();
1830         if (unlikely(pol->mode == MPOL_INTERLEAVE)) {
1831                 unsigned nid;
1832
1833                 nid = interleave_nid(pol, vma, addr, PAGE_SHIFT);
1834                 mpol_cond_put(pol);
1835                 page = alloc_page_interleave(gfp, 0, nid);
1836                 put_mems_allowed();
1837                 return page;
1838         }
1839         zl = policy_zonelist(gfp, pol);
1840         if (unlikely(mpol_needs_cond_ref(pol))) {
1841                 /*
1842                  * slow path: ref counted shared policy
1843                  */
1844                 struct page *page =  __alloc_pages_nodemask(gfp, 0,
1845                                                 zl, policy_nodemask(gfp, pol));
1846                 __mpol_put(pol);
1847                 put_mems_allowed();
1848                 return page;
1849         }
1850         /*
1851          * fast path:  default or task policy
1852          */
1853         page = __alloc_pages_nodemask(gfp, 0, zl, policy_nodemask(gfp, pol));
1854         put_mems_allowed();
1855         return page;
1856 }
1857
1858 /**
1859  *      alloc_pages_current - Allocate pages.
1860  *
1861  *      @gfp:
1862  *              %GFP_USER   user allocation,
1863  *              %GFP_KERNEL kernel allocation,
1864  *              %GFP_HIGHMEM highmem allocation,
1865  *              %GFP_FS     don't call back into a file system.
1866  *              %GFP_ATOMIC don't sleep.
1867  *      @order: Power of two of allocation size in pages. 0 is a single page.
1868  *
1869  *      Allocate a page from the kernel page pool.  When not in
1870  *      interrupt context and apply the current process NUMA policy.
1871  *      Returns NULL when no page can be allocated.
1872  *
1873  *      Don't call cpuset_update_task_memory_state() unless
1874  *      1) it's ok to take cpuset_sem (can WAIT), and
1875  *      2) allocating for current task (not interrupt).
1876  */
1877 struct page *alloc_pages_current(gfp_t gfp, unsigned order)
1878 {
1879         struct mempolicy *pol = current->mempolicy;
1880         struct page *page;
1881
1882         if (!pol || in_interrupt() || (gfp & __GFP_THISNODE))
1883                 pol = &default_policy;
1884
1885         get_mems_allowed();
1886         /*
1887          * No reference counting needed for current->mempolicy
1888          * nor system default_policy
1889          */
1890         if (pol->mode == MPOL_INTERLEAVE)
1891                 page = alloc_page_interleave(gfp, order, interleave_nodes(pol));
1892         else
1893                 page = __alloc_pages_nodemask(gfp, order,
1894                         policy_zonelist(gfp, pol), policy_nodemask(gfp, pol));
1895         put_mems_allowed();
1896         return page;
1897 }
1898 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_current);
1899
1900 /*
1901  * If mpol_dup() sees current->cpuset == cpuset_being_rebound, then it
1902  * rebinds the mempolicy its copying by calling mpol_rebind_policy()
1903  * with the mems_allowed returned by cpuset_mems_allowed().  This
1904  * keeps mempolicies cpuset relative after its cpuset moves.  See
1905  * further kernel/cpuset.c update_nodemask().
1906  *
1907  * current's mempolicy may be rebinded by the other task(the task that changes
1908  * cpuset's mems), so we needn't do rebind work for current task.
1909  */
1910
1911 /* Slow path of a mempolicy duplicate */
1912 struct mempolicy *__mpol_dup(struct mempolicy *old)
1913 {
1914         struct mempolicy *new = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
1915
1916         if (!new)
1917                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1918
1919         /* task's mempolicy is protected by alloc_lock */
1920         if (old == current->mempolicy) {
1921                 task_lock(current);
1922                 *new = *old;
1923                 task_unlock(current);
1924         } else
1925                 *new = *old;
1926
1927         rcu_read_lock();
1928         if (current_cpuset_is_being_rebound()) {
1929                 nodemask_t mems = cpuset_mems_allowed(current);
1930                 if (new->flags & MPOL_F_REBINDING)
1931                         mpol_rebind_policy(new, &mems, MPOL_REBIND_STEP2);
1932                 else
1933                         mpol_rebind_policy(new, &mems, MPOL_REBIND_ONCE);
1934         }
1935         rcu_read_unlock();
1936         atomic_set(&new->refcnt, 1);
1937         return new;
1938 }
1939
1940 /*
1941  * If *frompol needs [has] an extra ref, copy *frompol to *tompol ,
1942  * eliminate the * MPOL_F_* flags that require conditional ref and
1943  * [NOTE!!!] drop the extra ref.  Not safe to reference *frompol directly
1944  * after return.  Use the returned value.
1945  *
1946  * Allows use of a mempolicy for, e.g., multiple allocations with a single
1947  * policy lookup, even if the policy needs/has extra ref on lookup.
1948  * shmem_readahead needs this.
1949  */
1950 struct mempolicy *__mpol_cond_copy(struct mempolicy *tompol,
1951                                                 struct mempolicy *frompol)
1952 {
1953         if (!mpol_needs_cond_ref(frompol))
1954                 return frompol;
1955
1956         *tompol = *frompol;
1957         tompol->flags &= ~MPOL_F_SHARED;        /* copy doesn't need unref */
1958         __mpol_put(frompol);
1959         return tompol;
1960 }
1961
1962 /* Slow path of a mempolicy comparison */
1963 int __mpol_equal(struct mempolicy *a, struct mempolicy *b)
1964 {
1965         if (!a || !b)
1966                 return 0;
1967         if (a->mode != b->mode)
1968                 return 0;
1969         if (a->flags != b->flags)
1970                 return 0;
1971         if (mpol_store_user_nodemask(a))
1972                 if (!nodes_equal(a->w.user_nodemask, b->w.user_nodemask))
1973                         return 0;
1974
1975         switch (a->mode) {
1976         case MPOL_BIND:
1977                 /* Fall through */
1978         case MPOL_INTERLEAVE:
1979                 return nodes_equal(a->v.nodes, b->v.nodes);
1980         case MPOL_PREFERRED:
1981                 return a->v.preferred_node == b->v.preferred_node &&
1982                         a->flags == b->flags;
1983         default:
1984                 BUG();
1985                 return 0;
1986         }
1987 }
1988
1989 /*
1990  * Shared memory backing store policy support.
1991  *
1992  * Remember policies even when nobody has shared memory mapped.
1993  * The policies are kept in Red-Black tree linked from the inode.
1994  * They are protected by the sp->lock spinlock, which should be held
1995  * for any accesses to the tree.
1996  */
1997
1998 /* lookup first element intersecting start-end */
1999 /* Caller holds sp->lock */
2000 static struct sp_node *
2001 sp_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long start, unsigned long end)
2002 {
2003         struct rb_node *n = sp->root.rb_node;
2004
2005         while (n) {
2006                 struct sp_node *p = rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2007
2008                 if (start >= p->end)
2009                         n = n->rb_right;
2010                 else if (end <= p->start)
2011                         n = n->rb_left;
2012                 else
2013                         break;
2014         }
2015         if (!n)
2016                 return NULL;
2017         for (;;) {
2018                 struct sp_node *w = NULL;
2019                 struct rb_node *prev = rb_prev(n);
2020                 if (!prev)
2021                         break;
2022                 w = rb_entry(prev, struct sp_node, nd);
2023                 if (w->end <= start)
2024                         break;
2025                 n = prev;
2026         }
2027         return rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2028 }
2029
2030 /* Insert a new shared policy into the list. */
2031 /* Caller holds sp->lock */
2032 static void sp_insert(struct shared_policy *sp, struct sp_node *new)
2033 {
2034         struct rb_node **p = &sp->root.rb_node;
2035         struct rb_node *parent = NULL;
2036         struct sp_node *nd;
2037
2038         while (*p) {
2039                 parent = *p;
2040                 nd = rb_entry(parent, struct sp_node, nd);
2041                 if (new->start < nd->start)
2042                         p = &(*p)->rb_left;
2043                 else if (new->end > nd->end)
2044                         p = &(*p)->rb_right;
2045                 else
2046                         BUG();
2047         }
2048         rb_link_node(&new->nd, parent, p);
2049         rb_insert_color(&new->nd, &sp->root);
2050         pr_debug("inserting %lx-%lx: %d\n", new->start, new->end,
2051                  new->policy ? new->policy->mode : 0);
2052 }
2053
2054 /* Find shared policy intersecting idx */
2055 struct mempolicy *
2056 mpol_shared_policy_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long idx)
2057 {
2058         struct mempolicy *pol = NULL;
2059         struct sp_node *sn;
2060
2061         if (!sp->root.rb_node)
2062                 return NULL;
2063         spin_lock(&sp->lock);
2064         sn = sp_lookup(sp, idx, idx+1);
2065         if (sn) {
2066                 mpol_get(sn->policy);
2067                 pol = sn->policy;
2068         }
2069         spin_unlock(&sp->lock);
2070         return pol;
2071 }
2072
2073 static void sp_delete(struct shared_policy *sp, struct sp_node *n)
2074 {
2075         pr_debug("deleting %lx-l%lx\n", n->start, n->end);
2076         rb_erase(&n->nd, &sp->root);
2077         mpol_put(n->policy);
2078         kmem_cache_free(sn_cache, n);
2079 }
2080
2081 static struct sp_node *sp_alloc(unsigned long start, unsigned long end,
2082                                 struct mempolicy *pol)
2083 {
2084         struct sp_node *n = kmem_cache_alloc(sn_cache, GFP_KERNEL);
2085
2086         if (!n)
2087                 return NULL;
2088         n->start = start;
2089         n->end = end;
2090         mpol_get(pol);
2091         pol->flags |= MPOL_F_SHARED;    /* for unref */
2092         n->policy = pol;
2093         return n;
2094 }
2095
2096 /* Replace a policy range. */
2097 static int shared_policy_replace(struct shared_policy *sp, unsigned long start,
2098                                  unsigned long end, struct sp_node *new)
2099 {
2100         struct sp_node *n, *new2 = NULL;
2101
2102 restart:
2103         spin_lock(&sp->lock);
2104         n = sp_lookup(sp, start, end);
2105         /* Take care of old policies in the same range. */
2106         while (n && n->start < end) {
2107                 struct rb_node *next = rb_next(&n->nd);
2108                 if (n->start >= start) {
2109                         if (n->end <= end)
2110                                 sp_delete(sp, n);
2111                         else
2112                                 n->start = end;
2113                 } else {
2114                         /* Old policy spanning whole new range. */
2115                         if (n->end > end) {
2116                                 if (!new2) {
2117                                         spin_unlock(&sp->lock);
2118                                         new2 = sp_alloc(end, n->end, n->policy);
2119                                         if (!new2)
2120                                                 return -ENOMEM;
2121                                         goto restart;
2122                                 }
2123                                 n->end = start;
2124                                 sp_insert(sp, new2);
2125                                 new2 = NULL;
2126                                 break;
2127                         } else
2128                                 n->end = start;
2129                 }
2130                 if (!next)
2131                         break;
2132                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2133         }
2134         if (new)
2135                 sp_insert(sp, new);
2136         spin_unlock(&sp->lock);
2137         if (new2) {
2138                 mpol_put(new2->policy);
2139                 kmem_cache_free(sn_cache, new2);
2140         }
2141         return 0;
2142 }
2143
2144 /**
2145  * mpol_shared_policy_init - initialize shared policy for inode
2146  * @sp: pointer to inode shared policy
2147  * @mpol:  struct mempolicy to install
2148  *
2149  * Install non-NULL @mpol in inode's shared policy rb-tree.
2150  * On entry, the current task has a reference on a non-NULL @mpol.
2151  * This must be released on exit.
2152  * This is called at get_inode() calls and we can use GFP_KERNEL.
2153  */
2154 void mpol_shared_policy_init(struct shared_policy *sp, struct mempolicy *mpol)
2155 {
2156         int ret;
2157
2158         sp->root = RB_ROOT;             /* empty tree == default mempolicy */
2159         spin_lock_init(&sp->lock);
2160
2161         if (mpol) {
2162                 struct vm_area_struct pvma;
2163                 struct mempolicy *new;
2164                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
2165
2166                 if (!scratch)
2167                         goto put_mpol;
2168                 /* contextualize the tmpfs mount point mempolicy */
2169                 new = mpol_new(mpol->mode, mpol->flags, &mpol->w.user_nodemask);
2170                 if (IS_ERR(new))
2171                         goto free_scratch; /* no valid nodemask intersection */
2172
2173                 task_lock(current);
2174                 ret = mpol_set_nodemask(new, &mpol->w.user_nodemask, scratch);
2175                 task_unlock(current);
2176                 if (ret)
2177                         goto put_new;
2178
2179                 /* Create pseudo-vma that contains just the policy */
2180                 memset(&pvma, 0, sizeof(struct vm_area_struct));
2181                 pvma.vm_end = TASK_SIZE;        /* policy covers entire file */
2182                 mpol_set_shared_policy(sp, &pvma, new); /* adds ref */
2183
2184 put_new:
2185                 mpol_put(new);                  /* drop initial ref */
2186 free_scratch:
2187                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
2188 put_mpol:
2189                 mpol_put(mpol); /* drop our incoming ref on sb mpol */
2190         }
2191 }
2192
2193 int mpol_set_shared_policy(struct shared_policy *info,
2194                         struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *npol)
2195 {
2196         int err;
2197         struct sp_node *new = NULL;
2198         unsigned long sz = vma_pages(vma);
2199
2200         pr_debug("set_shared_policy %lx sz %lu %d %d %lx\n",
2201                  vma->vm_pgoff,
2202                  sz, npol ? npol->mode : -1,
2203                  npol ? npol->flags : -1,
2204                  npol ? nodes_addr(npol->v.nodes)[0] : -1);
2205
2206         if (npol) {
2207                 new = sp_alloc(vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff + sz, npol);
2208                 if (!new)
2209                         return -ENOMEM;
2210         }
2211         err = shared_policy_replace(info, vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff+sz, new);
2212         if (err && new)
2213                 kmem_cache_free(sn_cache, new);
2214         return err;
2215 }
2216
2217 /* Free a backing policy store on inode delete. */
2218 void mpol_free_shared_policy(struct shared_policy *p)
2219 {
2220         struct sp_node *n;
2221         struct rb_node *next;
2222
2223         if (!p->root.rb_node)
2224                 return;
2225         spin_lock(&p->lock);
2226         next = rb_first(&p->root);
2227         while (next) {
2228                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2229                 next = rb_next(&n->nd);
2230                 rb_erase(&n->nd, &p->root);
2231                 mpol_put(n->policy);
2232                 kmem_cache_free(sn_cache, n);
2233         }
2234         spin_unlock(&p->lock);
2235 }
2236
2237 /* assumes fs == KERNEL_DS */
2238 void __init numa_policy_init(void)
2239 {
2240         nodemask_t interleave_nodes;
2241         unsigned long largest = 0;
2242         int nid, prefer = 0;
2243
2244         policy_cache = kmem_cache_create("numa_policy",
2245                                          sizeof(struct mempolicy),
2246                                          0, SLAB_PANIC, NULL);
2247
2248         sn_cache = kmem_cache_create("shared_policy_node",
2249                                      sizeof(struct sp_node),
2250                                      0, SLAB_PANIC, NULL);
2251
2252         /*
2253          * Set interleaving policy for system init. Interleaving is only
2254          * enabled across suitably sized nodes (default is >= 16MB), or
2255          * fall back to the largest node if they're all smaller.
2256          */
2257         nodes_clear(interleave_nodes);
2258         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
2259                 unsigned long total_pages = node_present_pages(nid);
2260
2261                 /* Preserve the largest node */
2262                 if (largest < total_pages) {
2263                         largest = total_pages;
2264                         prefer = nid;
2265                 }
2266
2267                 /* Interleave this node? */
2268                 if ((total_pages << PAGE_SHIFT) >= (16 << 20))
2269                         node_set(nid, interleave_nodes);
2270         }
2271
2272         /* All too small, use the largest */
2273         if (unlikely(nodes_empty(interleave_nodes)))
2274                 node_set(prefer, interleave_nodes);
2275
2276         if (do_set_mempolicy(MPOL_INTERLEAVE, 0, &interleave_nodes))
2277                 printk("numa_policy_init: interleaving failed\n");
2278 }
2279
2280 /* Reset policy of current process to default */
2281 void numa_default_policy(void)
2282 {
2283         do_set_mempolicy(MPOL_DEFAULT, 0, NULL);
2284 }
2285
2286 /*
2287  * Parse and format mempolicy from/to strings
2288  */
2289
2290 /*
2291  * "local" is pseudo-policy:  MPOL_PREFERRED with MPOL_F_LOCAL flag
2292  * Used only for mpol_parse_str() and mpol_to_str()
2293  */
2294 #define MPOL_LOCAL MPOL_MAX
2295 static const char * const policy_modes[] =
2296 {
2297         [MPOL_DEFAULT]    = "default",
2298         [MPOL_PREFERRED]  = "prefer",
2299         [MPOL_BIND]       = "bind",
2300         [MPOL_INTERLEAVE] = "interleave",
2301         [MPOL_LOCAL]      = "local"
2302 };
2303
2304
2305 #ifdef CONFIG_TMPFS
2306 /**
2307  * mpol_parse_str - parse string to mempolicy
2308  * @str:  string containing mempolicy to parse
2309  * @mpol:  pointer to struct mempolicy pointer, returned on success.
2310  * @no_context:  flag whether to "contextualize" the mempolicy
2311  *
2312  * Format of input:
2313  *      <mode>[=<flags>][:<nodelist>]
2314  *
2315  * if @no_context is true, save the input nodemask in w.user_nodemask in
2316  * the returned mempolicy.  This will be used to "clone" the mempolicy in
2317  * a specific context [cpuset] at a later time.  Used to parse tmpfs mpol
2318  * mount option.  Note that if 'static' or 'relative' mode flags were
2319  * specified, the input nodemask will already have been saved.  Saving
2320  * it again is redundant, but safe.
2321  *
2322  * On success, returns 0, else 1
2323  */
2324 int mpol_parse_str(char *str, struct mempolicy **mpol, int no_context)
2325 {
2326         struct mempolicy *new = NULL;
2327         unsigned short mode;
2328         unsigned short uninitialized_var(mode_flags);
2329         nodemask_t nodes;
2330         char *nodelist = strchr(str, ':');
2331         char *flags = strchr(str, '=');
2332         int err = 1;
2333
2334         if (nodelist) {
2335                 /* NUL-terminate mode or flags string */
2336                 *nodelist++ = '\0';
2337                 if (nodelist_parse(nodelist, nodes))
2338                         goto out;
2339                 if (!nodes_subset(nodes, node_states[N_HIGH_MEMORY]))
2340                         goto out;
2341         } else
2342                 nodes_clear(nodes);
2343
2344         if (flags)
2345                 *flags++ = '\0';        /* terminate mode string */
2346
2347         for (mode = 0; mode <= MPOL_LOCAL; mode++) {
2348                 if (!strcmp(str, policy_modes[mode])) {
2349                         break;
2350                 }
2351         }
2352         if (mode > MPOL_LOCAL)
2353                 goto out;
2354
2355         switch (mode) {
2356         case MPOL_PREFERRED:
2357                 /*
2358                  * Insist on a nodelist of one node only
2359                  */
2360                 if (nodelist) {
2361                         char *rest = nodelist;
2362                         while (isdigit(*rest))
2363                                 rest++;
2364                         if (*rest)
2365                                 goto out;
2366                 }
2367                 break;
2368         case MPOL_INTERLEAVE:
2369                 /*
2370                  * Default to online nodes with memory if no nodelist
2371                  */
2372                 if (!nodelist)
2373                         nodes = node_states[N_HIGH_MEMORY];
2374                 break;
2375         case MPOL_LOCAL:
2376                 /*
2377                  * Don't allow a nodelist;  mpol_new() checks flags
2378                  */
2379                 if (nodelist)
2380                         goto out;
2381                 mode = MPOL_PREFERRED;
2382                 break;
2383         case MPOL_DEFAULT:
2384                 /*
2385                  * Insist on a empty nodelist
2386                  */
2387                 if (!nodelist)
2388                         err = 0;
2389                 goto out;
2390         case MPOL_BIND:
2391                 /*
2392                  * Insist on a nodelist
2393                  */
2394                 if (!nodelist)
2395                         goto out;
2396         }
2397
2398         mode_flags = 0;
2399         if (flags) {
2400                 /*
2401                  * Currently, we only support two mutually exclusive
2402                  * mode flags.
2403                  */
2404                 if (!strcmp(flags, "static"))
2405                         mode_flags |= MPOL_F_STATIC_NODES;
2406                 else if (!strcmp(flags, "relative"))
2407                         mode_flags |= MPOL_F_RELATIVE_NODES;
2408                 else
2409                         goto out;
2410         }
2411
2412         new = mpol_new(mode, mode_flags, &nodes);
2413         if (IS_ERR(new))
2414                 goto out;
2415
2416         if (no_context) {
2417                 /* save for contextualization */
2418                 new->w.user_nodemask = nodes;
2419         } else {
2420                 int ret;
2421                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
2422                 if (scratch) {
2423                         task_lock(current);
2424                         ret = mpol_set_nodemask(new, &nodes, scratch);
2425                         task_unlock(current);
2426                 } else
2427                         ret = -ENOMEM;
2428                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
2429                 if (ret) {
2430                         mpol_put(new);
2431                         goto out;
2432                 }
2433         }
2434         err = 0;
2435
2436 out:
2437         /* Restore string for error message */
2438         if (nodelist)
2439                 *--nodelist = ':';
2440         if (flags)
2441                 *--flags = '=';
2442         if (!err)
2443                 *mpol = new;
2444         return err;
2445 }
2446 #endif /* CONFIG_TMPFS */
2447
2448 /**
2449  * mpol_to_str - format a mempolicy structure for printing
2450  * @buffer:  to contain formatted mempolicy string
2451  * @maxlen:  length of @buffer
2452  * @pol:  pointer to mempolicy to be formatted
2453  * @no_context:  "context free" mempolicy - use nodemask in w.user_nodemask
2454  *
2455  * Convert a mempolicy into a string.
2456  * Returns the number of characters in buffer (if positive)
2457  * or an error (negative)
2458  */
2459 int mpol_to_str(char *buffer, int maxlen, struct mempolicy *pol, int no_context)
2460 {
2461         char *p = buffer;
2462         int l;
2463         nodemask_t nodes;
2464         unsigned short mode;
2465         unsigned short flags = pol ? pol->flags : 0;
2466
2467         /*
2468          * Sanity check:  room for longest mode, flag and some nodes
2469          */
2470         VM_BUG_ON(maxlen < strlen("interleave") + strlen("relative") + 16);
2471
2472         if (!pol || pol == &default_policy)
2473                 mode = MPOL_DEFAULT;
2474         else
2475                 mode = pol->mode;
2476
2477         switch (mode) {
2478         case MPOL_DEFAULT:
2479                 nodes_clear(nodes);
2480                 break;
2481
2482         case MPOL_PREFERRED:
2483                 nodes_clear(nodes);
2484                 if (flags & MPOL_F_LOCAL)
2485                         mode = MPOL_LOCAL;      /* pseudo-policy */
2486                 else
2487                         node_set(pol->v.preferred_node, nodes);
2488                 break;
2489
2490         case MPOL_BIND:
2491                 /* Fall through */
2492         case MPOL_INTERLEAVE:
2493                 if (no_context)
2494                         nodes = pol->w.user_nodemask;
2495                 else
2496                         nodes = pol->v.nodes;
2497                 break;
2498
2499         default:
2500                 BUG();
2501         }
2502
2503         l = strlen(policy_modes[mode]);
2504         if (buffer + maxlen < p + l + 1)
2505                 return -ENOSPC;
2506
2507         strcpy(p, policy_modes[mode]);
2508         p += l;
2509
2510         if (flags & MPOL_MODE_FLAGS) {
2511                 if (buffer + maxlen < p + 2)
2512                         return -ENOSPC;
2513                 *p++ = '=';
2514
2515                 /*
2516                  * Currently, the only defined flags are mutually exclusive
2517                  */
2518                 if (flags & MPOL_F_STATIC_NODES)
2519                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "static");
2520                 else if (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
2521                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "relative");
2522         }
2523
2524         if (!nodes_empty(nodes)) {
2525                 if (buffer + maxlen < p + 2)
2526                         return -ENOSPC;
2527                 *p++ = ':';
2528                 p += nodelist_scnprintf(p, buffer + maxlen - p, nodes);
2529         }
2530         return p - buffer;
2531 }
2532
2533 struct numa_maps {
2534         unsigned long pages;
2535         unsigned long anon;
2536         unsigned long active;
2537         unsigned long writeback;
2538         unsigned long mapcount_max;
2539         unsigned long dirty;
2540         unsigned long swapcache;
2541         unsigned long node[MAX_NUMNODES];
2542 };
2543
2544 static void gather_stats(struct page *page, void *private, int pte_dirty)
2545 {
2546         struct numa_maps *md = private;
2547         int count = page_mapcount(page);
2548
2549         md->pages++;
2550         if (pte_dirty || PageDirty(page))
2551                 md->dirty++;
2552
2553         if (PageSwapCache(page))
2554                 md->swapcache++;
2555
2556         if (PageActive(page) || PageUnevictable(page))
2557                 md->active++;
2558
2559         if (PageWriteback(page))
2560                 md->writeback++;
2561
2562         if (PageAnon(page))
2563                 md->anon++;
2564
2565         if (count > md->mapcount_max)
2566                 md->mapcount_max = count;
2567
2568         md->node[page_to_nid(page)]++;
2569 }
2570
2571 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
2572 static void check_huge_range(struct vm_area_struct *vma,
2573                 unsigned long start, unsigned long end,
2574                 struct numa_maps *md)
2575 {
2576         unsigned long addr;
2577         struct page *page;
2578         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
2579         unsigned long sz = huge_page_size(h);
2580
2581         for (addr = start; addr < end; addr += sz) {
2582                 pte_t *ptep = huge_pte_offset(vma->vm_mm,
2583                                                 addr & huge_page_mask(h));
2584                 pte_t pte;
2585
2586                 if (!ptep)
2587                         continue;
2588
2589                 pte = *ptep;
2590                 if (pte_none(pte))
2591                         continue;
2592
2593                 page = pte_page(pte);
2594                 if (!page)
2595                         continue;
2596
2597                 gather_stats(page, md, pte_dirty(*ptep));
2598         }
2599 }
2600 #else
2601 static inline void check_huge_range(struct vm_area_struct *vma,
2602                 unsigned long start, unsigned long end,
2603                 struct numa_maps *md)
2604 {
2605 }
2606 #endif
2607
2608 /*
2609  * Display pages allocated per node and memory policy via /proc.
2610  */
2611 int show_numa_map(struct seq_file *m, void *v)
2612 {
2613         struct proc_maps_private *priv = m->private;
2614         struct vm_area_struct *vma = v;
2615         struct numa_maps *md;
2616         struct file *file = vma->vm_file;
2617         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2618         struct mempolicy *pol;
2619         int n;
2620         char buffer[50];
2621
2622         if (!mm)
2623                 return 0;
2624
2625         md = kzalloc(sizeof(struct numa_maps), GFP_KERNEL);
2626         if (!md)
2627                 return 0;
2628
2629         pol = get_vma_policy(priv->task, vma, vma->vm_start);
2630         mpol_to_str(buffer, sizeof(buffer), pol, 0);
2631         mpol_cond_put(pol);
2632
2633         seq_printf(m, "%08lx %s", vma->vm_start, buffer);
2634
2635         if (file) {
2636                 seq_printf(m, " file=");
2637                 seq_path(m, &file->f_path, "\n\t= ");
2638         } else if (vma->vm_start <= mm->brk && vma->vm_end >= mm->start_brk) {
2639                 seq_printf(m, " heap");
2640         } else if (vma->vm_start <= mm->start_stack &&
2641                         vma->vm_end >= mm->start_stack) {
2642                 seq_printf(m, " stack");
2643         }
2644
2645         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
2646                 check_huge_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_end, md);
2647                 seq_printf(m, " huge");
2648         } else {
2649                 check_pgd_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2650                         &node_states[N_HIGH_MEMORY], MPOL_MF_STATS, md);
2651         }
2652
2653         if (!md->pages)
2654                 goto out;
2655
2656         if (md->anon)
2657                 seq_printf(m," anon=%lu",md->anon);
2658
2659         if (md->dirty)
2660                 seq_printf(m," dirty=%lu",md->dirty);
2661
2662         if (md->pages != md->anon && md->pages != md->dirty)
2663                 seq_printf(m, " mapped=%lu", md->pages);
2664
2665         if (md->mapcount_max > 1)
2666                 seq_printf(m, " mapmax=%lu", md->mapcount_max);
2667
2668         if (md->swapcache)
2669                 seq_printf(m," swapcache=%lu", md->swapcache);
2670
2671         if (md->active < md->pages && !is_vm_hugetlb_page(vma))
2672                 seq_printf(m," active=%lu", md->active);
2673
2674         if (md->writeback)
2675                 seq_printf(m," writeback=%lu", md->writeback);
2676
2677         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY)
2678                 if (md->node[n])
2679                         seq_printf(m, " N%d=%lu", n, md->node[n]);
2680 out:
2681         seq_putc(m, '\n');
2682         kfree(md);
2683
2684         if (m->count < m->size)
2685                 m->version = (vma != priv->tail_vma) ? vma->vm_start : 0;
2686         return 0;
2687 }