mm: use correct numa policy node for transparent hugepages
[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                 split_huge_page_pmd(vma->vm_mm, pmd);
518                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
519                         continue;
520                 if (check_pte_range(vma, pmd, addr, next, nodes,
521                                     flags, private))
522                         return -EIO;
523         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
524         return 0;
525 }
526
527 static inline int check_pud_range(struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
528                 unsigned long addr, unsigned long end,
529                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
530                 void *private)
531 {
532         pud_t *pud;
533         unsigned long next;
534
535         pud = pud_offset(pgd, addr);
536         do {
537                 next = pud_addr_end(addr, end);
538                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
539                         continue;
540                 if (check_pmd_range(vma, pud, addr, next, nodes,
541                                     flags, private))
542                         return -EIO;
543         } while (pud++, addr = next, addr != end);
544         return 0;
545 }
546
547 static inline int check_pgd_range(struct vm_area_struct *vma,
548                 unsigned long addr, unsigned long end,
549                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
550                 void *private)
551 {
552         pgd_t *pgd;
553         unsigned long next;
554
555         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
556         do {
557                 next = pgd_addr_end(addr, end);
558                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
559                         continue;
560                 if (check_pud_range(vma, pgd, addr, next, nodes,
561                                     flags, private))
562                         return -EIO;
563         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
564         return 0;
565 }
566
567 /*
568  * Check if all pages in a range are on a set of nodes.
569  * If pagelist != NULL then isolate pages from the LRU and
570  * put them on the pagelist.
571  */
572 static struct vm_area_struct *
573 check_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start, unsigned long end,
574                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags, void *private)
575 {
576         int err;
577         struct vm_area_struct *first, *vma, *prev;
578
579
580         first = find_vma(mm, start);
581         if (!first)
582                 return ERR_PTR(-EFAULT);
583         prev = NULL;
584         for (vma = first; vma && vma->vm_start < end; vma = vma->vm_next) {
585                 if (!(flags & MPOL_MF_DISCONTIG_OK)) {
586                         if (!vma->vm_next && vma->vm_end < end)
587                                 return ERR_PTR(-EFAULT);
588                         if (prev && prev->vm_end < vma->vm_start)
589                                 return ERR_PTR(-EFAULT);
590                 }
591                 if (!is_vm_hugetlb_page(vma) &&
592                     ((flags & MPOL_MF_STRICT) ||
593                      ((flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) &&
594                                 vma_migratable(vma)))) {
595                         unsigned long endvma = vma->vm_end;
596
597                         if (endvma > end)
598                                 endvma = end;
599                         if (vma->vm_start > start)
600                                 start = vma->vm_start;
601                         err = check_pgd_range(vma, start, endvma, nodes,
602                                                 flags, private);
603                         if (err) {
604                                 first = ERR_PTR(err);
605                                 break;
606                         }
607                 }
608                 prev = vma;
609         }
610         return first;
611 }
612
613 /* Apply policy to a single VMA */
614 static int policy_vma(struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *new)
615 {
616         int err = 0;
617         struct mempolicy *old = vma->vm_policy;
618
619         pr_debug("vma %lx-%lx/%lx vm_ops %p vm_file %p set_policy %p\n",
620                  vma->vm_start, vma->vm_end, vma->vm_pgoff,
621                  vma->vm_ops, vma->vm_file,
622                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->set_policy : NULL);
623
624         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->set_policy)
625                 err = vma->vm_ops->set_policy(vma, new);
626         if (!err) {
627                 mpol_get(new);
628                 vma->vm_policy = new;
629                 mpol_put(old);
630         }
631         return err;
632 }
633
634 /* Step 2: apply policy to a range and do splits. */
635 static int mbind_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
636                        unsigned long end, struct mempolicy *new_pol)
637 {
638         struct vm_area_struct *next;
639         struct vm_area_struct *prev;
640         struct vm_area_struct *vma;
641         int err = 0;
642         pgoff_t pgoff;
643         unsigned long vmstart;
644         unsigned long vmend;
645
646         vma = find_vma_prev(mm, start, &prev);
647         if (!vma || vma->vm_start > start)
648                 return -EFAULT;
649
650         for (; vma && vma->vm_start < end; prev = vma, vma = next) {
651                 next = vma->vm_next;
652                 vmstart = max(start, vma->vm_start);
653                 vmend   = min(end, vma->vm_end);
654
655                 pgoff = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
656                 prev = vma_merge(mm, prev, vmstart, vmend, vma->vm_flags,
657                                   vma->anon_vma, vma->vm_file, pgoff, new_pol);
658                 if (prev) {
659                         vma = prev;
660                         next = vma->vm_next;
661                         continue;
662                 }
663                 if (vma->vm_start != vmstart) {
664                         err = split_vma(vma->vm_mm, vma, vmstart, 1);
665                         if (err)
666                                 goto out;
667                 }
668                 if (vma->vm_end != vmend) {
669                         err = split_vma(vma->vm_mm, vma, vmend, 0);
670                         if (err)
671                                 goto out;
672                 }
673                 err = policy_vma(vma, new_pol);
674                 if (err)
675                         goto out;
676         }
677
678  out:
679         return err;
680 }
681
682 /*
683  * Update task->flags PF_MEMPOLICY bit: set iff non-default
684  * mempolicy.  Allows more rapid checking of this (combined perhaps
685  * with other PF_* flag bits) on memory allocation hot code paths.
686  *
687  * If called from outside this file, the task 'p' should -only- be
688  * a newly forked child not yet visible on the task list, because
689  * manipulating the task flags of a visible task is not safe.
690  *
691  * The above limitation is why this routine has the funny name
692  * mpol_fix_fork_child_flag().
693  *
694  * It is also safe to call this with a task pointer of current,
695  * which the static wrapper mpol_set_task_struct_flag() does,
696  * for use within this file.
697  */
698
699 void mpol_fix_fork_child_flag(struct task_struct *p)
700 {
701         if (p->mempolicy)
702                 p->flags |= PF_MEMPOLICY;
703         else
704                 p->flags &= ~PF_MEMPOLICY;
705 }
706
707 static void mpol_set_task_struct_flag(void)
708 {
709         mpol_fix_fork_child_flag(current);
710 }
711
712 /* Set the process memory policy */
713 static long do_set_mempolicy(unsigned short mode, unsigned short flags,
714                              nodemask_t *nodes)
715 {
716         struct mempolicy *new, *old;
717         struct mm_struct *mm = current->mm;
718         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
719         int ret;
720
721         if (!scratch)
722                 return -ENOMEM;
723
724         new = mpol_new(mode, flags, nodes);
725         if (IS_ERR(new)) {
726                 ret = PTR_ERR(new);
727                 goto out;
728         }
729         /*
730          * prevent changing our mempolicy while show_numa_maps()
731          * is using it.
732          * Note:  do_set_mempolicy() can be called at init time
733          * with no 'mm'.
734          */
735         if (mm)
736                 down_write(&mm->mmap_sem);
737         task_lock(current);
738         ret = mpol_set_nodemask(new, nodes, scratch);
739         if (ret) {
740                 task_unlock(current);
741                 if (mm)
742                         up_write(&mm->mmap_sem);
743                 mpol_put(new);
744                 goto out;
745         }
746         old = current->mempolicy;
747         current->mempolicy = new;
748         mpol_set_task_struct_flag();
749         if (new && new->mode == MPOL_INTERLEAVE &&
750             nodes_weight(new->v.nodes))
751                 current->il_next = first_node(new->v.nodes);
752         task_unlock(current);
753         if (mm)
754                 up_write(&mm->mmap_sem);
755
756         mpol_put(old);
757         ret = 0;
758 out:
759         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
760         return ret;
761 }
762
763 /*
764  * Return nodemask for policy for get_mempolicy() query
765  *
766  * Called with task's alloc_lock held
767  */
768 static void get_policy_nodemask(struct mempolicy *p, nodemask_t *nodes)
769 {
770         nodes_clear(*nodes);
771         if (p == &default_policy)
772                 return;
773
774         switch (p->mode) {
775         case MPOL_BIND:
776                 /* Fall through */
777         case MPOL_INTERLEAVE:
778                 *nodes = p->v.nodes;
779                 break;
780         case MPOL_PREFERRED:
781                 if (!(p->flags & MPOL_F_LOCAL))
782                         node_set(p->v.preferred_node, *nodes);
783                 /* else return empty node mask for local allocation */
784                 break;
785         default:
786                 BUG();
787         }
788 }
789
790 static int lookup_node(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
791 {
792         struct page *p;
793         int err;
794
795         err = get_user_pages(current, mm, addr & PAGE_MASK, 1, 0, 0, &p, NULL);
796         if (err >= 0) {
797                 err = page_to_nid(p);
798                 put_page(p);
799         }
800         return err;
801 }
802
803 /* Retrieve NUMA policy */
804 static long do_get_mempolicy(int *policy, nodemask_t *nmask,
805                              unsigned long addr, unsigned long flags)
806 {
807         int err;
808         struct mm_struct *mm = current->mm;
809         struct vm_area_struct *vma = NULL;
810         struct mempolicy *pol = current->mempolicy;
811
812         if (flags &
813                 ~(unsigned long)(MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR|MPOL_F_MEMS_ALLOWED))
814                 return -EINVAL;
815
816         if (flags & MPOL_F_MEMS_ALLOWED) {
817                 if (flags & (MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR))
818                         return -EINVAL;
819                 *policy = 0;    /* just so it's initialized */
820                 task_lock(current);
821                 *nmask  = cpuset_current_mems_allowed;
822                 task_unlock(current);
823                 return 0;
824         }
825
826         if (flags & MPOL_F_ADDR) {
827                 /*
828                  * Do NOT fall back to task policy if the
829                  * vma/shared policy at addr is NULL.  We
830                  * want to return MPOL_DEFAULT in this case.
831                  */
832                 down_read(&mm->mmap_sem);
833                 vma = find_vma_intersection(mm, addr, addr+1);
834                 if (!vma) {
835                         up_read(&mm->mmap_sem);
836                         return -EFAULT;
837                 }
838                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy)
839                         pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, addr);
840                 else
841                         pol = vma->vm_policy;
842         } else if (addr)
843                 return -EINVAL;
844
845         if (!pol)
846                 pol = &default_policy;  /* indicates default behavior */
847
848         if (flags & MPOL_F_NODE) {
849                 if (flags & MPOL_F_ADDR) {
850                         err = lookup_node(mm, addr);
851                         if (err < 0)
852                                 goto out;
853                         *policy = err;
854                 } else if (pol == current->mempolicy &&
855                                 pol->mode == MPOL_INTERLEAVE) {
856                         *policy = current->il_next;
857                 } else {
858                         err = -EINVAL;
859                         goto out;
860                 }
861         } else {
862                 *policy = pol == &default_policy ? MPOL_DEFAULT :
863                                                 pol->mode;
864                 /*
865                  * Internal mempolicy flags must be masked off before exposing
866                  * the policy to userspace.
867                  */
868                 *policy |= (pol->flags & MPOL_MODE_FLAGS);
869         }
870
871         if (vma) {
872                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
873                 vma = NULL;
874         }
875
876         err = 0;
877         if (nmask) {
878                 if (mpol_store_user_nodemask(pol)) {
879                         *nmask = pol->w.user_nodemask;
880                 } else {
881                         task_lock(current);
882                         get_policy_nodemask(pol, nmask);
883                         task_unlock(current);
884                 }
885         }
886
887  out:
888         mpol_cond_put(pol);
889         if (vma)
890                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
891         return err;
892 }
893
894 #ifdef CONFIG_MIGRATION
895 /*
896  * page migration
897  */
898 static void migrate_page_add(struct page *page, struct list_head *pagelist,
899                                 unsigned long flags)
900 {
901         /*
902          * Avoid migrating a page that is shared with others.
903          */
904         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) || page_mapcount(page) == 1) {
905                 if (!isolate_lru_page(page)) {
906                         list_add_tail(&page->lru, pagelist);
907                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
908                                             page_is_file_cache(page));
909                 }
910         }
911 }
912
913 static struct page *new_node_page(struct page *page, unsigned long node, int **x)
914 {
915         return alloc_pages_exact_node(node, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0);
916 }
917
918 /*
919  * Migrate pages from one node to a target node.
920  * Returns error or the number of pages not migrated.
921  */
922 static int migrate_to_node(struct mm_struct *mm, int source, int dest,
923                            int flags)
924 {
925         nodemask_t nmask;
926         LIST_HEAD(pagelist);
927         int err = 0;
928         struct vm_area_struct *vma;
929
930         nodes_clear(nmask);
931         node_set(source, nmask);
932
933         vma = check_range(mm, mm->mmap->vm_start, mm->task_size, &nmask,
934                         flags | MPOL_MF_DISCONTIG_OK, &pagelist);
935         if (IS_ERR(vma))
936                 return PTR_ERR(vma);
937
938         if (!list_empty(&pagelist)) {
939                 err = migrate_pages(&pagelist, new_node_page, dest,
940                                                                 false, true);
941                 if (err)
942                         putback_lru_pages(&pagelist);
943         }
944
945         return err;
946 }
947
948 /*
949  * Move pages between the two nodesets so as to preserve the physical
950  * layout as much as possible.
951  *
952  * Returns the number of page that could not be moved.
953  */
954 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm,
955         const nodemask_t *from_nodes, const nodemask_t *to_nodes, int flags)
956 {
957         int busy = 0;
958         int err;
959         nodemask_t tmp;
960
961         err = migrate_prep();
962         if (err)
963                 return err;
964
965         down_read(&mm->mmap_sem);
966
967         err = migrate_vmas(mm, from_nodes, to_nodes, flags);
968         if (err)
969                 goto out;
970
971         /*
972          * Find a 'source' bit set in 'tmp' whose corresponding 'dest'
973          * bit in 'to' is not also set in 'tmp'.  Clear the found 'source'
974          * bit in 'tmp', and return that <source, dest> pair for migration.
975          * The pair of nodemasks 'to' and 'from' define the map.
976          *
977          * If no pair of bits is found that way, fallback to picking some
978          * pair of 'source' and 'dest' bits that are not the same.  If the
979          * 'source' and 'dest' bits are the same, this represents a node
980          * that will be migrating to itself, so no pages need move.
981          *
982          * If no bits are left in 'tmp', or if all remaining bits left
983          * in 'tmp' correspond to the same bit in 'to', return false
984          * (nothing left to migrate).
985          *
986          * This lets us pick a pair of nodes to migrate between, such that
987          * if possible the dest node is not already occupied by some other
988          * source node, minimizing the risk of overloading the memory on a
989          * node that would happen if we migrated incoming memory to a node
990          * before migrating outgoing memory source that same node.
991          *
992          * A single scan of tmp is sufficient.  As we go, we remember the
993          * most recent <s, d> pair that moved (s != d).  If we find a pair
994          * that not only moved, but what's better, moved to an empty slot
995          * (d is not set in tmp), then we break out then, with that pair.
996          * Otherwise when we finish scannng from_tmp, we at least have the
997          * most recent <s, d> pair that moved.  If we get all the way through
998          * the scan of tmp without finding any node that moved, much less
999          * moved to an empty node, then there is nothing left worth migrating.
1000          */
1001
1002         tmp = *from_nodes;
1003         while (!nodes_empty(tmp)) {
1004                 int s,d;
1005                 int source = -1;
1006                 int dest = 0;
1007
1008                 for_each_node_mask(s, tmp) {
1009                         d = node_remap(s, *from_nodes, *to_nodes);
1010                         if (s == d)
1011                                 continue;
1012
1013                         source = s;     /* Node moved. Memorize */
1014                         dest = d;
1015
1016                         /* dest not in remaining from nodes? */
1017                         if (!node_isset(dest, tmp))
1018                                 break;
1019                 }
1020                 if (source == -1)
1021                         break;
1022
1023                 node_clear(source, tmp);
1024                 err = migrate_to_node(mm, source, dest, flags);
1025                 if (err > 0)
1026                         busy += err;
1027                 if (err < 0)
1028                         break;
1029         }
1030 out:
1031         up_read(&mm->mmap_sem);
1032         if (err < 0)
1033                 return err;
1034         return busy;
1035
1036 }
1037
1038 /*
1039  * Allocate a new page for page migration based on vma policy.
1040  * Start assuming that page is mapped by vma pointed to by @private.
1041  * Search forward from there, if not.  N.B., this assumes that the
1042  * list of pages handed to migrate_pages()--which is how we get here--
1043  * is in virtual address order.
1044  */
1045 static struct page *new_vma_page(struct page *page, unsigned long private, int **x)
1046 {
1047         struct vm_area_struct *vma = (struct vm_area_struct *)private;
1048         unsigned long uninitialized_var(address);
1049
1050         while (vma) {
1051                 address = page_address_in_vma(page, vma);
1052                 if (address != -EFAULT)
1053                         break;
1054                 vma = vma->vm_next;
1055         }
1056
1057         /*
1058          * if !vma, alloc_page_vma() will use task or system default policy
1059          */
1060         return alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, vma, address);
1061 }
1062 #else
1063
1064 static void migrate_page_add(struct page *page, struct list_head *pagelist,
1065                                 unsigned long flags)
1066 {
1067 }
1068
1069 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm,
1070         const nodemask_t *from_nodes, const nodemask_t *to_nodes, int flags)
1071 {
1072         return -ENOSYS;
1073 }
1074
1075 static struct page *new_vma_page(struct page *page, unsigned long private, int **x)
1076 {
1077         return NULL;
1078 }
1079 #endif
1080
1081 static long do_mbind(unsigned long start, unsigned long len,
1082                      unsigned short mode, unsigned short mode_flags,
1083                      nodemask_t *nmask, unsigned long flags)
1084 {
1085         struct vm_area_struct *vma;
1086         struct mm_struct *mm = current->mm;
1087         struct mempolicy *new;
1088         unsigned long end;
1089         int err;
1090         LIST_HEAD(pagelist);
1091
1092         if (flags & ~(unsigned long)(MPOL_MF_STRICT |
1093                                      MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL))
1094                 return -EINVAL;
1095         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1096                 return -EPERM;
1097
1098         if (start & ~PAGE_MASK)
1099                 return -EINVAL;
1100
1101         if (mode == MPOL_DEFAULT)
1102                 flags &= ~MPOL_MF_STRICT;
1103
1104         len = (len + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
1105         end = start + len;
1106
1107         if (end < start)
1108                 return -EINVAL;
1109         if (end == start)
1110                 return 0;
1111
1112         new = mpol_new(mode, mode_flags, nmask);
1113         if (IS_ERR(new))
1114                 return PTR_ERR(new);
1115
1116         /*
1117          * If we are using the default policy then operation
1118          * on discontinuous address spaces is okay after all
1119          */
1120         if (!new)
1121                 flags |= MPOL_MF_DISCONTIG_OK;
1122
1123         pr_debug("mbind %lx-%lx mode:%d flags:%d nodes:%lx\n",
1124                  start, start + len, mode, mode_flags,
1125                  nmask ? nodes_addr(*nmask)[0] : -1);
1126
1127         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) {
1128
1129                 err = migrate_prep();
1130                 if (err)
1131                         goto mpol_out;
1132         }
1133         {
1134                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1135                 if (scratch) {
1136                         down_write(&mm->mmap_sem);
1137                         task_lock(current);
1138                         err = mpol_set_nodemask(new, nmask, scratch);
1139                         task_unlock(current);
1140                         if (err)
1141                                 up_write(&mm->mmap_sem);
1142                 } else
1143                         err = -ENOMEM;
1144                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1145         }
1146         if (err)
1147                 goto mpol_out;
1148
1149         vma = check_range(mm, start, end, nmask,
1150                           flags | MPOL_MF_INVERT, &pagelist);
1151
1152         err = PTR_ERR(vma);
1153         if (!IS_ERR(vma)) {
1154                 int nr_failed = 0;
1155
1156                 err = mbind_range(mm, start, end, new);
1157
1158                 if (!list_empty(&pagelist)) {
1159                         nr_failed = migrate_pages(&pagelist, new_vma_page,
1160                                                 (unsigned long)vma,
1161                                                 false, true);
1162                         if (nr_failed)
1163                                 putback_lru_pages(&pagelist);
1164                 }
1165
1166                 if (!err && nr_failed && (flags & MPOL_MF_STRICT))
1167                         err = -EIO;
1168         } else
1169                 putback_lru_pages(&pagelist);
1170
1171         up_write(&mm->mmap_sem);
1172  mpol_out:
1173         mpol_put(new);
1174         return err;
1175 }
1176
1177 /*
1178  * User space interface with variable sized bitmaps for nodelists.
1179  */
1180
1181 /* Copy a node mask from user space. */
1182 static int get_nodes(nodemask_t *nodes, const unsigned long __user *nmask,
1183                      unsigned long maxnode)
1184 {
1185         unsigned long k;
1186         unsigned long nlongs;
1187         unsigned long endmask;
1188
1189         --maxnode;
1190         nodes_clear(*nodes);
1191         if (maxnode == 0 || !nmask)
1192                 return 0;
1193         if (maxnode > PAGE_SIZE*BITS_PER_BYTE)
1194                 return -EINVAL;
1195
1196         nlongs = BITS_TO_LONGS(maxnode);
1197         if ((maxnode % BITS_PER_LONG) == 0)
1198                 endmask = ~0UL;
1199         else
1200                 endmask = (1UL << (maxnode % BITS_PER_LONG)) - 1;
1201
1202         /* When the user specified more nodes than supported just check
1203            if the non supported part is all zero. */
1204         if (nlongs > BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES)) {
1205                 if (nlongs > PAGE_SIZE/sizeof(long))
1206                         return -EINVAL;
1207                 for (k = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES); k < nlongs; k++) {
1208                         unsigned long t;
1209                         if (get_user(t, nmask + k))
1210                                 return -EFAULT;
1211                         if (k == nlongs - 1) {
1212                                 if (t & endmask)
1213                                         return -EINVAL;
1214                         } else if (t)
1215                                 return -EINVAL;
1216                 }
1217                 nlongs = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES);
1218                 endmask = ~0UL;
1219         }
1220
1221         if (copy_from_user(nodes_addr(*nodes), nmask, nlongs*sizeof(unsigned long)))
1222                 return -EFAULT;
1223         nodes_addr(*nodes)[nlongs-1] &= endmask;
1224         return 0;
1225 }
1226
1227 /* Copy a kernel node mask to user space */
1228 static int copy_nodes_to_user(unsigned long __user *mask, unsigned long maxnode,
1229                               nodemask_t *nodes)
1230 {
1231         unsigned long copy = ALIGN(maxnode-1, 64) / 8;
1232         const int nbytes = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES) * sizeof(long);
1233
1234         if (copy > nbytes) {
1235                 if (copy > PAGE_SIZE)
1236                         return -EINVAL;
1237                 if (clear_user((char __user *)mask + nbytes, copy - nbytes))
1238                         return -EFAULT;
1239                 copy = nbytes;
1240         }
1241         return copy_to_user(mask, nodes_addr(*nodes), copy) ? -EFAULT : 0;
1242 }
1243
1244 SYSCALL_DEFINE6(mbind, unsigned long, start, unsigned long, len,
1245                 unsigned long, mode, unsigned long __user *, nmask,
1246                 unsigned long, maxnode, unsigned, flags)
1247 {
1248         nodemask_t nodes;
1249         int err;
1250         unsigned short mode_flags;
1251
1252         mode_flags = mode & MPOL_MODE_FLAGS;
1253         mode &= ~MPOL_MODE_FLAGS;
1254         if (mode >= MPOL_MAX)
1255                 return -EINVAL;
1256         if ((mode_flags & MPOL_F_STATIC_NODES) &&
1257             (mode_flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
1258                 return -EINVAL;
1259         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1260         if (err)
1261                 return err;
1262         return do_mbind(start, len, mode, mode_flags, &nodes, flags);
1263 }
1264
1265 /* Set the process memory policy */
1266 SYSCALL_DEFINE3(set_mempolicy, int, mode, unsigned long __user *, nmask,
1267                 unsigned long, maxnode)
1268 {
1269         int err;
1270         nodemask_t nodes;
1271         unsigned short flags;
1272
1273         flags = mode & MPOL_MODE_FLAGS;
1274         mode &= ~MPOL_MODE_FLAGS;
1275         if ((unsigned int)mode >= MPOL_MAX)
1276                 return -EINVAL;
1277         if ((flags & MPOL_F_STATIC_NODES) && (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES))
1278                 return -EINVAL;
1279         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
1280         if (err)
1281                 return err;
1282         return do_set_mempolicy(mode, flags, &nodes);
1283 }
1284
1285 SYSCALL_DEFINE4(migrate_pages, pid_t, pid, unsigned long, maxnode,
1286                 const unsigned long __user *, old_nodes,
1287                 const unsigned long __user *, new_nodes)
1288 {
1289         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1290         struct mm_struct *mm = NULL;
1291         struct task_struct *task;
1292         nodemask_t task_nodes;
1293         int err;
1294         nodemask_t *old;
1295         nodemask_t *new;
1296         NODEMASK_SCRATCH(scratch);
1297
1298         if (!scratch)
1299                 return -ENOMEM;
1300
1301         old = &scratch->mask1;
1302         new = &scratch->mask2;
1303
1304         err = get_nodes(old, old_nodes, maxnode);
1305         if (err)
1306                 goto out;
1307
1308         err = get_nodes(new, new_nodes, maxnode);
1309         if (err)
1310                 goto out;
1311
1312         /* Find the mm_struct */
1313         rcu_read_lock();
1314         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1315         if (!task) {
1316                 rcu_read_unlock();
1317                 err = -ESRCH;
1318                 goto out;
1319         }
1320         mm = get_task_mm(task);
1321         rcu_read_unlock();
1322
1323         err = -EINVAL;
1324         if (!mm)
1325                 goto out;
1326
1327         /*
1328          * Check if this process has the right to modify the specified
1329          * process. The right exists if the process has administrative
1330          * capabilities, superuser privileges or the same
1331          * userid as the target process.
1332          */
1333         rcu_read_lock();
1334         tcred = __task_cred(task);
1335         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1336             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1337             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1338                 rcu_read_unlock();
1339                 err = -EPERM;
1340                 goto out;
1341         }
1342         rcu_read_unlock();
1343
1344         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1345         /* Is the user allowed to access the target nodes? */
1346         if (!nodes_subset(*new, task_nodes) && !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1347                 err = -EPERM;
1348                 goto out;
1349         }
1350
1351         if (!nodes_subset(*new, node_states[N_HIGH_MEMORY])) {
1352                 err = -EINVAL;
1353                 goto out;
1354         }
1355
1356         err = security_task_movememory(task);
1357         if (err)
1358                 goto out;
1359
1360         err = do_migrate_pages(mm, old, new,
1361                 capable(CAP_SYS_NICE) ? MPOL_MF_MOVE_ALL : MPOL_MF_MOVE);
1362 out:
1363         if (mm)
1364                 mmput(mm);
1365         NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
1366
1367         return err;
1368 }
1369
1370
1371 /* Retrieve NUMA policy */
1372 SYSCALL_DEFINE5(get_mempolicy, int __user *, policy,
1373                 unsigned long __user *, nmask, unsigned long, maxnode,
1374                 unsigned long, addr, unsigned long, flags)
1375 {
1376         int err;
1377         int uninitialized_var(pval);
1378         nodemask_t nodes;
1379
1380         if (nmask != NULL && maxnode < MAX_NUMNODES)
1381                 return -EINVAL;
1382
1383         err = do_get_mempolicy(&pval, &nodes, addr, flags);
1384
1385         if (err)
1386                 return err;
1387
1388         if (policy && put_user(pval, policy))
1389                 return -EFAULT;
1390
1391         if (nmask)
1392                 err = copy_nodes_to_user(nmask, maxnode, &nodes);
1393
1394         return err;
1395 }
1396
1397 #ifdef CONFIG_COMPAT
1398
1399 asmlinkage long compat_sys_get_mempolicy(int __user *policy,
1400                                      compat_ulong_t __user *nmask,
1401                                      compat_ulong_t maxnode,
1402                                      compat_ulong_t addr, compat_ulong_t flags)
1403 {
1404         long err;
1405         unsigned long __user *nm = NULL;
1406         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1407         DECLARE_BITMAP(bm, MAX_NUMNODES);
1408
1409         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1410         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1411
1412         if (nmask)
1413                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1414
1415         err = sys_get_mempolicy(policy, nm, nr_bits+1, addr, flags);
1416
1417         if (!err && nmask) {
1418                 err = copy_from_user(bm, nm, alloc_size);
1419                 /* ensure entire bitmap is zeroed */
1420                 err |= clear_user(nmask, ALIGN(maxnode-1, 8) / 8);
1421                 err |= compat_put_bitmap(nmask, bm, nr_bits);
1422         }
1423
1424         return err;
1425 }
1426
1427 asmlinkage long compat_sys_set_mempolicy(int mode, compat_ulong_t __user *nmask,
1428                                      compat_ulong_t maxnode)
1429 {
1430         long err = 0;
1431         unsigned long __user *nm = NULL;
1432         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1433         DECLARE_BITMAP(bm, MAX_NUMNODES);
1434
1435         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1436         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1437
1438         if (nmask) {
1439                 err = compat_get_bitmap(bm, nmask, nr_bits);
1440                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1441                 err |= copy_to_user(nm, bm, alloc_size);
1442         }
1443
1444         if (err)
1445                 return -EFAULT;
1446
1447         return sys_set_mempolicy(mode, nm, nr_bits+1);
1448 }
1449
1450 asmlinkage long compat_sys_mbind(compat_ulong_t start, compat_ulong_t len,
1451                              compat_ulong_t mode, compat_ulong_t __user *nmask,
1452                              compat_ulong_t maxnode, compat_ulong_t flags)
1453 {
1454         long err = 0;
1455         unsigned long __user *nm = NULL;
1456         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1457         nodemask_t bm;
1458
1459         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1460         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1461
1462         if (nmask) {
1463                 err = compat_get_bitmap(nodes_addr(bm), nmask, nr_bits);
1464                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1465                 err |= copy_to_user(nm, nodes_addr(bm), alloc_size);
1466         }
1467
1468         if (err)
1469                 return -EFAULT;
1470
1471         return sys_mbind(start, len, mode, nm, nr_bits+1, flags);
1472 }
1473
1474 #endif
1475
1476 /*
1477  * get_vma_policy(@task, @vma, @addr)
1478  * @task - task for fallback if vma policy == default
1479  * @vma   - virtual memory area whose policy is sought
1480  * @addr  - address in @vma for shared policy lookup
1481  *
1482  * Returns effective policy for a VMA at specified address.
1483  * Falls back to @task or system default policy, as necessary.
1484  * Current or other task's task mempolicy and non-shared vma policies
1485  * are protected by the task's mmap_sem, which must be held for read by
1486  * the caller.
1487  * Shared policies [those marked as MPOL_F_SHARED] require an extra reference
1488  * count--added by the get_policy() vm_op, as appropriate--to protect against
1489  * freeing by another task.  It is the caller's responsibility to free the
1490  * extra reference for shared policies.
1491  */
1492 static struct mempolicy *get_vma_policy(struct task_struct *task,
1493                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1494 {
1495         struct mempolicy *pol = task->mempolicy;
1496
1497         if (vma) {
1498                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy) {
1499                         struct mempolicy *vpol = vma->vm_ops->get_policy(vma,
1500                                                                         addr);
1501                         if (vpol)
1502                                 pol = vpol;
1503                 } else if (vma->vm_policy)
1504                         pol = vma->vm_policy;
1505         }
1506         if (!pol)
1507                 pol = &default_policy;
1508         return pol;
1509 }
1510
1511 /*
1512  * Return a nodemask representing a mempolicy for filtering nodes for
1513  * page allocation
1514  */
1515 static nodemask_t *policy_nodemask(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy)
1516 {
1517         /* Lower zones don't get a nodemask applied for MPOL_BIND */
1518         if (unlikely(policy->mode == MPOL_BIND) &&
1519                         gfp_zone(gfp) >= policy_zone &&
1520                         cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(&policy->v.nodes))
1521                 return &policy->v.nodes;
1522
1523         return NULL;
1524 }
1525
1526 /* Return a zonelist indicated by gfp for node representing a mempolicy */
1527 static struct zonelist *policy_zonelist(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy,
1528         int nd)
1529 {
1530         switch (policy->mode) {
1531         case MPOL_PREFERRED:
1532                 if (!(policy->flags & MPOL_F_LOCAL))
1533                         nd = policy->v.preferred_node;
1534                 break;
1535         case MPOL_BIND:
1536                 /*
1537                  * Normally, MPOL_BIND allocations are node-local within the
1538                  * allowed nodemask.  However, if __GFP_THISNODE is set and the
1539                  * current node isn't part of the mask, we use the zonelist for
1540                  * the first node in the mask instead.
1541                  */
1542                 if (unlikely(gfp & __GFP_THISNODE) &&
1543                                 unlikely(!node_isset(nd, policy->v.nodes)))
1544                         nd = first_node(policy->v.nodes);
1545                 break;
1546         default:
1547                 BUG();
1548         }
1549         return node_zonelist(nd, gfp);
1550 }
1551
1552 /* Do dynamic interleaving for a process */
1553 static unsigned interleave_nodes(struct mempolicy *policy)
1554 {
1555         unsigned nid, next;
1556         struct task_struct *me = current;
1557
1558         nid = me->il_next;
1559         next = next_node(nid, policy->v.nodes);
1560         if (next >= MAX_NUMNODES)
1561                 next = first_node(policy->v.nodes);
1562         if (next < MAX_NUMNODES)
1563                 me->il_next = next;
1564         return nid;
1565 }
1566
1567 /*
1568  * Depending on the memory policy provide a node from which to allocate the
1569  * next slab entry.
1570  * @policy must be protected by freeing by the caller.  If @policy is
1571  * the current task's mempolicy, this protection is implicit, as only the
1572  * task can change it's policy.  The system default policy requires no
1573  * such protection.
1574  */
1575 unsigned slab_node(struct mempolicy *policy)
1576 {
1577         if (!policy || policy->flags & MPOL_F_LOCAL)
1578                 return numa_node_id();
1579
1580         switch (policy->mode) {
1581         case MPOL_PREFERRED:
1582                 /*
1583                  * handled MPOL_F_LOCAL above
1584                  */
1585                 return policy->v.preferred_node;
1586
1587         case MPOL_INTERLEAVE:
1588                 return interleave_nodes(policy);
1589
1590         case MPOL_BIND: {
1591                 /*
1592                  * Follow bind policy behavior and start allocation at the
1593                  * first node.
1594                  */
1595                 struct zonelist *zonelist;
1596                 struct zone *zone;
1597                 enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(GFP_KERNEL);
1598                 zonelist = &NODE_DATA(numa_node_id())->node_zonelists[0];
1599                 (void)first_zones_zonelist(zonelist, highest_zoneidx,
1600                                                         &policy->v.nodes,
1601                                                         &zone);
1602                 return zone ? zone->node : numa_node_id();
1603         }
1604
1605         default:
1606                 BUG();
1607         }
1608 }
1609
1610 /* Do static interleaving for a VMA with known offset. */
1611 static unsigned offset_il_node(struct mempolicy *pol,
1612                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long off)
1613 {
1614         unsigned nnodes = nodes_weight(pol->v.nodes);
1615         unsigned target;
1616         int c;
1617         int nid = -1;
1618
1619         if (!nnodes)
1620                 return numa_node_id();
1621         target = (unsigned int)off % nnodes;
1622         c = 0;
1623         do {
1624                 nid = next_node(nid, pol->v.nodes);
1625                 c++;
1626         } while (c <= target);
1627         return nid;
1628 }
1629
1630 /* Determine a node number for interleave */
1631 static inline unsigned interleave_nid(struct mempolicy *pol,
1632                  struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, int shift)
1633 {
1634         if (vma) {
1635                 unsigned long off;
1636
1637                 /*
1638                  * for small pages, there is no difference between
1639                  * shift and PAGE_SHIFT, so the bit-shift is safe.
1640                  * for huge pages, since vm_pgoff is in units of small
1641                  * pages, we need to shift off the always 0 bits to get
1642                  * a useful offset.
1643                  */
1644                 BUG_ON(shift < PAGE_SHIFT);
1645                 off = vma->vm_pgoff >> (shift - PAGE_SHIFT);
1646                 off += (addr - vma->vm_start) >> shift;
1647                 return offset_il_node(pol, vma, off);
1648         } else
1649                 return interleave_nodes(pol);
1650 }
1651
1652 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
1653 /*
1654  * huge_zonelist(@vma, @addr, @gfp_flags, @mpol)
1655  * @vma = virtual memory area whose policy is sought
1656  * @addr = address in @vma for shared policy lookup and interleave policy
1657  * @gfp_flags = for requested zone
1658  * @mpol = pointer to mempolicy pointer for reference counted mempolicy
1659  * @nodemask = pointer to nodemask pointer for MPOL_BIND nodemask
1660  *
1661  * Returns a zonelist suitable for a huge page allocation and a pointer
1662  * to the struct mempolicy for conditional unref after allocation.
1663  * If the effective policy is 'BIND, returns a pointer to the mempolicy's
1664  * @nodemask for filtering the zonelist.
1665  *
1666  * Must be protected by get_mems_allowed()
1667  */
1668 struct zonelist *huge_zonelist(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1669                                 gfp_t gfp_flags, struct mempolicy **mpol,
1670                                 nodemask_t **nodemask)
1671 {
1672         struct zonelist *zl;
1673
1674         *mpol = get_vma_policy(current, vma, addr);
1675         *nodemask = NULL;       /* assume !MPOL_BIND */
1676
1677         if (unlikely((*mpol)->mode == MPOL_INTERLEAVE)) {
1678                 zl = node_zonelist(interleave_nid(*mpol, vma, addr,
1679                                 huge_page_shift(hstate_vma(vma))), gfp_flags);
1680         } else {
1681                 zl = policy_zonelist(gfp_flags, *mpol, numa_node_id());
1682                 if ((*mpol)->mode == MPOL_BIND)
1683                         *nodemask = &(*mpol)->v.nodes;
1684         }
1685         return zl;
1686 }
1687
1688 /*
1689  * init_nodemask_of_mempolicy
1690  *
1691  * If the current task's mempolicy is "default" [NULL], return 'false'
1692  * to indicate default policy.  Otherwise, extract the policy nodemask
1693  * for 'bind' or 'interleave' policy into the argument nodemask, or
1694  * initialize the argument nodemask to contain the single node for
1695  * 'preferred' or 'local' policy and return 'true' to indicate presence
1696  * of non-default mempolicy.
1697  *
1698  * We don't bother with reference counting the mempolicy [mpol_get/put]
1699  * because the current task is examining it's own mempolicy and a task's
1700  * mempolicy is only ever changed by the task itself.
1701  *
1702  * N.B., it is the caller's responsibility to free a returned nodemask.
1703  */
1704 bool init_nodemask_of_mempolicy(nodemask_t *mask)
1705 {
1706         struct mempolicy *mempolicy;
1707         int nid;
1708
1709         if (!(mask && current->mempolicy))
1710                 return false;
1711
1712         task_lock(current);
1713         mempolicy = current->mempolicy;
1714         switch (mempolicy->mode) {
1715         case MPOL_PREFERRED:
1716                 if (mempolicy->flags & MPOL_F_LOCAL)
1717                         nid = numa_node_id();
1718                 else
1719                         nid = mempolicy->v.preferred_node;
1720                 init_nodemask_of_node(mask, nid);
1721                 break;
1722
1723         case MPOL_BIND:
1724                 /* Fall through */
1725         case MPOL_INTERLEAVE:
1726                 *mask =  mempolicy->v.nodes;
1727                 break;
1728
1729         default:
1730                 BUG();
1731         }
1732         task_unlock(current);
1733
1734         return true;
1735 }
1736 #endif
1737
1738 /*
1739  * mempolicy_nodemask_intersects
1740  *
1741  * If tsk's mempolicy is "default" [NULL], return 'true' to indicate default
1742  * policy.  Otherwise, check for intersection between mask and the policy
1743  * nodemask for 'bind' or 'interleave' policy.  For 'perferred' or 'local'
1744  * policy, always return true since it may allocate elsewhere on fallback.
1745  *
1746  * Takes task_lock(tsk) to prevent freeing of its mempolicy.
1747  */
1748 bool mempolicy_nodemask_intersects(struct task_struct *tsk,
1749                                         const nodemask_t *mask)
1750 {
1751         struct mempolicy *mempolicy;
1752         bool ret = true;
1753
1754         if (!mask)
1755                 return ret;
1756         task_lock(tsk);
1757         mempolicy = tsk->mempolicy;
1758         if (!mempolicy)
1759                 goto out;
1760
1761         switch (mempolicy->mode) {
1762         case MPOL_PREFERRED:
1763                 /*
1764                  * MPOL_PREFERRED and MPOL_F_LOCAL are only preferred nodes to
1765                  * allocate from, they may fallback to other nodes when oom.
1766                  * Thus, it's possible for tsk to have allocated memory from
1767                  * nodes in mask.
1768                  */
1769                 break;
1770         case MPOL_BIND:
1771         case MPOL_INTERLEAVE:
1772                 ret = nodes_intersects(mempolicy->v.nodes, *mask);
1773                 break;
1774         default:
1775                 BUG();
1776         }
1777 out:
1778         task_unlock(tsk);
1779         return ret;
1780 }
1781
1782 /* Allocate a page in interleaved policy.
1783    Own path because it needs to do special accounting. */
1784 static struct page *alloc_page_interleave(gfp_t gfp, unsigned order,
1785                                         unsigned nid)
1786 {
1787         struct zonelist *zl;
1788         struct page *page;
1789
1790         zl = node_zonelist(nid, gfp);
1791         page = __alloc_pages(gfp, order, zl);
1792         if (page && page_zone(page) == zonelist_zone(&zl->_zonerefs[0]))
1793                 inc_zone_page_state(page, NUMA_INTERLEAVE_HIT);
1794         return page;
1795 }
1796
1797 /**
1798  *      alloc_pages_vma - Allocate a page for a VMA.
1799  *
1800  *      @gfp:
1801  *      %GFP_USER    user allocation.
1802  *      %GFP_KERNEL  kernel allocations,
1803  *      %GFP_HIGHMEM highmem/user allocations,
1804  *      %GFP_FS      allocation should not call back into a file system.
1805  *      %GFP_ATOMIC  don't sleep.
1806  *
1807  *      @order:Order of the GFP allocation.
1808  *      @vma:  Pointer to VMA or NULL if not available.
1809  *      @addr: Virtual Address of the allocation. Must be inside the VMA.
1810  *
1811  *      This function allocates a page from the kernel page pool and applies
1812  *      a NUMA policy associated with the VMA or the current process.
1813  *      When VMA is not NULL caller must hold down_read on the mmap_sem of the
1814  *      mm_struct of the VMA to prevent it from going away. Should be used for
1815  *      all allocations for pages that will be mapped into
1816  *      user space. Returns NULL when no page can be allocated.
1817  *
1818  *      Should be called with the mm_sem of the vma hold.
1819  */
1820 struct page *
1821 alloc_pages_vma(gfp_t gfp, int order, struct vm_area_struct *vma,
1822                 unsigned long addr, int node)
1823 {
1824         struct mempolicy *pol = get_vma_policy(current, vma, addr);
1825         struct zonelist *zl;
1826         struct page *page;
1827
1828         get_mems_allowed();
1829         if (unlikely(pol->mode == MPOL_INTERLEAVE)) {
1830                 unsigned nid;
1831
1832                 nid = interleave_nid(pol, vma, addr, PAGE_SHIFT + order);
1833                 mpol_cond_put(pol);
1834                 page = alloc_page_interleave(gfp, order, nid);
1835                 put_mems_allowed();
1836                 return page;
1837         }
1838         zl = policy_zonelist(gfp, pol, node);
1839         if (unlikely(mpol_needs_cond_ref(pol))) {
1840                 /*
1841                  * slow path: ref counted shared policy
1842                  */
1843                 struct page *page =  __alloc_pages_nodemask(gfp, order,
1844                                                 zl, policy_nodemask(gfp, pol));
1845                 __mpol_put(pol);
1846                 put_mems_allowed();
1847                 return page;
1848         }
1849         /*
1850          * fast path:  default or task policy
1851          */
1852         page = __alloc_pages_nodemask(gfp, order, zl,
1853                                       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, numa_node_id()),
1895                                 policy_nodemask(gfp, pol));
1896         put_mems_allowed();
1897         return page;
1898 }
1899 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_current);
1900
1901 /*
1902  * If mpol_dup() sees current->cpuset == cpuset_being_rebound, then it
1903  * rebinds the mempolicy its copying by calling mpol_rebind_policy()
1904  * with the mems_allowed returned by cpuset_mems_allowed().  This
1905  * keeps mempolicies cpuset relative after its cpuset moves.  See
1906  * further kernel/cpuset.c update_nodemask().
1907  *
1908  * current's mempolicy may be rebinded by the other task(the task that changes
1909  * cpuset's mems), so we needn't do rebind work for current task.
1910  */
1911
1912 /* Slow path of a mempolicy duplicate */
1913 struct mempolicy *__mpol_dup(struct mempolicy *old)
1914 {
1915         struct mempolicy *new = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
1916
1917         if (!new)
1918                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1919
1920         /* task's mempolicy is protected by alloc_lock */
1921         if (old == current->mempolicy) {
1922                 task_lock(current);
1923                 *new = *old;
1924                 task_unlock(current);
1925         } else
1926                 *new = *old;
1927
1928         rcu_read_lock();
1929         if (current_cpuset_is_being_rebound()) {
1930                 nodemask_t mems = cpuset_mems_allowed(current);
1931                 if (new->flags & MPOL_F_REBINDING)
1932                         mpol_rebind_policy(new, &mems, MPOL_REBIND_STEP2);
1933                 else
1934                         mpol_rebind_policy(new, &mems, MPOL_REBIND_ONCE);
1935         }
1936         rcu_read_unlock();
1937         atomic_set(&new->refcnt, 1);
1938         return new;
1939 }
1940
1941 /*
1942  * If *frompol needs [has] an extra ref, copy *frompol to *tompol ,
1943  * eliminate the * MPOL_F_* flags that require conditional ref and
1944  * [NOTE!!!] drop the extra ref.  Not safe to reference *frompol directly
1945  * after return.  Use the returned value.
1946  *
1947  * Allows use of a mempolicy for, e.g., multiple allocations with a single
1948  * policy lookup, even if the policy needs/has extra ref on lookup.
1949  * shmem_readahead needs this.
1950  */
1951 struct mempolicy *__mpol_cond_copy(struct mempolicy *tompol,
1952                                                 struct mempolicy *frompol)
1953 {
1954         if (!mpol_needs_cond_ref(frompol))
1955                 return frompol;
1956
1957         *tompol = *frompol;
1958         tompol->flags &= ~MPOL_F_SHARED;        /* copy doesn't need unref */
1959         __mpol_put(frompol);
1960         return tompol;
1961 }
1962
1963 /* Slow path of a mempolicy comparison */
1964 int __mpol_equal(struct mempolicy *a, struct mempolicy *b)
1965 {
1966         if (!a || !b)
1967                 return 0;
1968         if (a->mode != b->mode)
1969                 return 0;
1970         if (a->flags != b->flags)
1971                 return 0;
1972         if (mpol_store_user_nodemask(a))
1973                 if (!nodes_equal(a->w.user_nodemask, b->w.user_nodemask))
1974                         return 0;
1975
1976         switch (a->mode) {
1977         case MPOL_BIND:
1978                 /* Fall through */
1979         case MPOL_INTERLEAVE:
1980                 return nodes_equal(a->v.nodes, b->v.nodes);
1981         case MPOL_PREFERRED:
1982                 return a->v.preferred_node == b->v.preferred_node &&
1983                         a->flags == b->flags;
1984         default:
1985                 BUG();
1986                 return 0;
1987         }
1988 }
1989
1990 /*
1991  * Shared memory backing store policy support.
1992  *
1993  * Remember policies even when nobody has shared memory mapped.
1994  * The policies are kept in Red-Black tree linked from the inode.
1995  * They are protected by the sp->lock spinlock, which should be held
1996  * for any accesses to the tree.
1997  */
1998
1999 /* lookup first element intersecting start-end */
2000 /* Caller holds sp->lock */
2001 static struct sp_node *
2002 sp_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long start, unsigned long end)
2003 {
2004         struct rb_node *n = sp->root.rb_node;
2005
2006         while (n) {
2007                 struct sp_node *p = rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2008
2009                 if (start >= p->end)
2010                         n = n->rb_right;
2011                 else if (end <= p->start)
2012                         n = n->rb_left;
2013                 else
2014                         break;
2015         }
2016         if (!n)
2017                 return NULL;
2018         for (;;) {
2019                 struct sp_node *w = NULL;
2020                 struct rb_node *prev = rb_prev(n);
2021                 if (!prev)
2022                         break;
2023                 w = rb_entry(prev, struct sp_node, nd);
2024                 if (w->end <= start)
2025                         break;
2026                 n = prev;
2027         }
2028         return rb_entry(n, struct sp_node, nd);
2029 }
2030
2031 /* Insert a new shared policy into the list. */
2032 /* Caller holds sp->lock */
2033 static void sp_insert(struct shared_policy *sp, struct sp_node *new)
2034 {
2035         struct rb_node **p = &sp->root.rb_node;
2036         struct rb_node *parent = NULL;
2037         struct sp_node *nd;
2038
2039         while (*p) {
2040                 parent = *p;
2041                 nd = rb_entry(parent, struct sp_node, nd);
2042                 if (new->start < nd->start)
2043                         p = &(*p)->rb_left;
2044                 else if (new->end > nd->end)
2045                         p = &(*p)->rb_right;
2046                 else
2047                         BUG();
2048         }
2049         rb_link_node(&new->nd, parent, p);
2050         rb_insert_color(&new->nd, &sp->root);
2051         pr_debug("inserting %lx-%lx: %d\n", new->start, new->end,
2052                  new->policy ? new->policy->mode : 0);
2053 }
2054
2055 /* Find shared policy intersecting idx */
2056 struct mempolicy *
2057 mpol_shared_policy_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long idx)
2058 {
2059         struct mempolicy *pol = NULL;
2060         struct sp_node *sn;
2061
2062         if (!sp->root.rb_node)
2063                 return NULL;
2064         spin_lock(&sp->lock);
2065         sn = sp_lookup(sp, idx, idx+1);
2066         if (sn) {
2067                 mpol_get(sn->policy);
2068                 pol = sn->policy;
2069         }
2070         spin_unlock(&sp->lock);
2071         return pol;
2072 }
2073
2074 static void sp_delete(struct shared_policy *sp, struct sp_node *n)
2075 {
2076         pr_debug("deleting %lx-l%lx\n", n->start, n->end);
2077         rb_erase(&n->nd, &sp->root);
2078         mpol_put(n->policy);
2079         kmem_cache_free(sn_cache, n);
2080 }
2081
2082 static struct sp_node *sp_alloc(unsigned long start, unsigned long end,
2083                                 struct mempolicy *pol)
2084 {
2085         struct sp_node *n = kmem_cache_alloc(sn_cache, GFP_KERNEL);
2086
2087         if (!n)
2088                 return NULL;
2089         n->start = start;
2090         n->end = end;
2091         mpol_get(pol);
2092         pol->flags |= MPOL_F_SHARED;    /* for unref */
2093         n->policy = pol;
2094         return n;
2095 }
2096
2097 /* Replace a policy range. */
2098 static int shared_policy_replace(struct shared_policy *sp, unsigned long start,
2099                                  unsigned long end, struct sp_node *new)
2100 {
2101         struct sp_node *n, *new2 = NULL;
2102
2103 restart:
2104         spin_lock(&sp->lock);
2105         n = sp_lookup(sp, start, end);
2106         /* Take care of old policies in the same range. */
2107         while (n && n->start < end) {
2108                 struct rb_node *next = rb_next(&n->nd);
2109                 if (n->start >= start) {
2110                         if (n->end <= end)
2111                                 sp_delete(sp, n);
2112                         else
2113                                 n->start = end;
2114                 } else {
2115                         /* Old policy spanning whole new range. */
2116                         if (n->end > end) {
2117                                 if (!new2) {
2118                                         spin_unlock(&sp->lock);
2119                                         new2 = sp_alloc(end, n->end, n->policy);
2120                                         if (!new2)
2121                                                 return -ENOMEM;
2122                                         goto restart;
2123                                 }
2124                                 n->end = start;
2125                                 sp_insert(sp, new2);
2126                                 new2 = NULL;
2127                                 break;
2128                         } else
2129                                 n->end = start;
2130                 }
2131                 if (!next)
2132                         break;
2133                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2134         }
2135         if (new)
2136                 sp_insert(sp, new);
2137         spin_unlock(&sp->lock);
2138         if (new2) {
2139                 mpol_put(new2->policy);
2140                 kmem_cache_free(sn_cache, new2);
2141         }
2142         return 0;
2143 }
2144
2145 /**
2146  * mpol_shared_policy_init - initialize shared policy for inode
2147  * @sp: pointer to inode shared policy
2148  * @mpol:  struct mempolicy to install
2149  *
2150  * Install non-NULL @mpol in inode's shared policy rb-tree.
2151  * On entry, the current task has a reference on a non-NULL @mpol.
2152  * This must be released on exit.
2153  * This is called at get_inode() calls and we can use GFP_KERNEL.
2154  */
2155 void mpol_shared_policy_init(struct shared_policy *sp, struct mempolicy *mpol)
2156 {
2157         int ret;
2158
2159         sp->root = RB_ROOT;             /* empty tree == default mempolicy */
2160         spin_lock_init(&sp->lock);
2161
2162         if (mpol) {
2163                 struct vm_area_struct pvma;
2164                 struct mempolicy *new;
2165                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
2166
2167                 if (!scratch)
2168                         goto put_mpol;
2169                 /* contextualize the tmpfs mount point mempolicy */
2170                 new = mpol_new(mpol->mode, mpol->flags, &mpol->w.user_nodemask);
2171                 if (IS_ERR(new))
2172                         goto free_scratch; /* no valid nodemask intersection */
2173
2174                 task_lock(current);
2175                 ret = mpol_set_nodemask(new, &mpol->w.user_nodemask, scratch);
2176                 task_unlock(current);
2177                 if (ret)
2178                         goto put_new;
2179
2180                 /* Create pseudo-vma that contains just the policy */
2181                 memset(&pvma, 0, sizeof(struct vm_area_struct));
2182                 pvma.vm_end = TASK_SIZE;        /* policy covers entire file */
2183                 mpol_set_shared_policy(sp, &pvma, new); /* adds ref */
2184
2185 put_new:
2186                 mpol_put(new);                  /* drop initial ref */
2187 free_scratch:
2188                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
2189 put_mpol:
2190                 mpol_put(mpol); /* drop our incoming ref on sb mpol */
2191         }
2192 }
2193
2194 int mpol_set_shared_policy(struct shared_policy *info,
2195                         struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *npol)
2196 {
2197         int err;
2198         struct sp_node *new = NULL;
2199         unsigned long sz = vma_pages(vma);
2200
2201         pr_debug("set_shared_policy %lx sz %lu %d %d %lx\n",
2202                  vma->vm_pgoff,
2203                  sz, npol ? npol->mode : -1,
2204                  npol ? npol->flags : -1,
2205                  npol ? nodes_addr(npol->v.nodes)[0] : -1);
2206
2207         if (npol) {
2208                 new = sp_alloc(vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff + sz, npol);
2209                 if (!new)
2210                         return -ENOMEM;
2211         }
2212         err = shared_policy_replace(info, vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff+sz, new);
2213         if (err && new)
2214                 kmem_cache_free(sn_cache, new);
2215         return err;
2216 }
2217
2218 /* Free a backing policy store on inode delete. */
2219 void mpol_free_shared_policy(struct shared_policy *p)
2220 {
2221         struct sp_node *n;
2222         struct rb_node *next;
2223
2224         if (!p->root.rb_node)
2225                 return;
2226         spin_lock(&p->lock);
2227         next = rb_first(&p->root);
2228         while (next) {
2229                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
2230                 next = rb_next(&n->nd);
2231                 rb_erase(&n->nd, &p->root);
2232                 mpol_put(n->policy);
2233                 kmem_cache_free(sn_cache, n);
2234         }
2235         spin_unlock(&p->lock);
2236 }
2237
2238 /* assumes fs == KERNEL_DS */
2239 void __init numa_policy_init(void)
2240 {
2241         nodemask_t interleave_nodes;
2242         unsigned long largest = 0;
2243         int nid, prefer = 0;
2244
2245         policy_cache = kmem_cache_create("numa_policy",
2246                                          sizeof(struct mempolicy),
2247                                          0, SLAB_PANIC, NULL);
2248
2249         sn_cache = kmem_cache_create("shared_policy_node",
2250                                      sizeof(struct sp_node),
2251                                      0, SLAB_PANIC, NULL);
2252
2253         /*
2254          * Set interleaving policy for system init. Interleaving is only
2255          * enabled across suitably sized nodes (default is >= 16MB), or
2256          * fall back to the largest node if they're all smaller.
2257          */
2258         nodes_clear(interleave_nodes);
2259         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
2260                 unsigned long total_pages = node_present_pages(nid);
2261
2262                 /* Preserve the largest node */
2263                 if (largest < total_pages) {
2264                         largest = total_pages;
2265                         prefer = nid;
2266                 }
2267
2268                 /* Interleave this node? */
2269                 if ((total_pages << PAGE_SHIFT) >= (16 << 20))
2270                         node_set(nid, interleave_nodes);
2271         }
2272
2273         /* All too small, use the largest */
2274         if (unlikely(nodes_empty(interleave_nodes)))
2275                 node_set(prefer, interleave_nodes);
2276
2277         if (do_set_mempolicy(MPOL_INTERLEAVE, 0, &interleave_nodes))
2278                 printk("numa_policy_init: interleaving failed\n");
2279 }
2280
2281 /* Reset policy of current process to default */
2282 void numa_default_policy(void)
2283 {
2284         do_set_mempolicy(MPOL_DEFAULT, 0, NULL);
2285 }
2286
2287 /*
2288  * Parse and format mempolicy from/to strings
2289  */
2290
2291 /*
2292  * "local" is pseudo-policy:  MPOL_PREFERRED with MPOL_F_LOCAL flag
2293  * Used only for mpol_parse_str() and mpol_to_str()
2294  */
2295 #define MPOL_LOCAL MPOL_MAX
2296 static const char * const policy_modes[] =
2297 {
2298         [MPOL_DEFAULT]    = "default",
2299         [MPOL_PREFERRED]  = "prefer",
2300         [MPOL_BIND]       = "bind",
2301         [MPOL_INTERLEAVE] = "interleave",
2302         [MPOL_LOCAL]      = "local"
2303 };
2304
2305
2306 #ifdef CONFIG_TMPFS
2307 /**
2308  * mpol_parse_str - parse string to mempolicy
2309  * @str:  string containing mempolicy to parse
2310  * @mpol:  pointer to struct mempolicy pointer, returned on success.
2311  * @no_context:  flag whether to "contextualize" the mempolicy
2312  *
2313  * Format of input:
2314  *      <mode>[=<flags>][:<nodelist>]
2315  *
2316  * if @no_context is true, save the input nodemask in w.user_nodemask in
2317  * the returned mempolicy.  This will be used to "clone" the mempolicy in
2318  * a specific context [cpuset] at a later time.  Used to parse tmpfs mpol
2319  * mount option.  Note that if 'static' or 'relative' mode flags were
2320  * specified, the input nodemask will already have been saved.  Saving
2321  * it again is redundant, but safe.
2322  *
2323  * On success, returns 0, else 1
2324  */
2325 int mpol_parse_str(char *str, struct mempolicy **mpol, int no_context)
2326 {
2327         struct mempolicy *new = NULL;
2328         unsigned short mode;
2329         unsigned short uninitialized_var(mode_flags);
2330         nodemask_t nodes;
2331         char *nodelist = strchr(str, ':');
2332         char *flags = strchr(str, '=');
2333         int err = 1;
2334
2335         if (nodelist) {
2336                 /* NUL-terminate mode or flags string */
2337                 *nodelist++ = '\0';
2338                 if (nodelist_parse(nodelist, nodes))
2339                         goto out;
2340                 if (!nodes_subset(nodes, node_states[N_HIGH_MEMORY]))
2341                         goto out;
2342         } else
2343                 nodes_clear(nodes);
2344
2345         if (flags)
2346                 *flags++ = '\0';        /* terminate mode string */
2347
2348         for (mode = 0; mode <= MPOL_LOCAL; mode++) {
2349                 if (!strcmp(str, policy_modes[mode])) {
2350                         break;
2351                 }
2352         }
2353         if (mode > MPOL_LOCAL)
2354                 goto out;
2355
2356         switch (mode) {
2357         case MPOL_PREFERRED:
2358                 /*
2359                  * Insist on a nodelist of one node only
2360                  */
2361                 if (nodelist) {
2362                         char *rest = nodelist;
2363                         while (isdigit(*rest))
2364                                 rest++;
2365                         if (*rest)
2366                                 goto out;
2367                 }
2368                 break;
2369         case MPOL_INTERLEAVE:
2370                 /*
2371                  * Default to online nodes with memory if no nodelist
2372                  */
2373                 if (!nodelist)
2374                         nodes = node_states[N_HIGH_MEMORY];
2375                 break;
2376         case MPOL_LOCAL:
2377                 /*
2378                  * Don't allow a nodelist;  mpol_new() checks flags
2379                  */
2380                 if (nodelist)
2381                         goto out;
2382                 mode = MPOL_PREFERRED;
2383                 break;
2384         case MPOL_DEFAULT:
2385                 /*
2386                  * Insist on a empty nodelist
2387                  */
2388                 if (!nodelist)
2389                         err = 0;
2390                 goto out;
2391         case MPOL_BIND:
2392                 /*
2393                  * Insist on a nodelist
2394                  */
2395                 if (!nodelist)
2396                         goto out;
2397         }
2398
2399         mode_flags = 0;
2400         if (flags) {
2401                 /*
2402                  * Currently, we only support two mutually exclusive
2403                  * mode flags.
2404                  */
2405                 if (!strcmp(flags, "static"))
2406                         mode_flags |= MPOL_F_STATIC_NODES;
2407                 else if (!strcmp(flags, "relative"))
2408                         mode_flags |= MPOL_F_RELATIVE_NODES;
2409                 else
2410                         goto out;
2411         }
2412
2413         new = mpol_new(mode, mode_flags, &nodes);
2414         if (IS_ERR(new))
2415                 goto out;
2416
2417         if (no_context) {
2418                 /* save for contextualization */
2419                 new->w.user_nodemask = nodes;
2420         } else {
2421                 int ret;
2422                 NODEMASK_SCRATCH(scratch);
2423                 if (scratch) {
2424                         task_lock(current);
2425                         ret = mpol_set_nodemask(new, &nodes, scratch);
2426                         task_unlock(current);
2427                 } else
2428                         ret = -ENOMEM;
2429                 NODEMASK_SCRATCH_FREE(scratch);
2430                 if (ret) {
2431                         mpol_put(new);
2432                         goto out;
2433                 }
2434         }
2435         err = 0;
2436
2437 out:
2438         /* Restore string for error message */
2439         if (nodelist)
2440                 *--nodelist = ':';
2441         if (flags)
2442                 *--flags = '=';
2443         if (!err)
2444                 *mpol = new;
2445         return err;
2446 }
2447 #endif /* CONFIG_TMPFS */
2448
2449 /**
2450  * mpol_to_str - format a mempolicy structure for printing
2451  * @buffer:  to contain formatted mempolicy string
2452  * @maxlen:  length of @buffer
2453  * @pol:  pointer to mempolicy to be formatted
2454  * @no_context:  "context free" mempolicy - use nodemask in w.user_nodemask
2455  *
2456  * Convert a mempolicy into a string.
2457  * Returns the number of characters in buffer (if positive)
2458  * or an error (negative)
2459  */
2460 int mpol_to_str(char *buffer, int maxlen, struct mempolicy *pol, int no_context)
2461 {
2462         char *p = buffer;
2463         int l;
2464         nodemask_t nodes;
2465         unsigned short mode;
2466         unsigned short flags = pol ? pol->flags : 0;
2467
2468         /*
2469          * Sanity check:  room for longest mode, flag and some nodes
2470          */
2471         VM_BUG_ON(maxlen < strlen("interleave") + strlen("relative") + 16);
2472
2473         if (!pol || pol == &default_policy)
2474                 mode = MPOL_DEFAULT;
2475         else
2476                 mode = pol->mode;
2477
2478         switch (mode) {
2479         case MPOL_DEFAULT:
2480                 nodes_clear(nodes);
2481                 break;
2482
2483         case MPOL_PREFERRED:
2484                 nodes_clear(nodes);
2485                 if (flags & MPOL_F_LOCAL)
2486                         mode = MPOL_LOCAL;      /* pseudo-policy */
2487                 else
2488                         node_set(pol->v.preferred_node, nodes);
2489                 break;
2490
2491         case MPOL_BIND:
2492                 /* Fall through */
2493         case MPOL_INTERLEAVE:
2494                 if (no_context)
2495                         nodes = pol->w.user_nodemask;
2496                 else
2497                         nodes = pol->v.nodes;
2498                 break;
2499
2500         default:
2501                 BUG();
2502         }
2503
2504         l = strlen(policy_modes[mode]);
2505         if (buffer + maxlen < p + l + 1)
2506                 return -ENOSPC;
2507
2508         strcpy(p, policy_modes[mode]);
2509         p += l;
2510
2511         if (flags & MPOL_MODE_FLAGS) {
2512                 if (buffer + maxlen < p + 2)
2513                         return -ENOSPC;
2514                 *p++ = '=';
2515
2516                 /*
2517                  * Currently, the only defined flags are mutually exclusive
2518                  */
2519                 if (flags & MPOL_F_STATIC_NODES)
2520                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "static");
2521                 else if (flags & MPOL_F_RELATIVE_NODES)
2522                         p += snprintf(p, buffer + maxlen - p, "relative");
2523         }
2524
2525         if (!nodes_empty(nodes)) {
2526                 if (buffer + maxlen < p + 2)
2527                         return -ENOSPC;
2528                 *p++ = ':';
2529                 p += nodelist_scnprintf(p, buffer + maxlen - p, nodes);
2530         }
2531         return p - buffer;
2532 }
2533
2534 struct numa_maps {
2535         unsigned long pages;
2536         unsigned long anon;
2537         unsigned long active;
2538         unsigned long writeback;
2539         unsigned long mapcount_max;
2540         unsigned long dirty;
2541         unsigned long swapcache;
2542         unsigned long node[MAX_NUMNODES];
2543 };
2544
2545 static void gather_stats(struct page *page, void *private, int pte_dirty)
2546 {
2547         struct numa_maps *md = private;
2548         int count = page_mapcount(page);
2549
2550         md->pages++;
2551         if (pte_dirty || PageDirty(page))
2552                 md->dirty++;
2553
2554         if (PageSwapCache(page))
2555                 md->swapcache++;
2556
2557         if (PageActive(page) || PageUnevictable(page))
2558                 md->active++;
2559
2560         if (PageWriteback(page))
2561                 md->writeback++;
2562
2563         if (PageAnon(page))
2564                 md->anon++;
2565
2566         if (count > md->mapcount_max)
2567                 md->mapcount_max = count;
2568
2569         md->node[page_to_nid(page)]++;
2570 }
2571
2572 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
2573 static void check_huge_range(struct vm_area_struct *vma,
2574                 unsigned long start, unsigned long end,
2575                 struct numa_maps *md)
2576 {
2577         unsigned long addr;
2578         struct page *page;
2579         struct hstate *h = hstate_vma(vma);
2580         unsigned long sz = huge_page_size(h);
2581
2582         for (addr = start; addr < end; addr += sz) {
2583                 pte_t *ptep = huge_pte_offset(vma->vm_mm,
2584                                                 addr & huge_page_mask(h));
2585                 pte_t pte;
2586
2587                 if (!ptep)
2588                         continue;
2589
2590                 pte = *ptep;
2591                 if (pte_none(pte))
2592                         continue;
2593
2594                 page = pte_page(pte);
2595                 if (!page)
2596                         continue;
2597
2598                 gather_stats(page, md, pte_dirty(*ptep));
2599         }
2600 }
2601 #else
2602 static inline void check_huge_range(struct vm_area_struct *vma,
2603                 unsigned long start, unsigned long end,
2604                 struct numa_maps *md)
2605 {
2606 }
2607 #endif
2608
2609 /*
2610  * Display pages allocated per node and memory policy via /proc.
2611  */
2612 int show_numa_map(struct seq_file *m, void *v)
2613 {
2614         struct proc_maps_private *priv = m->private;
2615         struct vm_area_struct *vma = v;
2616         struct numa_maps *md;
2617         struct file *file = vma->vm_file;
2618         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2619         struct mempolicy *pol;
2620         int n;
2621         char buffer[50];
2622
2623         if (!mm)
2624                 return 0;
2625
2626         md = kzalloc(sizeof(struct numa_maps), GFP_KERNEL);
2627         if (!md)
2628                 return 0;
2629
2630         pol = get_vma_policy(priv->task, vma, vma->vm_start);
2631         mpol_to_str(buffer, sizeof(buffer), pol, 0);
2632         mpol_cond_put(pol);
2633
2634         seq_printf(m, "%08lx %s", vma->vm_start, buffer);
2635
2636         if (file) {
2637                 seq_printf(m, " file=");
2638                 seq_path(m, &file->f_path, "\n\t= ");
2639         } else if (vma->vm_start <= mm->brk && vma->vm_end >= mm->start_brk) {
2640                 seq_printf(m, " heap");
2641         } else if (vma->vm_start <= mm->start_stack &&
2642                         vma->vm_end >= mm->start_stack) {
2643                 seq_printf(m, " stack");
2644         }
2645
2646         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
2647                 check_huge_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_end, md);
2648                 seq_printf(m, " huge");
2649         } else {
2650                 check_pgd_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2651                         &node_states[N_HIGH_MEMORY], MPOL_MF_STATS, md);
2652         }
2653
2654         if (!md->pages)
2655                 goto out;
2656
2657         if (md->anon)
2658                 seq_printf(m," anon=%lu",md->anon);
2659
2660         if (md->dirty)
2661                 seq_printf(m," dirty=%lu",md->dirty);
2662
2663         if (md->pages != md->anon && md->pages != md->dirty)
2664                 seq_printf(m, " mapped=%lu", md->pages);
2665
2666         if (md->mapcount_max > 1)
2667                 seq_printf(m, " mapmax=%lu", md->mapcount_max);
2668
2669         if (md->swapcache)
2670                 seq_printf(m," swapcache=%lu", md->swapcache);
2671
2672         if (md->active < md->pages && !is_vm_hugetlb_page(vma))
2673                 seq_printf(m," active=%lu", md->active);
2674
2675         if (md->writeback)
2676                 seq_printf(m," writeback=%lu", md->writeback);
2677
2678         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY)
2679                 if (md->node[n])
2680                         seq_printf(m, " N%d=%lu", n, md->node[n]);
2681 out:
2682         seq_putc(m, '\n');
2683         kfree(md);
2684
2685         if (m->count < m->size)
2686                 m->version = (vma != priv->tail_vma) ? vma->vm_start : 0;
2687         return 0;
2688 }