mempolicy: convert MPOL constants to enum
[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    could replace all the switch()es with a mempolicy_ops structure.
67 */
68
69 #include <linux/mempolicy.h>
70 #include <linux/mm.h>
71 #include <linux/highmem.h>
72 #include <linux/hugetlb.h>
73 #include <linux/kernel.h>
74 #include <linux/sched.h>
75 #include <linux/nodemask.h>
76 #include <linux/cpuset.h>
77 #include <linux/gfp.h>
78 #include <linux/slab.h>
79 #include <linux/string.h>
80 #include <linux/module.h>
81 #include <linux/nsproxy.h>
82 #include <linux/interrupt.h>
83 #include <linux/init.h>
84 #include <linux/compat.h>
85 #include <linux/swap.h>
86 #include <linux/seq_file.h>
87 #include <linux/proc_fs.h>
88 #include <linux/migrate.h>
89 #include <linux/rmap.h>
90 #include <linux/security.h>
91 #include <linux/syscalls.h>
92
93 #include <asm/tlbflush.h>
94 #include <asm/uaccess.h>
95
96 /* Internal flags */
97 #define MPOL_MF_DISCONTIG_OK (MPOL_MF_INTERNAL << 0)    /* Skip checks for continuous vmas */
98 #define MPOL_MF_INVERT (MPOL_MF_INTERNAL << 1)          /* Invert check for nodemask */
99 #define MPOL_MF_STATS (MPOL_MF_INTERNAL << 2)           /* Gather statistics */
100
101 static struct kmem_cache *policy_cache;
102 static struct kmem_cache *sn_cache;
103
104 /* Highest zone. An specific allocation for a zone below that is not
105    policied. */
106 enum zone_type policy_zone = 0;
107
108 struct mempolicy default_policy = {
109         .refcnt = ATOMIC_INIT(1), /* never free it */
110         .policy = MPOL_DEFAULT,
111 };
112
113 static void mpol_rebind_policy(struct mempolicy *pol,
114                                const nodemask_t *newmask);
115
116 /* Do sanity checking on a policy */
117 static int mpol_check_policy(unsigned short mode, nodemask_t *nodes)
118 {
119         int was_empty, is_empty;
120
121         if (!nodes)
122                 return 0;
123
124         /*
125          * "Contextualize" the in-coming nodemast for cpusets:
126          * Remember whether in-coming nodemask was empty,  If not,
127          * restrict the nodes to the allowed nodes in the cpuset.
128          * This is guaranteed to be a subset of nodes with memory.
129          */
130         cpuset_update_task_memory_state();
131         is_empty = was_empty = nodes_empty(*nodes);
132         if (!was_empty) {
133                 nodes_and(*nodes, *nodes, cpuset_current_mems_allowed);
134                 is_empty = nodes_empty(*nodes); /* after "contextualization" */
135         }
136
137         switch (mode) {
138         case MPOL_DEFAULT:
139                 /*
140                  * require caller to specify an empty nodemask
141                  * before "contextualization"
142                  */
143                 if (!was_empty)
144                         return -EINVAL;
145                 break;
146         case MPOL_BIND:
147         case MPOL_INTERLEAVE:
148                 /*
149                  * require at least 1 valid node after "contextualization"
150                  */
151                 if (is_empty)
152                         return -EINVAL;
153                 break;
154         case MPOL_PREFERRED:
155                 /*
156                  * Did caller specify invalid nodes?
157                  * Don't silently accept this as "local allocation".
158                  */
159                 if (!was_empty && is_empty)
160                         return -EINVAL;
161                 break;
162         default:
163                 BUG();
164         }
165         return 0;
166 }
167
168 /* Check that the nodemask contains at least one populated zone */
169 static int is_valid_nodemask(nodemask_t *nodemask)
170 {
171         int nd, k;
172
173         /* Check that there is something useful in this mask */
174         k = policy_zone;
175
176         for_each_node_mask(nd, *nodemask) {
177                 struct zone *z;
178
179                 for (k = 0; k <= policy_zone; k++) {
180                         z = &NODE_DATA(nd)->node_zones[k];
181                         if (z->present_pages > 0)
182                                 return 1;
183                 }
184         }
185
186         return 0;
187 }
188
189 /* Create a new policy */
190 static struct mempolicy *mpol_new(unsigned short mode, nodemask_t *nodes)
191 {
192         struct mempolicy *policy;
193
194         pr_debug("setting mode %d nodes[0] %lx\n",
195                  mode, nodes ? nodes_addr(*nodes)[0] : -1);
196
197         if (mode == MPOL_DEFAULT)
198                 return NULL;
199         policy = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
200         if (!policy)
201                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
202         atomic_set(&policy->refcnt, 1);
203         switch (mode) {
204         case MPOL_INTERLEAVE:
205                 policy->v.nodes = *nodes;
206                 if (nodes_weight(policy->v.nodes) == 0) {
207                         kmem_cache_free(policy_cache, policy);
208                         return ERR_PTR(-EINVAL);
209                 }
210                 break;
211         case MPOL_PREFERRED:
212                 policy->v.preferred_node = first_node(*nodes);
213                 if (policy->v.preferred_node >= MAX_NUMNODES)
214                         policy->v.preferred_node = -1;
215                 break;
216         case MPOL_BIND:
217                 if (!is_valid_nodemask(nodes)) {
218                         kmem_cache_free(policy_cache, policy);
219                         return ERR_PTR(-EINVAL);
220                 }
221                 policy->v.nodes = *nodes;
222                 break;
223         default:
224                 BUG();
225         }
226         policy->policy = mode;
227         policy->cpuset_mems_allowed = cpuset_mems_allowed(current);
228         return policy;
229 }
230
231 static void gather_stats(struct page *, void *, int pte_dirty);
232 static void migrate_page_add(struct page *page, struct list_head *pagelist,
233                                 unsigned long flags);
234
235 /* Scan through pages checking if pages follow certain conditions. */
236 static int check_pte_range(struct vm_area_struct *vma, pmd_t *pmd,
237                 unsigned long addr, unsigned long end,
238                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
239                 void *private)
240 {
241         pte_t *orig_pte;
242         pte_t *pte;
243         spinlock_t *ptl;
244
245         orig_pte = pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
246         do {
247                 struct page *page;
248                 int nid;
249
250                 if (!pte_present(*pte))
251                         continue;
252                 page = vm_normal_page(vma, addr, *pte);
253                 if (!page)
254                         continue;
255                 /*
256                  * The check for PageReserved here is important to avoid
257                  * handling zero pages and other pages that may have been
258                  * marked special by the system.
259                  *
260                  * If the PageReserved would not be checked here then f.e.
261                  * the location of the zero page could have an influence
262                  * on MPOL_MF_STRICT, zero pages would be counted for
263                  * the per node stats, and there would be useless attempts
264                  * to put zero pages on the migration list.
265                  */
266                 if (PageReserved(page))
267                         continue;
268                 nid = page_to_nid(page);
269                 if (node_isset(nid, *nodes) == !!(flags & MPOL_MF_INVERT))
270                         continue;
271
272                 if (flags & MPOL_MF_STATS)
273                         gather_stats(page, private, pte_dirty(*pte));
274                 else if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL))
275                         migrate_page_add(page, private, flags);
276                 else
277                         break;
278         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
279         pte_unmap_unlock(orig_pte, ptl);
280         return addr != end;
281 }
282
283 static inline int check_pmd_range(struct vm_area_struct *vma, pud_t *pud,
284                 unsigned long addr, unsigned long end,
285                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
286                 void *private)
287 {
288         pmd_t *pmd;
289         unsigned long next;
290
291         pmd = pmd_offset(pud, addr);
292         do {
293                 next = pmd_addr_end(addr, end);
294                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
295                         continue;
296                 if (check_pte_range(vma, pmd, addr, next, nodes,
297                                     flags, private))
298                         return -EIO;
299         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
300         return 0;
301 }
302
303 static inline int check_pud_range(struct vm_area_struct *vma, pgd_t *pgd,
304                 unsigned long addr, unsigned long end,
305                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
306                 void *private)
307 {
308         pud_t *pud;
309         unsigned long next;
310
311         pud = pud_offset(pgd, addr);
312         do {
313                 next = pud_addr_end(addr, end);
314                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
315                         continue;
316                 if (check_pmd_range(vma, pud, addr, next, nodes,
317                                     flags, private))
318                         return -EIO;
319         } while (pud++, addr = next, addr != end);
320         return 0;
321 }
322
323 static inline int check_pgd_range(struct vm_area_struct *vma,
324                 unsigned long addr, unsigned long end,
325                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags,
326                 void *private)
327 {
328         pgd_t *pgd;
329         unsigned long next;
330
331         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, addr);
332         do {
333                 next = pgd_addr_end(addr, end);
334                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
335                         continue;
336                 if (check_pud_range(vma, pgd, addr, next, nodes,
337                                     flags, private))
338                         return -EIO;
339         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
340         return 0;
341 }
342
343 /*
344  * Check if all pages in a range are on a set of nodes.
345  * If pagelist != NULL then isolate pages from the LRU and
346  * put them on the pagelist.
347  */
348 static struct vm_area_struct *
349 check_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start, unsigned long end,
350                 const nodemask_t *nodes, unsigned long flags, void *private)
351 {
352         int err;
353         struct vm_area_struct *first, *vma, *prev;
354
355         if (flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) {
356
357                 err = migrate_prep();
358                 if (err)
359                         return ERR_PTR(err);
360         }
361
362         first = find_vma(mm, start);
363         if (!first)
364                 return ERR_PTR(-EFAULT);
365         prev = NULL;
366         for (vma = first; vma && vma->vm_start < end; vma = vma->vm_next) {
367                 if (!(flags & MPOL_MF_DISCONTIG_OK)) {
368                         if (!vma->vm_next && vma->vm_end < end)
369                                 return ERR_PTR(-EFAULT);
370                         if (prev && prev->vm_end < vma->vm_start)
371                                 return ERR_PTR(-EFAULT);
372                 }
373                 if (!is_vm_hugetlb_page(vma) &&
374                     ((flags & MPOL_MF_STRICT) ||
375                      ((flags & (MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL)) &&
376                                 vma_migratable(vma)))) {
377                         unsigned long endvma = vma->vm_end;
378
379                         if (endvma > end)
380                                 endvma = end;
381                         if (vma->vm_start > start)
382                                 start = vma->vm_start;
383                         err = check_pgd_range(vma, start, endvma, nodes,
384                                                 flags, private);
385                         if (err) {
386                                 first = ERR_PTR(err);
387                                 break;
388                         }
389                 }
390                 prev = vma;
391         }
392         return first;
393 }
394
395 /* Apply policy to a single VMA */
396 static int policy_vma(struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *new)
397 {
398         int err = 0;
399         struct mempolicy *old = vma->vm_policy;
400
401         pr_debug("vma %lx-%lx/%lx vm_ops %p vm_file %p set_policy %p\n",
402                  vma->vm_start, vma->vm_end, vma->vm_pgoff,
403                  vma->vm_ops, vma->vm_file,
404                  vma->vm_ops ? vma->vm_ops->set_policy : NULL);
405
406         if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->set_policy)
407                 err = vma->vm_ops->set_policy(vma, new);
408         if (!err) {
409                 mpol_get(new);
410                 vma->vm_policy = new;
411                 mpol_free(old);
412         }
413         return err;
414 }
415
416 /* Step 2: apply policy to a range and do splits. */
417 static int mbind_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
418                        unsigned long end, struct mempolicy *new)
419 {
420         struct vm_area_struct *next;
421         int err;
422
423         err = 0;
424         for (; vma && vma->vm_start < end; vma = next) {
425                 next = vma->vm_next;
426                 if (vma->vm_start < start)
427                         err = split_vma(vma->vm_mm, vma, start, 1);
428                 if (!err && vma->vm_end > end)
429                         err = split_vma(vma->vm_mm, vma, end, 0);
430                 if (!err)
431                         err = policy_vma(vma, new);
432                 if (err)
433                         break;
434         }
435         return err;
436 }
437
438 /*
439  * Update task->flags PF_MEMPOLICY bit: set iff non-default
440  * mempolicy.  Allows more rapid checking of this (combined perhaps
441  * with other PF_* flag bits) on memory allocation hot code paths.
442  *
443  * If called from outside this file, the task 'p' should -only- be
444  * a newly forked child not yet visible on the task list, because
445  * manipulating the task flags of a visible task is not safe.
446  *
447  * The above limitation is why this routine has the funny name
448  * mpol_fix_fork_child_flag().
449  *
450  * It is also safe to call this with a task pointer of current,
451  * which the static wrapper mpol_set_task_struct_flag() does,
452  * for use within this file.
453  */
454
455 void mpol_fix_fork_child_flag(struct task_struct *p)
456 {
457         if (p->mempolicy)
458                 p->flags |= PF_MEMPOLICY;
459         else
460                 p->flags &= ~PF_MEMPOLICY;
461 }
462
463 static void mpol_set_task_struct_flag(void)
464 {
465         mpol_fix_fork_child_flag(current);
466 }
467
468 /* Set the process memory policy */
469 static long do_set_mempolicy(unsigned short mode, nodemask_t *nodes)
470 {
471         struct mempolicy *new;
472
473         if (mpol_check_policy(mode, nodes))
474                 return -EINVAL;
475         new = mpol_new(mode, nodes);
476         if (IS_ERR(new))
477                 return PTR_ERR(new);
478         mpol_free(current->mempolicy);
479         current->mempolicy = new;
480         mpol_set_task_struct_flag();
481         if (new && new->policy == MPOL_INTERLEAVE)
482                 current->il_next = first_node(new->v.nodes);
483         return 0;
484 }
485
486 /* Fill a zone bitmap for a policy */
487 static void get_zonemask(struct mempolicy *p, nodemask_t *nodes)
488 {
489         nodes_clear(*nodes);
490         switch (p->policy) {
491         case MPOL_DEFAULT:
492                 break;
493         case MPOL_BIND:
494                 /* Fall through */
495         case MPOL_INTERLEAVE:
496                 *nodes = p->v.nodes;
497                 break;
498         case MPOL_PREFERRED:
499                 /* or use current node instead of memory_map? */
500                 if (p->v.preferred_node < 0)
501                         *nodes = node_states[N_HIGH_MEMORY];
502                 else
503                         node_set(p->v.preferred_node, *nodes);
504                 break;
505         default:
506                 BUG();
507         }
508 }
509
510 static int lookup_node(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
511 {
512         struct page *p;
513         int err;
514
515         err = get_user_pages(current, mm, addr & PAGE_MASK, 1, 0, 0, &p, NULL);
516         if (err >= 0) {
517                 err = page_to_nid(p);
518                 put_page(p);
519         }
520         return err;
521 }
522
523 /* Retrieve NUMA policy */
524 static long do_get_mempolicy(int *policy, nodemask_t *nmask,
525                              unsigned long addr, unsigned long flags)
526 {
527         int err;
528         struct mm_struct *mm = current->mm;
529         struct vm_area_struct *vma = NULL;
530         struct mempolicy *pol = current->mempolicy;
531
532         cpuset_update_task_memory_state();
533         if (flags &
534                 ~(unsigned long)(MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR|MPOL_F_MEMS_ALLOWED))
535                 return -EINVAL;
536
537         if (flags & MPOL_F_MEMS_ALLOWED) {
538                 if (flags & (MPOL_F_NODE|MPOL_F_ADDR))
539                         return -EINVAL;
540                 *policy = 0;    /* just so it's initialized */
541                 *nmask  = cpuset_current_mems_allowed;
542                 return 0;
543         }
544
545         if (flags & MPOL_F_ADDR) {
546                 down_read(&mm->mmap_sem);
547                 vma = find_vma_intersection(mm, addr, addr+1);
548                 if (!vma) {
549                         up_read(&mm->mmap_sem);
550                         return -EFAULT;
551                 }
552                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy)
553                         pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, addr);
554                 else
555                         pol = vma->vm_policy;
556         } else if (addr)
557                 return -EINVAL;
558
559         if (!pol)
560                 pol = &default_policy;
561
562         if (flags & MPOL_F_NODE) {
563                 if (flags & MPOL_F_ADDR) {
564                         err = lookup_node(mm, addr);
565                         if (err < 0)
566                                 goto out;
567                         *policy = err;
568                 } else if (pol == current->mempolicy &&
569                                 pol->policy == MPOL_INTERLEAVE) {
570                         *policy = current->il_next;
571                 } else {
572                         err = -EINVAL;
573                         goto out;
574                 }
575         } else
576                 *policy = pol->policy;
577
578         if (vma) {
579                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
580                 vma = NULL;
581         }
582
583         err = 0;
584         if (nmask)
585                 get_zonemask(pol, nmask);
586
587  out:
588         if (vma)
589                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
590         return err;
591 }
592
593 #ifdef CONFIG_MIGRATION
594 /*
595  * page migration
596  */
597 static void migrate_page_add(struct page *page, struct list_head *pagelist,
598                                 unsigned long flags)
599 {
600         /*
601          * Avoid migrating a page that is shared with others.
602          */
603         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) || page_mapcount(page) == 1)
604                 isolate_lru_page(page, pagelist);
605 }
606
607 static struct page *new_node_page(struct page *page, unsigned long node, int **x)
608 {
609         return alloc_pages_node(node, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0);
610 }
611
612 /*
613  * Migrate pages from one node to a target node.
614  * Returns error or the number of pages not migrated.
615  */
616 static int migrate_to_node(struct mm_struct *mm, int source, int dest,
617                            int flags)
618 {
619         nodemask_t nmask;
620         LIST_HEAD(pagelist);
621         int err = 0;
622
623         nodes_clear(nmask);
624         node_set(source, nmask);
625
626         check_range(mm, mm->mmap->vm_start, TASK_SIZE, &nmask,
627                         flags | MPOL_MF_DISCONTIG_OK, &pagelist);
628
629         if (!list_empty(&pagelist))
630                 err = migrate_pages(&pagelist, new_node_page, dest);
631
632         return err;
633 }
634
635 /*
636  * Move pages between the two nodesets so as to preserve the physical
637  * layout as much as possible.
638  *
639  * Returns the number of page that could not be moved.
640  */
641 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm,
642         const nodemask_t *from_nodes, const nodemask_t *to_nodes, int flags)
643 {
644         LIST_HEAD(pagelist);
645         int busy = 0;
646         int err = 0;
647         nodemask_t tmp;
648
649         down_read(&mm->mmap_sem);
650
651         err = migrate_vmas(mm, from_nodes, to_nodes, flags);
652         if (err)
653                 goto out;
654
655 /*
656  * Find a 'source' bit set in 'tmp' whose corresponding 'dest'
657  * bit in 'to' is not also set in 'tmp'.  Clear the found 'source'
658  * bit in 'tmp', and return that <source, dest> pair for migration.
659  * The pair of nodemasks 'to' and 'from' define the map.
660  *
661  * If no pair of bits is found that way, fallback to picking some
662  * pair of 'source' and 'dest' bits that are not the same.  If the
663  * 'source' and 'dest' bits are the same, this represents a node
664  * that will be migrating to itself, so no pages need move.
665  *
666  * If no bits are left in 'tmp', or if all remaining bits left
667  * in 'tmp' correspond to the same bit in 'to', return false
668  * (nothing left to migrate).
669  *
670  * This lets us pick a pair of nodes to migrate between, such that
671  * if possible the dest node is not already occupied by some other
672  * source node, minimizing the risk of overloading the memory on a
673  * node that would happen if we migrated incoming memory to a node
674  * before migrating outgoing memory source that same node.
675  *
676  * A single scan of tmp is sufficient.  As we go, we remember the
677  * most recent <s, d> pair that moved (s != d).  If we find a pair
678  * that not only moved, but what's better, moved to an empty slot
679  * (d is not set in tmp), then we break out then, with that pair.
680  * Otherwise when we finish scannng from_tmp, we at least have the
681  * most recent <s, d> pair that moved.  If we get all the way through
682  * the scan of tmp without finding any node that moved, much less
683  * moved to an empty node, then there is nothing left worth migrating.
684  */
685
686         tmp = *from_nodes;
687         while (!nodes_empty(tmp)) {
688                 int s,d;
689                 int source = -1;
690                 int dest = 0;
691
692                 for_each_node_mask(s, tmp) {
693                         d = node_remap(s, *from_nodes, *to_nodes);
694                         if (s == d)
695                                 continue;
696
697                         source = s;     /* Node moved. Memorize */
698                         dest = d;
699
700                         /* dest not in remaining from nodes? */
701                         if (!node_isset(dest, tmp))
702                                 break;
703                 }
704                 if (source == -1)
705                         break;
706
707                 node_clear(source, tmp);
708                 err = migrate_to_node(mm, source, dest, flags);
709                 if (err > 0)
710                         busy += err;
711                 if (err < 0)
712                         break;
713         }
714 out:
715         up_read(&mm->mmap_sem);
716         if (err < 0)
717                 return err;
718         return busy;
719
720 }
721
722 /*
723  * Allocate a new page for page migration based on vma policy.
724  * Start assuming that page is mapped by vma pointed to by @private.
725  * Search forward from there, if not.  N.B., this assumes that the
726  * list of pages handed to migrate_pages()--which is how we get here--
727  * is in virtual address order.
728  */
729 static struct page *new_vma_page(struct page *page, unsigned long private, int **x)
730 {
731         struct vm_area_struct *vma = (struct vm_area_struct *)private;
732         unsigned long uninitialized_var(address);
733
734         while (vma) {
735                 address = page_address_in_vma(page, vma);
736                 if (address != -EFAULT)
737                         break;
738                 vma = vma->vm_next;
739         }
740
741         /*
742          * if !vma, alloc_page_vma() will use task or system default policy
743          */
744         return alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, vma, address);
745 }
746 #else
747
748 static void migrate_page_add(struct page *page, struct list_head *pagelist,
749                                 unsigned long flags)
750 {
751 }
752
753 int do_migrate_pages(struct mm_struct *mm,
754         const nodemask_t *from_nodes, const nodemask_t *to_nodes, int flags)
755 {
756         return -ENOSYS;
757 }
758
759 static struct page *new_vma_page(struct page *page, unsigned long private, int **x)
760 {
761         return NULL;
762 }
763 #endif
764
765 static long do_mbind(unsigned long start, unsigned long len,
766                      unsigned short mode, nodemask_t *nmask,
767                      unsigned long flags)
768 {
769         struct vm_area_struct *vma;
770         struct mm_struct *mm = current->mm;
771         struct mempolicy *new;
772         unsigned long end;
773         int err;
774         LIST_HEAD(pagelist);
775
776         if (flags & ~(unsigned long)(MPOL_MF_STRICT |
777                                      MPOL_MF_MOVE | MPOL_MF_MOVE_ALL))
778                 return -EINVAL;
779         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
780                 return -EPERM;
781
782         if (start & ~PAGE_MASK)
783                 return -EINVAL;
784
785         if (mode == MPOL_DEFAULT)
786                 flags &= ~MPOL_MF_STRICT;
787
788         len = (len + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
789         end = start + len;
790
791         if (end < start)
792                 return -EINVAL;
793         if (end == start)
794                 return 0;
795
796         if (mpol_check_policy(mode, nmask))
797                 return -EINVAL;
798
799         new = mpol_new(mode, nmask);
800         if (IS_ERR(new))
801                 return PTR_ERR(new);
802
803         /*
804          * If we are using the default policy then operation
805          * on discontinuous address spaces is okay after all
806          */
807         if (!new)
808                 flags |= MPOL_MF_DISCONTIG_OK;
809
810         pr_debug("mbind %lx-%lx mode:%d nodes:%lx\n", start, start + len,
811                  mode, nmask ? nodes_addr(*nmask)[0] : -1);
812
813         down_write(&mm->mmap_sem);
814         vma = check_range(mm, start, end, nmask,
815                           flags | MPOL_MF_INVERT, &pagelist);
816
817         err = PTR_ERR(vma);
818         if (!IS_ERR(vma)) {
819                 int nr_failed = 0;
820
821                 err = mbind_range(vma, start, end, new);
822
823                 if (!list_empty(&pagelist))
824                         nr_failed = migrate_pages(&pagelist, new_vma_page,
825                                                 (unsigned long)vma);
826
827                 if (!err && nr_failed && (flags & MPOL_MF_STRICT))
828                         err = -EIO;
829         }
830
831         up_write(&mm->mmap_sem);
832         mpol_free(new);
833         return err;
834 }
835
836 /*
837  * User space interface with variable sized bitmaps for nodelists.
838  */
839
840 /* Copy a node mask from user space. */
841 static int get_nodes(nodemask_t *nodes, const unsigned long __user *nmask,
842                      unsigned long maxnode)
843 {
844         unsigned long k;
845         unsigned long nlongs;
846         unsigned long endmask;
847
848         --maxnode;
849         nodes_clear(*nodes);
850         if (maxnode == 0 || !nmask)
851                 return 0;
852         if (maxnode > PAGE_SIZE*BITS_PER_BYTE)
853                 return -EINVAL;
854
855         nlongs = BITS_TO_LONGS(maxnode);
856         if ((maxnode % BITS_PER_LONG) == 0)
857                 endmask = ~0UL;
858         else
859                 endmask = (1UL << (maxnode % BITS_PER_LONG)) - 1;
860
861         /* When the user specified more nodes than supported just check
862            if the non supported part is all zero. */
863         if (nlongs > BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES)) {
864                 if (nlongs > PAGE_SIZE/sizeof(long))
865                         return -EINVAL;
866                 for (k = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES); k < nlongs; k++) {
867                         unsigned long t;
868                         if (get_user(t, nmask + k))
869                                 return -EFAULT;
870                         if (k == nlongs - 1) {
871                                 if (t & endmask)
872                                         return -EINVAL;
873                         } else if (t)
874                                 return -EINVAL;
875                 }
876                 nlongs = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES);
877                 endmask = ~0UL;
878         }
879
880         if (copy_from_user(nodes_addr(*nodes), nmask, nlongs*sizeof(unsigned long)))
881                 return -EFAULT;
882         nodes_addr(*nodes)[nlongs-1] &= endmask;
883         return 0;
884 }
885
886 /* Copy a kernel node mask to user space */
887 static int copy_nodes_to_user(unsigned long __user *mask, unsigned long maxnode,
888                               nodemask_t *nodes)
889 {
890         unsigned long copy = ALIGN(maxnode-1, 64) / 8;
891         const int nbytes = BITS_TO_LONGS(MAX_NUMNODES) * sizeof(long);
892
893         if (copy > nbytes) {
894                 if (copy > PAGE_SIZE)
895                         return -EINVAL;
896                 if (clear_user((char __user *)mask + nbytes, copy - nbytes))
897                         return -EFAULT;
898                 copy = nbytes;
899         }
900         return copy_to_user(mask, nodes_addr(*nodes), copy) ? -EFAULT : 0;
901 }
902
903 asmlinkage long sys_mbind(unsigned long start, unsigned long len,
904                         unsigned long mode,
905                         unsigned long __user *nmask, unsigned long maxnode,
906                         unsigned flags)
907 {
908         nodemask_t nodes;
909         int err;
910
911         if (mode >= MPOL_MAX)
912                 return -EINVAL;
913         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
914         if (err)
915                 return err;
916         return do_mbind(start, len, mode, &nodes, flags);
917 }
918
919 /* Set the process memory policy */
920 asmlinkage long sys_set_mempolicy(int mode, unsigned long __user *nmask,
921                 unsigned long maxnode)
922 {
923         int err;
924         nodemask_t nodes;
925
926         if (mode < 0 || mode >= MPOL_MAX)
927                 return -EINVAL;
928         err = get_nodes(&nodes, nmask, maxnode);
929         if (err)
930                 return err;
931         return do_set_mempolicy(mode, &nodes);
932 }
933
934 asmlinkage long sys_migrate_pages(pid_t pid, unsigned long maxnode,
935                 const unsigned long __user *old_nodes,
936                 const unsigned long __user *new_nodes)
937 {
938         struct mm_struct *mm;
939         struct task_struct *task;
940         nodemask_t old;
941         nodemask_t new;
942         nodemask_t task_nodes;
943         int err;
944
945         err = get_nodes(&old, old_nodes, maxnode);
946         if (err)
947                 return err;
948
949         err = get_nodes(&new, new_nodes, maxnode);
950         if (err)
951                 return err;
952
953         /* Find the mm_struct */
954         read_lock(&tasklist_lock);
955         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
956         if (!task) {
957                 read_unlock(&tasklist_lock);
958                 return -ESRCH;
959         }
960         mm = get_task_mm(task);
961         read_unlock(&tasklist_lock);
962
963         if (!mm)
964                 return -EINVAL;
965
966         /*
967          * Check if this process has the right to modify the specified
968          * process. The right exists if the process has administrative
969          * capabilities, superuser privileges or the same
970          * userid as the target process.
971          */
972         if ((current->euid != task->suid) && (current->euid != task->uid) &&
973             (current->uid != task->suid) && (current->uid != task->uid) &&
974             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
975                 err = -EPERM;
976                 goto out;
977         }
978
979         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
980         /* Is the user allowed to access the target nodes? */
981         if (!nodes_subset(new, task_nodes) && !capable(CAP_SYS_NICE)) {
982                 err = -EPERM;
983                 goto out;
984         }
985
986         if (!nodes_subset(new, node_states[N_HIGH_MEMORY])) {
987                 err = -EINVAL;
988                 goto out;
989         }
990
991         err = security_task_movememory(task);
992         if (err)
993                 goto out;
994
995         err = do_migrate_pages(mm, &old, &new,
996                 capable(CAP_SYS_NICE) ? MPOL_MF_MOVE_ALL : MPOL_MF_MOVE);
997 out:
998         mmput(mm);
999         return err;
1000 }
1001
1002
1003 /* Retrieve NUMA policy */
1004 asmlinkage long sys_get_mempolicy(int __user *policy,
1005                                 unsigned long __user *nmask,
1006                                 unsigned long maxnode,
1007                                 unsigned long addr, unsigned long flags)
1008 {
1009         int err;
1010         int uninitialized_var(pval);
1011         nodemask_t nodes;
1012
1013         if (nmask != NULL && maxnode < MAX_NUMNODES)
1014                 return -EINVAL;
1015
1016         err = do_get_mempolicy(&pval, &nodes, addr, flags);
1017
1018         if (err)
1019                 return err;
1020
1021         if (policy && put_user(pval, policy))
1022                 return -EFAULT;
1023
1024         if (nmask)
1025                 err = copy_nodes_to_user(nmask, maxnode, &nodes);
1026
1027         return err;
1028 }
1029
1030 #ifdef CONFIG_COMPAT
1031
1032 asmlinkage long compat_sys_get_mempolicy(int __user *policy,
1033                                      compat_ulong_t __user *nmask,
1034                                      compat_ulong_t maxnode,
1035                                      compat_ulong_t addr, compat_ulong_t flags)
1036 {
1037         long err;
1038         unsigned long __user *nm = NULL;
1039         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1040         DECLARE_BITMAP(bm, MAX_NUMNODES);
1041
1042         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1043         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1044
1045         if (nmask)
1046                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1047
1048         err = sys_get_mempolicy(policy, nm, nr_bits+1, addr, flags);
1049
1050         if (!err && nmask) {
1051                 err = copy_from_user(bm, nm, alloc_size);
1052                 /* ensure entire bitmap is zeroed */
1053                 err |= clear_user(nmask, ALIGN(maxnode-1, 8) / 8);
1054                 err |= compat_put_bitmap(nmask, bm, nr_bits);
1055         }
1056
1057         return err;
1058 }
1059
1060 asmlinkage long compat_sys_set_mempolicy(int mode, compat_ulong_t __user *nmask,
1061                                      compat_ulong_t maxnode)
1062 {
1063         long err = 0;
1064         unsigned long __user *nm = NULL;
1065         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1066         DECLARE_BITMAP(bm, MAX_NUMNODES);
1067
1068         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1069         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1070
1071         if (nmask) {
1072                 err = compat_get_bitmap(bm, nmask, nr_bits);
1073                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1074                 err |= copy_to_user(nm, bm, alloc_size);
1075         }
1076
1077         if (err)
1078                 return -EFAULT;
1079
1080         return sys_set_mempolicy(mode, nm, nr_bits+1);
1081 }
1082
1083 asmlinkage long compat_sys_mbind(compat_ulong_t start, compat_ulong_t len,
1084                              compat_ulong_t mode, compat_ulong_t __user *nmask,
1085                              compat_ulong_t maxnode, compat_ulong_t flags)
1086 {
1087         long err = 0;
1088         unsigned long __user *nm = NULL;
1089         unsigned long nr_bits, alloc_size;
1090         nodemask_t bm;
1091
1092         nr_bits = min_t(unsigned long, maxnode-1, MAX_NUMNODES);
1093         alloc_size = ALIGN(nr_bits, BITS_PER_LONG) / 8;
1094
1095         if (nmask) {
1096                 err = compat_get_bitmap(nodes_addr(bm), nmask, nr_bits);
1097                 nm = compat_alloc_user_space(alloc_size);
1098                 err |= copy_to_user(nm, nodes_addr(bm), alloc_size);
1099         }
1100
1101         if (err)
1102                 return -EFAULT;
1103
1104         return sys_mbind(start, len, mode, nm, nr_bits+1, flags);
1105 }
1106
1107 #endif
1108
1109 /*
1110  * get_vma_policy(@task, @vma, @addr)
1111  * @task - task for fallback if vma policy == default
1112  * @vma   - virtual memory area whose policy is sought
1113  * @addr  - address in @vma for shared policy lookup
1114  *
1115  * Returns effective policy for a VMA at specified address.
1116  * Falls back to @task or system default policy, as necessary.
1117  * Returned policy has extra reference count if shared, vma,
1118  * or some other task's policy [show_numa_maps() can pass
1119  * @task != current].  It is the caller's responsibility to
1120  * free the reference in these cases.
1121  */
1122 static struct mempolicy * get_vma_policy(struct task_struct *task,
1123                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1124 {
1125         struct mempolicy *pol = task->mempolicy;
1126         int shared_pol = 0;
1127
1128         if (vma) {
1129                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->get_policy) {
1130                         pol = vma->vm_ops->get_policy(vma, addr);
1131                         shared_pol = 1; /* if pol non-NULL, add ref below */
1132                 } else if (vma->vm_policy &&
1133                                 vma->vm_policy->policy != MPOL_DEFAULT)
1134                         pol = vma->vm_policy;
1135         }
1136         if (!pol)
1137                 pol = &default_policy;
1138         else if (!shared_pol && pol != current->mempolicy)
1139                 mpol_get(pol);  /* vma or other task's policy */
1140         return pol;
1141 }
1142
1143 /* Return a nodemask representing a mempolicy */
1144 static nodemask_t *nodemask_policy(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy)
1145 {
1146         /* Lower zones don't get a nodemask applied for MPOL_BIND */
1147         if (unlikely(policy->policy == MPOL_BIND) &&
1148                         gfp_zone(gfp) >= policy_zone &&
1149                         cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(&policy->v.nodes))
1150                 return &policy->v.nodes;
1151
1152         return NULL;
1153 }
1154
1155 /* Return a zonelist representing a mempolicy */
1156 static struct zonelist *zonelist_policy(gfp_t gfp, struct mempolicy *policy)
1157 {
1158         int nd;
1159
1160         switch (policy->policy) {
1161         case MPOL_PREFERRED:
1162                 nd = policy->v.preferred_node;
1163                 if (nd < 0)
1164                         nd = numa_node_id();
1165                 break;
1166         case MPOL_BIND:
1167                 /*
1168                  * Normally, MPOL_BIND allocations node-local are node-local
1169                  * within the allowed nodemask. However, if __GFP_THISNODE is
1170                  * set and the current node is part of the mask, we use the
1171                  * the zonelist for the first node in the mask instead.
1172                  */
1173                 nd = numa_node_id();
1174                 if (unlikely(gfp & __GFP_THISNODE) &&
1175                                 unlikely(!node_isset(nd, policy->v.nodes)))
1176                         nd = first_node(policy->v.nodes);
1177                 break;
1178         case MPOL_INTERLEAVE: /* should not happen */
1179         case MPOL_DEFAULT:
1180                 nd = numa_node_id();
1181                 break;
1182         default:
1183                 nd = 0;
1184                 BUG();
1185         }
1186         return node_zonelist(nd, gfp);
1187 }
1188
1189 /* Do dynamic interleaving for a process */
1190 static unsigned interleave_nodes(struct mempolicy *policy)
1191 {
1192         unsigned nid, next;
1193         struct task_struct *me = current;
1194
1195         nid = me->il_next;
1196         next = next_node(nid, policy->v.nodes);
1197         if (next >= MAX_NUMNODES)
1198                 next = first_node(policy->v.nodes);
1199         me->il_next = next;
1200         return nid;
1201 }
1202
1203 /*
1204  * Depending on the memory policy provide a node from which to allocate the
1205  * next slab entry.
1206  */
1207 unsigned slab_node(struct mempolicy *policy)
1208 {
1209         unsigned short pol = policy ? policy->policy : MPOL_DEFAULT;
1210
1211         switch (pol) {
1212         case MPOL_INTERLEAVE:
1213                 return interleave_nodes(policy);
1214
1215         case MPOL_BIND: {
1216                 /*
1217                  * Follow bind policy behavior and start allocation at the
1218                  * first node.
1219                  */
1220                 struct zonelist *zonelist;
1221                 struct zone *zone;
1222                 enum zone_type highest_zoneidx = gfp_zone(GFP_KERNEL);
1223                 zonelist = &NODE_DATA(numa_node_id())->node_zonelists[0];
1224                 (void)first_zones_zonelist(zonelist, highest_zoneidx,
1225                                                         &policy->v.nodes,
1226                                                         &zone);
1227                 return zone->node;
1228         }
1229
1230         case MPOL_PREFERRED:
1231                 if (policy->v.preferred_node >= 0)
1232                         return policy->v.preferred_node;
1233                 /* Fall through */
1234
1235         default:
1236                 return numa_node_id();
1237         }
1238 }
1239
1240 /* Do static interleaving for a VMA with known offset. */
1241 static unsigned offset_il_node(struct mempolicy *pol,
1242                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long off)
1243 {
1244         unsigned nnodes = nodes_weight(pol->v.nodes);
1245         unsigned target = (unsigned)off % nnodes;
1246         int c;
1247         int nid = -1;
1248
1249         c = 0;
1250         do {
1251                 nid = next_node(nid, pol->v.nodes);
1252                 c++;
1253         } while (c <= target);
1254         return nid;
1255 }
1256
1257 /* Determine a node number for interleave */
1258 static inline unsigned interleave_nid(struct mempolicy *pol,
1259                  struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, int shift)
1260 {
1261         if (vma) {
1262                 unsigned long off;
1263
1264                 /*
1265                  * for small pages, there is no difference between
1266                  * shift and PAGE_SHIFT, so the bit-shift is safe.
1267                  * for huge pages, since vm_pgoff is in units of small
1268                  * pages, we need to shift off the always 0 bits to get
1269                  * a useful offset.
1270                  */
1271                 BUG_ON(shift < PAGE_SHIFT);
1272                 off = vma->vm_pgoff >> (shift - PAGE_SHIFT);
1273                 off += (addr - vma->vm_start) >> shift;
1274                 return offset_il_node(pol, vma, off);
1275         } else
1276                 return interleave_nodes(pol);
1277 }
1278
1279 #ifdef CONFIG_HUGETLBFS
1280 /*
1281  * huge_zonelist(@vma, @addr, @gfp_flags, @mpol)
1282  * @vma = virtual memory area whose policy is sought
1283  * @addr = address in @vma for shared policy lookup and interleave policy
1284  * @gfp_flags = for requested zone
1285  * @mpol = pointer to mempolicy pointer for reference counted mempolicy
1286  * @nodemask = pointer to nodemask pointer for MPOL_BIND nodemask
1287  *
1288  * Returns a zonelist suitable for a huge page allocation.
1289  * If the effective policy is 'BIND, returns pointer to local node's zonelist,
1290  * and a pointer to the mempolicy's @nodemask for filtering the zonelist.
1291  * If it is also a policy for which get_vma_policy() returns an extra
1292  * reference, we must hold that reference until after the allocation.
1293  * In that case, return policy via @mpol so hugetlb allocation can drop
1294  * the reference. For non-'BIND referenced policies, we can/do drop the
1295  * reference here, so the caller doesn't need to know about the special case
1296  * for default and current task policy.
1297  */
1298 struct zonelist *huge_zonelist(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
1299                                 gfp_t gfp_flags, struct mempolicy **mpol,
1300                                 nodemask_t **nodemask)
1301 {
1302         struct mempolicy *pol = get_vma_policy(current, vma, addr);
1303         struct zonelist *zl;
1304
1305         *mpol = NULL;           /* probably no unref needed */
1306         *nodemask = NULL;       /* assume !MPOL_BIND */
1307         if (pol->policy == MPOL_BIND) {
1308                         *nodemask = &pol->v.nodes;
1309         } else if (pol->policy == MPOL_INTERLEAVE) {
1310                 unsigned nid;
1311
1312                 nid = interleave_nid(pol, vma, addr, HPAGE_SHIFT);
1313                 if (unlikely(pol != &default_policy &&
1314                                 pol != current->mempolicy))
1315                         __mpol_free(pol);       /* finished with pol */
1316                 return node_zonelist(nid, gfp_flags);
1317         }
1318
1319         zl = zonelist_policy(GFP_HIGHUSER, pol);
1320         if (unlikely(pol != &default_policy && pol != current->mempolicy)) {
1321                 if (pol->policy != MPOL_BIND)
1322                         __mpol_free(pol);       /* finished with pol */
1323                 else
1324                         *mpol = pol;    /* unref needed after allocation */
1325         }
1326         return zl;
1327 }
1328 #endif
1329
1330 /* Allocate a page in interleaved policy.
1331    Own path because it needs to do special accounting. */
1332 static struct page *alloc_page_interleave(gfp_t gfp, unsigned order,
1333                                         unsigned nid)
1334 {
1335         struct zonelist *zl;
1336         struct page *page;
1337
1338         zl = node_zonelist(nid, gfp);
1339         page = __alloc_pages(gfp, order, zl);
1340         if (page && page_zone(page) == zonelist_zone(&zl->_zonerefs[0]))
1341                 inc_zone_page_state(page, NUMA_INTERLEAVE_HIT);
1342         return page;
1343 }
1344
1345 /**
1346  *      alloc_page_vma  - Allocate a page for a VMA.
1347  *
1348  *      @gfp:
1349  *      %GFP_USER    user allocation.
1350  *      %GFP_KERNEL  kernel allocations,
1351  *      %GFP_HIGHMEM highmem/user allocations,
1352  *      %GFP_FS      allocation should not call back into a file system.
1353  *      %GFP_ATOMIC  don't sleep.
1354  *
1355  *      @vma:  Pointer to VMA or NULL if not available.
1356  *      @addr: Virtual Address of the allocation. Must be inside the VMA.
1357  *
1358  *      This function allocates a page from the kernel page pool and applies
1359  *      a NUMA policy associated with the VMA or the current process.
1360  *      When VMA is not NULL caller must hold down_read on the mmap_sem of the
1361  *      mm_struct of the VMA to prevent it from going away. Should be used for
1362  *      all allocations for pages that will be mapped into
1363  *      user space. Returns NULL when no page can be allocated.
1364  *
1365  *      Should be called with the mm_sem of the vma hold.
1366  */
1367 struct page *
1368 alloc_page_vma(gfp_t gfp, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
1369 {
1370         struct mempolicy *pol = get_vma_policy(current, vma, addr);
1371         struct zonelist *zl;
1372
1373         cpuset_update_task_memory_state();
1374
1375         if (unlikely(pol->policy == MPOL_INTERLEAVE)) {
1376                 unsigned nid;
1377
1378                 nid = interleave_nid(pol, vma, addr, PAGE_SHIFT);
1379                 if (unlikely(pol != &default_policy &&
1380                                 pol != current->mempolicy))
1381                         __mpol_free(pol);       /* finished with pol */
1382                 return alloc_page_interleave(gfp, 0, nid);
1383         }
1384         zl = zonelist_policy(gfp, pol);
1385         if (pol != &default_policy && pol != current->mempolicy) {
1386                 /*
1387                  * slow path: ref counted policy -- shared or vma
1388                  */
1389                 struct page *page =  __alloc_pages_nodemask(gfp, 0,
1390                                                 zl, nodemask_policy(gfp, pol));
1391                 __mpol_free(pol);
1392                 return page;
1393         }
1394         /*
1395          * fast path:  default or task policy
1396          */
1397         return __alloc_pages_nodemask(gfp, 0, zl, nodemask_policy(gfp, pol));
1398 }
1399
1400 /**
1401  *      alloc_pages_current - Allocate pages.
1402  *
1403  *      @gfp:
1404  *              %GFP_USER   user allocation,
1405  *              %GFP_KERNEL kernel allocation,
1406  *              %GFP_HIGHMEM highmem allocation,
1407  *              %GFP_FS     don't call back into a file system.
1408  *              %GFP_ATOMIC don't sleep.
1409  *      @order: Power of two of allocation size in pages. 0 is a single page.
1410  *
1411  *      Allocate a page from the kernel page pool.  When not in
1412  *      interrupt context and apply the current process NUMA policy.
1413  *      Returns NULL when no page can be allocated.
1414  *
1415  *      Don't call cpuset_update_task_memory_state() unless
1416  *      1) it's ok to take cpuset_sem (can WAIT), and
1417  *      2) allocating for current task (not interrupt).
1418  */
1419 struct page *alloc_pages_current(gfp_t gfp, unsigned order)
1420 {
1421         struct mempolicy *pol = current->mempolicy;
1422
1423         if ((gfp & __GFP_WAIT) && !in_interrupt())
1424                 cpuset_update_task_memory_state();
1425         if (!pol || in_interrupt() || (gfp & __GFP_THISNODE))
1426                 pol = &default_policy;
1427         if (pol->policy == MPOL_INTERLEAVE)
1428                 return alloc_page_interleave(gfp, order, interleave_nodes(pol));
1429         return __alloc_pages_nodemask(gfp, order,
1430                         zonelist_policy(gfp, pol), nodemask_policy(gfp, pol));
1431 }
1432 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_current);
1433
1434 /*
1435  * If mpol_copy() sees current->cpuset == cpuset_being_rebound, then it
1436  * rebinds the mempolicy its copying by calling mpol_rebind_policy()
1437  * with the mems_allowed returned by cpuset_mems_allowed().  This
1438  * keeps mempolicies cpuset relative after its cpuset moves.  See
1439  * further kernel/cpuset.c update_nodemask().
1440  */
1441
1442 /* Slow path of a mempolicy copy */
1443 struct mempolicy *__mpol_copy(struct mempolicy *old)
1444 {
1445         struct mempolicy *new = kmem_cache_alloc(policy_cache, GFP_KERNEL);
1446
1447         if (!new)
1448                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1449         if (current_cpuset_is_being_rebound()) {
1450                 nodemask_t mems = cpuset_mems_allowed(current);
1451                 mpol_rebind_policy(old, &mems);
1452         }
1453         *new = *old;
1454         atomic_set(&new->refcnt, 1);
1455         return new;
1456 }
1457
1458 /* Slow path of a mempolicy comparison */
1459 int __mpol_equal(struct mempolicy *a, struct mempolicy *b)
1460 {
1461         if (!a || !b)
1462                 return 0;
1463         if (a->policy != b->policy)
1464                 return 0;
1465         switch (a->policy) {
1466         case MPOL_DEFAULT:
1467                 return 1;
1468         case MPOL_BIND:
1469                 /* Fall through */
1470         case MPOL_INTERLEAVE:
1471                 return nodes_equal(a->v.nodes, b->v.nodes);
1472         case MPOL_PREFERRED:
1473                 return a->v.preferred_node == b->v.preferred_node;
1474         default:
1475                 BUG();
1476                 return 0;
1477         }
1478 }
1479
1480 /* Slow path of a mpol destructor. */
1481 void __mpol_free(struct mempolicy *p)
1482 {
1483         if (!atomic_dec_and_test(&p->refcnt))
1484                 return;
1485         p->policy = MPOL_DEFAULT;
1486         kmem_cache_free(policy_cache, p);
1487 }
1488
1489 /*
1490  * Shared memory backing store policy support.
1491  *
1492  * Remember policies even when nobody has shared memory mapped.
1493  * The policies are kept in Red-Black tree linked from the inode.
1494  * They are protected by the sp->lock spinlock, which should be held
1495  * for any accesses to the tree.
1496  */
1497
1498 /* lookup first element intersecting start-end */
1499 /* Caller holds sp->lock */
1500 static struct sp_node *
1501 sp_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long start, unsigned long end)
1502 {
1503         struct rb_node *n = sp->root.rb_node;
1504
1505         while (n) {
1506                 struct sp_node *p = rb_entry(n, struct sp_node, nd);
1507
1508                 if (start >= p->end)
1509                         n = n->rb_right;
1510                 else if (end <= p->start)
1511                         n = n->rb_left;
1512                 else
1513                         break;
1514         }
1515         if (!n)
1516                 return NULL;
1517         for (;;) {
1518                 struct sp_node *w = NULL;
1519                 struct rb_node *prev = rb_prev(n);
1520                 if (!prev)
1521                         break;
1522                 w = rb_entry(prev, struct sp_node, nd);
1523                 if (w->end <= start)
1524                         break;
1525                 n = prev;
1526         }
1527         return rb_entry(n, struct sp_node, nd);
1528 }
1529
1530 /* Insert a new shared policy into the list. */
1531 /* Caller holds sp->lock */
1532 static void sp_insert(struct shared_policy *sp, struct sp_node *new)
1533 {
1534         struct rb_node **p = &sp->root.rb_node;
1535         struct rb_node *parent = NULL;
1536         struct sp_node *nd;
1537
1538         while (*p) {
1539                 parent = *p;
1540                 nd = rb_entry(parent, struct sp_node, nd);
1541                 if (new->start < nd->start)
1542                         p = &(*p)->rb_left;
1543                 else if (new->end > nd->end)
1544                         p = &(*p)->rb_right;
1545                 else
1546                         BUG();
1547         }
1548         rb_link_node(&new->nd, parent, p);
1549         rb_insert_color(&new->nd, &sp->root);
1550         pr_debug("inserting %lx-%lx: %d\n", new->start, new->end,
1551                  new->policy ? new->policy->policy : 0);
1552 }
1553
1554 /* Find shared policy intersecting idx */
1555 struct mempolicy *
1556 mpol_shared_policy_lookup(struct shared_policy *sp, unsigned long idx)
1557 {
1558         struct mempolicy *pol = NULL;
1559         struct sp_node *sn;
1560
1561         if (!sp->root.rb_node)
1562                 return NULL;
1563         spin_lock(&sp->lock);
1564         sn = sp_lookup(sp, idx, idx+1);
1565         if (sn) {
1566                 mpol_get(sn->policy);
1567                 pol = sn->policy;
1568         }
1569         spin_unlock(&sp->lock);
1570         return pol;
1571 }
1572
1573 static void sp_delete(struct shared_policy *sp, struct sp_node *n)
1574 {
1575         pr_debug("deleting %lx-l%lx\n", n->start, n->end);
1576         rb_erase(&n->nd, &sp->root);
1577         mpol_free(n->policy);
1578         kmem_cache_free(sn_cache, n);
1579 }
1580
1581 static struct sp_node *sp_alloc(unsigned long start, unsigned long end,
1582                                 struct mempolicy *pol)
1583 {
1584         struct sp_node *n = kmem_cache_alloc(sn_cache, GFP_KERNEL);
1585
1586         if (!n)
1587                 return NULL;
1588         n->start = start;
1589         n->end = end;
1590         mpol_get(pol);
1591         n->policy = pol;
1592         return n;
1593 }
1594
1595 /* Replace a policy range. */
1596 static int shared_policy_replace(struct shared_policy *sp, unsigned long start,
1597                                  unsigned long end, struct sp_node *new)
1598 {
1599         struct sp_node *n, *new2 = NULL;
1600
1601 restart:
1602         spin_lock(&sp->lock);
1603         n = sp_lookup(sp, start, end);
1604         /* Take care of old policies in the same range. */
1605         while (n && n->start < end) {
1606                 struct rb_node *next = rb_next(&n->nd);
1607                 if (n->start >= start) {
1608                         if (n->end <= end)
1609                                 sp_delete(sp, n);
1610                         else
1611                                 n->start = end;
1612                 } else {
1613                         /* Old policy spanning whole new range. */
1614                         if (n->end > end) {
1615                                 if (!new2) {
1616                                         spin_unlock(&sp->lock);
1617                                         new2 = sp_alloc(end, n->end, n->policy);
1618                                         if (!new2)
1619                                                 return -ENOMEM;
1620                                         goto restart;
1621                                 }
1622                                 n->end = start;
1623                                 sp_insert(sp, new2);
1624                                 new2 = NULL;
1625                                 break;
1626                         } else
1627                                 n->end = start;
1628                 }
1629                 if (!next)
1630                         break;
1631                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
1632         }
1633         if (new)
1634                 sp_insert(sp, new);
1635         spin_unlock(&sp->lock);
1636         if (new2) {
1637                 mpol_free(new2->policy);
1638                 kmem_cache_free(sn_cache, new2);
1639         }
1640         return 0;
1641 }
1642
1643 void mpol_shared_policy_init(struct shared_policy *info, unsigned short policy,
1644                                 nodemask_t *policy_nodes)
1645 {
1646         info->root = RB_ROOT;
1647         spin_lock_init(&info->lock);
1648
1649         if (policy != MPOL_DEFAULT) {
1650                 struct mempolicy *newpol;
1651
1652                 /* Falls back to MPOL_DEFAULT on any error */
1653                 newpol = mpol_new(policy, policy_nodes);
1654                 if (!IS_ERR(newpol)) {
1655                         /* Create pseudo-vma that contains just the policy */
1656                         struct vm_area_struct pvma;
1657
1658                         memset(&pvma, 0, sizeof(struct vm_area_struct));
1659                         /* Policy covers entire file */
1660                         pvma.vm_end = TASK_SIZE;
1661                         mpol_set_shared_policy(info, &pvma, newpol);
1662                         mpol_free(newpol);
1663                 }
1664         }
1665 }
1666
1667 int mpol_set_shared_policy(struct shared_policy *info,
1668                         struct vm_area_struct *vma, struct mempolicy *npol)
1669 {
1670         int err;
1671         struct sp_node *new = NULL;
1672         unsigned long sz = vma_pages(vma);
1673
1674         pr_debug("set_shared_policy %lx sz %lu %d %lx\n",
1675                  vma->vm_pgoff,
1676                  sz, npol? npol->policy : -1,
1677                  npol ? nodes_addr(npol->v.nodes)[0] : -1);
1678
1679         if (npol) {
1680                 new = sp_alloc(vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff + sz, npol);
1681                 if (!new)
1682                         return -ENOMEM;
1683         }
1684         err = shared_policy_replace(info, vma->vm_pgoff, vma->vm_pgoff+sz, new);
1685         if (err && new)
1686                 kmem_cache_free(sn_cache, new);
1687         return err;
1688 }
1689
1690 /* Free a backing policy store on inode delete. */
1691 void mpol_free_shared_policy(struct shared_policy *p)
1692 {
1693         struct sp_node *n;
1694         struct rb_node *next;
1695
1696         if (!p->root.rb_node)
1697                 return;
1698         spin_lock(&p->lock);
1699         next = rb_first(&p->root);
1700         while (next) {
1701                 n = rb_entry(next, struct sp_node, nd);
1702                 next = rb_next(&n->nd);
1703                 rb_erase(&n->nd, &p->root);
1704                 mpol_free(n->policy);
1705                 kmem_cache_free(sn_cache, n);
1706         }
1707         spin_unlock(&p->lock);
1708 }
1709
1710 /* assumes fs == KERNEL_DS */
1711 void __init numa_policy_init(void)
1712 {
1713         nodemask_t interleave_nodes;
1714         unsigned long largest = 0;
1715         int nid, prefer = 0;
1716
1717         policy_cache = kmem_cache_create("numa_policy",
1718                                          sizeof(struct mempolicy),
1719                                          0, SLAB_PANIC, NULL);
1720
1721         sn_cache = kmem_cache_create("shared_policy_node",
1722                                      sizeof(struct sp_node),
1723                                      0, SLAB_PANIC, NULL);
1724
1725         /*
1726          * Set interleaving policy for system init. Interleaving is only
1727          * enabled across suitably sized nodes (default is >= 16MB), or
1728          * fall back to the largest node if they're all smaller.
1729          */
1730         nodes_clear(interleave_nodes);
1731         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
1732                 unsigned long total_pages = node_present_pages(nid);
1733
1734                 /* Preserve the largest node */
1735                 if (largest < total_pages) {
1736                         largest = total_pages;
1737                         prefer = nid;
1738                 }
1739
1740                 /* Interleave this node? */
1741                 if ((total_pages << PAGE_SHIFT) >= (16 << 20))
1742                         node_set(nid, interleave_nodes);
1743         }
1744
1745         /* All too small, use the largest */
1746         if (unlikely(nodes_empty(interleave_nodes)))
1747                 node_set(prefer, interleave_nodes);
1748
1749         if (do_set_mempolicy(MPOL_INTERLEAVE, &interleave_nodes))
1750                 printk("numa_policy_init: interleaving failed\n");
1751 }
1752
1753 /* Reset policy of current process to default */
1754 void numa_default_policy(void)
1755 {
1756         do_set_mempolicy(MPOL_DEFAULT, NULL);
1757 }
1758
1759 /* Migrate a policy to a different set of nodes */
1760 static void mpol_rebind_policy(struct mempolicy *pol,
1761                                const nodemask_t *newmask)
1762 {
1763         nodemask_t *mpolmask;
1764         nodemask_t tmp;
1765
1766         if (!pol)
1767                 return;
1768         mpolmask = &pol->cpuset_mems_allowed;
1769         if (nodes_equal(*mpolmask, *newmask))
1770                 return;
1771
1772         switch (pol->policy) {
1773         case MPOL_DEFAULT:
1774                 break;
1775         case MPOL_BIND:
1776                 /* Fall through */
1777         case MPOL_INTERLEAVE:
1778                 nodes_remap(tmp, pol->v.nodes, *mpolmask, *newmask);
1779                 pol->v.nodes = tmp;
1780                 *mpolmask = *newmask;
1781                 current->il_next = node_remap(current->il_next,
1782                                                 *mpolmask, *newmask);
1783                 break;
1784         case MPOL_PREFERRED:
1785                 pol->v.preferred_node = node_remap(pol->v.preferred_node,
1786                                                 *mpolmask, *newmask);
1787                 *mpolmask = *newmask;
1788                 break;
1789         default:
1790                 BUG();
1791                 break;
1792         }
1793 }
1794
1795 /*
1796  * Wrapper for mpol_rebind_policy() that just requires task
1797  * pointer, and updates task mempolicy.
1798  */
1799
1800 void mpol_rebind_task(struct task_struct *tsk, const nodemask_t *new)
1801 {
1802         mpol_rebind_policy(tsk->mempolicy, new);
1803 }
1804
1805 /*
1806  * Rebind each vma in mm to new nodemask.
1807  *
1808  * Call holding a reference to mm.  Takes mm->mmap_sem during call.
1809  */
1810
1811 void mpol_rebind_mm(struct mm_struct *mm, nodemask_t *new)
1812 {
1813         struct vm_area_struct *vma;
1814
1815         down_write(&mm->mmap_sem);
1816         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next)
1817                 mpol_rebind_policy(vma->vm_policy, new);
1818         up_write(&mm->mmap_sem);
1819 }
1820
1821 /*
1822  * Display pages allocated per node and memory policy via /proc.
1823  */
1824
1825 static const char * const policy_types[] =
1826         { "default", "prefer", "bind", "interleave" };
1827
1828 /*
1829  * Convert a mempolicy into a string.
1830  * Returns the number of characters in buffer (if positive)
1831  * or an error (negative)
1832  */
1833 static inline int mpol_to_str(char *buffer, int maxlen, struct mempolicy *pol)
1834 {
1835         char *p = buffer;
1836         int l;
1837         nodemask_t nodes;
1838         unsigned short mode = pol ? pol->policy : MPOL_DEFAULT;
1839
1840         switch (mode) {
1841         case MPOL_DEFAULT:
1842                 nodes_clear(nodes);
1843                 break;
1844
1845         case MPOL_PREFERRED:
1846                 nodes_clear(nodes);
1847                 node_set(pol->v.preferred_node, nodes);
1848                 break;
1849
1850         case MPOL_BIND:
1851                 /* Fall through */
1852         case MPOL_INTERLEAVE:
1853                 nodes = pol->v.nodes;
1854                 break;
1855
1856         default:
1857                 BUG();
1858                 return -EFAULT;
1859         }
1860
1861         l = strlen(policy_types[mode]);
1862         if (buffer + maxlen < p + l + 1)
1863                 return -ENOSPC;
1864
1865         strcpy(p, policy_types[mode]);
1866         p += l;
1867
1868         if (!nodes_empty(nodes)) {
1869                 if (buffer + maxlen < p + 2)
1870                         return -ENOSPC;
1871                 *p++ = '=';
1872                 p += nodelist_scnprintf(p, buffer + maxlen - p, nodes);
1873         }
1874         return p - buffer;
1875 }
1876
1877 struct numa_maps {
1878         unsigned long pages;
1879         unsigned long anon;
1880         unsigned long active;
1881         unsigned long writeback;
1882         unsigned long mapcount_max;
1883         unsigned long dirty;
1884         unsigned long swapcache;
1885         unsigned long node[MAX_NUMNODES];
1886 };
1887
1888 static void gather_stats(struct page *page, void *private, int pte_dirty)
1889 {
1890         struct numa_maps *md = private;
1891         int count = page_mapcount(page);
1892
1893         md->pages++;
1894         if (pte_dirty || PageDirty(page))
1895                 md->dirty++;
1896
1897         if (PageSwapCache(page))
1898                 md->swapcache++;
1899
1900         if (PageActive(page))
1901                 md->active++;
1902
1903         if (PageWriteback(page))
1904                 md->writeback++;
1905
1906         if (PageAnon(page))
1907                 md->anon++;
1908
1909         if (count > md->mapcount_max)
1910                 md->mapcount_max = count;
1911
1912         md->node[page_to_nid(page)]++;
1913 }
1914
1915 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
1916 static void check_huge_range(struct vm_area_struct *vma,
1917                 unsigned long start, unsigned long end,
1918                 struct numa_maps *md)
1919 {
1920         unsigned long addr;
1921         struct page *page;
1922
1923         for (addr = start; addr < end; addr += HPAGE_SIZE) {
1924                 pte_t *ptep = huge_pte_offset(vma->vm_mm, addr & HPAGE_MASK);
1925                 pte_t pte;
1926
1927                 if (!ptep)
1928                         continue;
1929
1930                 pte = *ptep;
1931                 if (pte_none(pte))
1932                         continue;
1933
1934                 page = pte_page(pte);
1935                 if (!page)
1936                         continue;
1937
1938                 gather_stats(page, md, pte_dirty(*ptep));
1939         }
1940 }
1941 #else
1942 static inline void check_huge_range(struct vm_area_struct *vma,
1943                 unsigned long start, unsigned long end,
1944                 struct numa_maps *md)
1945 {
1946 }
1947 #endif
1948
1949 int show_numa_map(struct seq_file *m, void *v)
1950 {
1951         struct proc_maps_private *priv = m->private;
1952         struct vm_area_struct *vma = v;
1953         struct numa_maps *md;
1954         struct file *file = vma->vm_file;
1955         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1956         struct mempolicy *pol;
1957         int n;
1958         char buffer[50];
1959
1960         if (!mm)
1961                 return 0;
1962
1963         md = kzalloc(sizeof(struct numa_maps), GFP_KERNEL);
1964         if (!md)
1965                 return 0;
1966
1967         pol = get_vma_policy(priv->task, vma, vma->vm_start);
1968         mpol_to_str(buffer, sizeof(buffer), pol);
1969         /*
1970          * unref shared or other task's mempolicy
1971          */
1972         if (pol != &default_policy && pol != current->mempolicy)
1973                 __mpol_free(pol);
1974
1975         seq_printf(m, "%08lx %s", vma->vm_start, buffer);
1976
1977         if (file) {
1978                 seq_printf(m, " file=");
1979                 seq_path(m, &file->f_path, "\n\t= ");
1980         } else if (vma->vm_start <= mm->brk && vma->vm_end >= mm->start_brk) {
1981                 seq_printf(m, " heap");
1982         } else if (vma->vm_start <= mm->start_stack &&
1983                         vma->vm_end >= mm->start_stack) {
1984                 seq_printf(m, " stack");
1985         }
1986
1987         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
1988                 check_huge_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_end, md);
1989                 seq_printf(m, " huge");
1990         } else {
1991                 check_pgd_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
1992                         &node_states[N_HIGH_MEMORY], MPOL_MF_STATS, md);
1993         }
1994
1995         if (!md->pages)
1996                 goto out;
1997
1998         if (md->anon)
1999                 seq_printf(m," anon=%lu",md->anon);
2000
2001         if (md->dirty)
2002                 seq_printf(m," dirty=%lu",md->dirty);
2003
2004         if (md->pages != md->anon && md->pages != md->dirty)
2005                 seq_printf(m, " mapped=%lu", md->pages);
2006
2007         if (md->mapcount_max > 1)
2008                 seq_printf(m, " mapmax=%lu", md->mapcount_max);
2009
2010         if (md->swapcache)
2011                 seq_printf(m," swapcache=%lu", md->swapcache);
2012
2013         if (md->active < md->pages && !is_vm_hugetlb_page(vma))
2014                 seq_printf(m," active=%lu", md->active);
2015
2016         if (md->writeback)
2017                 seq_printf(m," writeback=%lu", md->writeback);
2018
2019         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY)
2020                 if (md->node[n])
2021                         seq_printf(m, " N%d=%lu", n, md->node[n]);
2022 out:
2023         seq_putc(m, '\n');
2024         kfree(md);
2025
2026         if (m->count < m->size)
2027                 m->version = (vma != priv->tail_vma) ? vma->vm_start : 0;
2028         return 0;
2029 }