mm/memcontrol.c

   1 /* memcontrol.c - Memory Controller
   2  *
   3  * Copyright IBM Corporation, 2007
   4  * Author Balbir Singh <balbir@linux.vnet.ibm.com>
   5  *
   6  * Copyright 2007 OpenVZ SWsoft Inc
   7  * Author: Pavel Emelianov <xemul@openvz.org>
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  12  * (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  17  * GNU General Public License for more details.
  18  */
  19
  20 #include <linux/res_counter.h>
  21 #include <linux/memcontrol.h>
  22 #include <linux/cgroup.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/smp.h>
  25 #include <linux/page-flags.h>
  26 #include <linux/backing-dev.h>
  27 #include <linux/bit_spinlock.h>
  28 #include <linux/rcupdate.h>
  29 #include <linux/swap.h>
  30 #include <linux/spinlock.h>
  31 #include <linux/fs.h>
  32 #include <linux/seq_file.h>
  33
  34 #include <asm/uaccess.h>
  35
  36 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys;
  37 static const int MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES = 5;
  38
  39 /*
  40  * Statistics for memory cgroup.
  41  */
  42 enum mem_cgroup_stat_index {
  43         /*
  44          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
  45          */
  46         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
  47         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
  48
  49         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
  50 };
  51
  52 struct mem_cgroup_stat_cpu {
  53         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
  54 } ____cacheline_aligned_in_smp;
  55
  56 struct mem_cgroup_stat {
  57         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
  58 };
  59
  60 /*
  61  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
  62  */
  63 static void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat *stat,
  64                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
  65 {
  66         int cpu = smp_processor_id();
  67         stat->cpustat[cpu].count[idx] += val;
  68 }
  69
  70 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
  71                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
  72 {
  73         int cpu;
  74         s64 ret = 0;
  75         for_each_possible_cpu(cpu)
  76                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
  77         return ret;
  78 }
  79
  80 /*
  81  * per-zone information in memory controller.
  82  */
  83
  84 enum mem_cgroup_zstat_index {
  85         MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE,
  86         MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE,
  87
  88         NR_MEM_CGROUP_ZSTAT,
  89 };
  90
  91 struct mem_cgroup_per_zone {
  92         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
  93 };
  94 /* Macro for accessing counter */
  95 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
  96
  97 struct mem_cgroup_per_node {
  98         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
  99 };
 100
 101 struct mem_cgroup_lru_info {
 102         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
 103 };
 104
 105 /*
 106  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
 107  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
 108  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
 109  * to help the administrator determine what knobs to tune.
 110  *
 111  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
 112  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
 113  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
 114  * a feature that will be implemented much later in the future.
 115  */
 116 struct mem_cgroup {
 117         struct cgroup_subsys_state css;
 118         /*
 119          * the counter to account for memory usage
 120          */
 121         struct res_counter res;
 122         /*
 123          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
 124          * per zone LRU lists.
 125          * TODO: Consider making these lists per zone
 126          */
 127         struct list_head active_list;
 128         struct list_head inactive_list;
 129         struct mem_cgroup_lru_info info;
 130         /*
 131          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
 132          */
 133         spinlock_t lru_lock;
 134         unsigned long control_type;     /* control RSS or RSS+Pagecache */
 135         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
 136         /*
 137          * statistics.
 138          */
 139         struct mem_cgroup_stat stat;
 140 };
 141
 142 /*
 143  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
 144  * lock. We need to ensure that page->page_cgroup is atleast two
 145  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin)
 146  */
 147 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
 148 #define PAGE_CGROUP_LOCK                (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
 149
 150 /*
 151  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
 152  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
 153  */
 154 struct page_cgroup {
 155         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
 156         struct page *page;
 157         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
 158         atomic_t ref_cnt;               /* Helpful when pages move b/w  */
 159                                         /* mapped and cached states     */
 160         int      flags;
 161 };
 162 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
 163 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
 164
 165 static inline int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
 166 {
 167         return page_to_nid(pc->page);
 168 }
 169
 170 static inline enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
 171 {
 172         return page_zonenum(pc->page);
 173 }
 174
 175 enum {
 176         MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC = 0,
 177         MEM_CGROUP_TYPE_MAPPED,
 178         MEM_CGROUP_TYPE_CACHED,
 179         MEM_CGROUP_TYPE_ALL,
 180         MEM_CGROUP_TYPE_MAX,
 181 };
 182
 183 enum charge_type {
 184         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
 185         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
 186 };
 187
 188
 189 /*
 190  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
 191  */
 192 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
 193                                         bool charge)
 194 {
 195         int val = (charge)? 1 : -1;
 196         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
 197         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
 198
 199         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
 200                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
 201                                         MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
 202         else
 203                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
 204 }
 205
 206 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
 207 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
 208 {
 209         BUG_ON(!mem->info.nodeinfo[nid]);
 210         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
 211 }
 212
 213 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
 214 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
 215 {
 216         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
 217         int nid = page_cgroup_nid(pc);
 218         int zid = page_cgroup_zid(pc);
 219
 220         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 221 }
 222
 223 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
 224                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
 225 {
 226         int nid, zid;
 227         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 228         u64 total = 0;
 229
 230         for_each_online_node(nid)
 231                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
 232                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 233                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
 234                 }
 235         return total;
 236 }
 237
 238 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
 239
 240 static inline
 241 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
 242 {
 243         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
 244                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
 245                                 css);
 246 }
 247
 248 static inline
 249 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
 250 {
 251         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
 252                                 struct mem_cgroup, css);
 253 }
 254
 255 void mm_init_cgroup(struct mm_struct *mm, struct task_struct *p)
 256 {
 257         struct mem_cgroup *mem;
 258
 259         mem = mem_cgroup_from_task(p);
 260         css_get(&mem->css);
 261         mm->mem_cgroup = mem;
 262 }
 263
 264 void mm_free_cgroup(struct mm_struct *mm)
 265 {
 266         css_put(&mm->mem_cgroup->css);
 267 }
 268
 269 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
 270 {
 271         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT,
 272                                         &page->page_cgroup);
 273 }
 274
 275 void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
 276 {
 277         int locked;
 278
 279         /*
 280          * While resetting the page_cgroup we might not hold the
 281          * page_cgroup lock. free_hot_cold_page() is an example
 282          * of such a scenario
 283          */
 284         if (pc)
 285                 VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
 286         locked = (page->page_cgroup & PAGE_CGROUP_LOCK);
 287         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | locked);
 288 }
 289
 290 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
 291 {
 292         return (struct page_cgroup *)
 293                 (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
 294 }
 295
 296 static void __always_inline lock_page_cgroup(struct page *page)
 297 {
 298         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 299         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
 300 }
 301
 302 static void __always_inline unlock_page_cgroup(struct page *page)
 303 {
 304         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 305 }
 306
 307 /*
 308  * Tie new page_cgroup to struct page under lock_page_cgroup()
 309  * This can fail if the page has been tied to a page_cgroup.
 310  * If success, returns 0.
 311  */
 312 static int page_cgroup_assign_new_page_cgroup(struct page *page,
 313                                                 struct page_cgroup *pc)
 314 {
 315         int ret = 0;
 316
 317         lock_page_cgroup(page);
 318         if (!page_get_page_cgroup(page))
 319                 page_assign_page_cgroup(page, pc);
 320         else /* A page is tied to other pc. */
 321                 ret = 1;
 322         unlock_page_cgroup(page);
 323         return ret;
 324 }
 325
 326 /*
 327  * Clear page->page_cgroup member under lock_page_cgroup().
 328  * If given "pc" value is different from one page->page_cgroup,
 329  * page->cgroup is not cleared.
 330  * Returns a value of page->page_cgroup at lock taken.
 331  * A can can detect failure of clearing by following
 332  *  clear_page_cgroup(page, pc) == pc
 333  */
 334
 335 static struct page_cgroup *clear_page_cgroup(struct page *page,
 336                                                 struct page_cgroup *pc)
 337 {
 338         struct page_cgroup *ret;
 339         /* lock and clear */
 340         lock_page_cgroup(page);
 341         ret = page_get_page_cgroup(page);
 342         if (likely(ret == pc))
 343                 page_assign_page_cgroup(page, NULL);
 344         unlock_page_cgroup(page);
 345         return ret;
 346 }
 347
 348 static void __mem_cgroup_remove_list(struct page_cgroup *pc)
 349 {
 350         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 351         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 352
 353         if (from)
 354                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
 355         else
 356                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
 357
 358         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
 359         list_del_init(&pc->lru);
 360 }
 361
 362 static void __mem_cgroup_add_list(struct page_cgroup *pc)
 363 {
 364         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 365         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 366
 367         if (!to) {
 368                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
 369                 list_add(&pc->lru, &pc->mem_cgroup->inactive_list);
 370         } else {
 371                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
 372                 list_add(&pc->lru, &pc->mem_cgroup->active_list);
 373         }
 374         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
 375 }
 376
 377 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
 378 {
 379         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 380         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 381
 382         if (from)
 383                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
 384         else
 385                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
 386
 387         if (active) {
 388                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
 389                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 390                 list_move(&pc->lru, &pc->mem_cgroup->active_list);
 391         } else {
 392                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
 393                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 394                 list_move(&pc->lru, &pc->mem_cgroup->inactive_list);
 395         }
 396 }
 397
 398 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
 399 {
 400         int ret;
 401
 402         task_lock(task);
 403         ret = task->mm && mm_cgroup(task->mm) == mem;
 404         task_unlock(task);
 405         return ret;
 406 }
 407
 408 /*
 409  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
 410  */
 411 void mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
 412 {
 413         struct mem_cgroup *mem;
 414         if (!pc)
 415                 return;
 416
 417         mem = pc->mem_cgroup;
 418
 419         spin_lock(&mem->lru_lock);
 420         __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
 421         spin_unlock(&mem->lru_lock);
 422 }
 423
 424 /*
 425  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
 426  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
 427  */
 428 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
 429 {
 430         long total, rss;
 431
 432         /*
 433          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
 434          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
 435          */
 436         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
 437         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
 438         return (int)((rss * 100L) / total);
 439 }
 440 /*
 441  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
 442  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
 443  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
 444  * zone's global lru imbalance.
 445  */
 446 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
 447 {
 448         unsigned long active, inactive;
 449         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
 450         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 451         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 452         return (long) (active / (inactive + 1));
 453 }
 454
 455 /*
 456  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
 457  */
 458 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
 459 {
 460         return mem->prev_priority;
 461 }
 462
 463 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 464 {
 465         if (priority < mem->prev_priority)
 466                 mem->prev_priority = priority;
 467 }
 468
 469 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 470 {
 471         mem->prev_priority = priority;
 472 }
 473
 474 /*
 475  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
 476  * See also vmscan.c
 477  *
 478  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
 479  * (see include/linux/mmzone.h)
 480  */
 481
 482 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
 483                                    struct zone *zone, int priority)
 484 {
 485         long nr_active;
 486         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
 487         int zid = zone_idx(zone);
 488         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 489
 490         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 491         return (nr_active >> priority);
 492 }
 493
 494 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
 495                                         struct zone *zone, int priority)
 496 {
 497         long nr_inactive;
 498         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
 499         int zid = zone_idx(zone);
 500         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 501
 502         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 503
 504         return (nr_inactive >> priority);
 505 }
 506
 507 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
 508                                         struct list_head *dst,
 509                                         unsigned long *scanned, int order,
 510                                         int mode, struct zone *z,
 511                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
 512                                         int active)
 513 {
 514         unsigned long nr_taken = 0;
 515         struct page *page;
 516         unsigned long scan;
 517         LIST_HEAD(pc_list);
 518         struct list_head *src;
 519         struct page_cgroup *pc, *tmp;
 520
 521         if (active)
 522                 src = &mem_cont->active_list;
 523         else
 524                 src = &mem_cont->inactive_list;
 525
 526         spin_lock(&mem_cont->lru_lock);
 527         scan = 0;
 528         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
 529                 if (scan >= nr_to_scan)
 530                         break;
 531                 page = pc->page;
 532                 VM_BUG_ON(!pc);
 533
 534                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
 535                         continue;
 536
 537                 if (PageActive(page) && !active) {
 538                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
 539                         continue;
 540                 }
 541                 if (!PageActive(page) && active) {
 542                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
 543                         continue;
 544                 }
 545
 546                 /*
 547                  * Reclaim, per zone
 548                  * TODO: make the active/inactive lists per zone
 549                  */
 550                 if (page_zone(page) != z)
 551                         continue;
 552
 553                 scan++;
 554                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
 555
 556                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
 557                         list_move(&page->lru, dst);
 558                         nr_taken++;
 559                 }
 560         }
 561
 562         list_splice(&pc_list, src);
 563         spin_unlock(&mem_cont->lru_lock);
 564
 565         *scanned = scan;
 566         return nr_taken;
 567 }
 568
 569 /*
 570  * Charge the memory controller for page usage.
 571  * Return
 572  * 0 if the charge was successful
 573  * < 0 if the cgroup is over its limit
 574  */
 575 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 576                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
 577 {
 578         struct mem_cgroup *mem;
 579         struct page_cgroup *pc;
 580         unsigned long flags;
 581         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
 582
 583         /*
 584          * Should page_cgroup's go to their own slab?
 585          * One could optimize the performance of the charging routine
 586          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
 587          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
 588          * with it
 589          */
 590 retry:
 591         if (page) {
 592                 lock_page_cgroup(page);
 593                 pc = page_get_page_cgroup(page);
 594                 /*
 595                  * The page_cgroup exists and
 596                  * the page has already been accounted.
 597                  */
 598                 if (pc) {
 599                         if (unlikely(!atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))) {
 600                                 /* this page is under being uncharged ? */
 601                                 unlock_page_cgroup(page);
 602                                 cpu_relax();
 603                                 goto retry;
 604                         } else {
 605                                 unlock_page_cgroup(page);
 606                                 goto done;
 607                         }
 608                 }
 609                 unlock_page_cgroup(page);
 610         }
 611
 612         pc = kzalloc(sizeof(struct page_cgroup), gfp_mask);
 613         if (pc == NULL)
 614                 goto err;
 615
 616         /*
 617          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
 618          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
 619          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
 620          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
 621          */
 622         if (!mm)
 623                 mm = &init_mm;
 624
 625         rcu_read_lock();
 626         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
 627         /*
 628          * For every charge from the cgroup, increment reference
 629          * count
 630          */
 631         css_get(&mem->css);
 632         rcu_read_unlock();
 633
 634         /*
 635          * If we created the page_cgroup, we should free it on exceeding
 636          * the cgroup limit.
 637          */
 638         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
 639                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
 640                         goto out;
 641
 642                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
 643                         continue;
 644
 645                 /*
 646                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
 647                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
 648                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
 649                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
 650                  * current usage of the cgroup before giving up
 651                  */
 652                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
 653                         continue;
 654
 655                 if (!nr_retries--) {
 656                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
 657                         goto out;
 658                 }
 659                 congestion_wait(WRITE, HZ/10);
 660         }
 661
 662         atomic_set(&pc->ref_cnt, 1);
 663         pc->mem_cgroup = mem;
 664         pc->page = page;
 665         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 666         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
 667                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
 668
 669         if (!page || page_cgroup_assign_new_page_cgroup(page, pc)) {
 670                 /*
 671                  * Another charge has been added to this page already.
 672                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
 673                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
 674                  */
 675                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 676                 css_put(&mem->css);
 677                 kfree(pc);
 678                 if (!page)
 679                         goto done;
 680                 goto retry;
 681         }
 682
 683         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 684         /* Update statistics vector */
 685         __mem_cgroup_add_list(pc);
 686         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 687
 688 done:
 689         return 0;
 690 out:
 691         css_put(&mem->css);
 692         kfree(pc);
 693 err:
 694         return -ENOMEM;
 695 }
 696
 697 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 698                         gfp_t gfp_mask)
 699 {
 700         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 701                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
 702 }
 703
 704 /*
 705  * See if the cached pages should be charged at all?
 706  */
 707 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 708                                 gfp_t gfp_mask)
 709 {
 710         int ret = 0;
 711         struct mem_cgroup *mem;
 712         if (!mm)
 713                 mm = &init_mm;
 714
 715         rcu_read_lock();
 716         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
 717         css_get(&mem->css);
 718         rcu_read_unlock();
 719         if (mem->control_type == MEM_CGROUP_TYPE_ALL)
 720                 ret = mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 721                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
 722         css_put(&mem->css);
 723         return ret;
 724 }
 725
 726 /*
 727  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
 728  * uncharge.
 729  */
 730 void mem_cgroup_uncharge(struct page_cgroup *pc)
 731 {
 732         struct mem_cgroup *mem;
 733         struct page *page;
 734         unsigned long flags;
 735
 736         /*
 737          * This can handle cases when a page is not charged at all and we
 738          * are switching between handling the control_type.
 739          */
 740         if (!pc)
 741                 return;
 742
 743         if (atomic_dec_and_test(&pc->ref_cnt)) {
 744                 page = pc->page;
 745                 /*
 746                  * get page->cgroup and clear it under lock.
 747                  * force_empty can drop page->cgroup without checking refcnt.
 748                  */
 749                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
 750                         mem = pc->mem_cgroup;
 751                         css_put(&mem->css);
 752                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 753                         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 754                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 755                         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 756                         kfree(pc);
 757                 }
 758         }
 759 }
 760
 761 /*
 762  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
 763  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
 764  */
 765
 766 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
 767 {
 768         struct page_cgroup *pc;
 769         int ret = 0;
 770         lock_page_cgroup(page);
 771         pc = page_get_page_cgroup(page);
 772         if (pc && atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))
 773                 ret = 1;
 774         unlock_page_cgroup(page);
 775         return ret;
 776 }
 777
 778 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
 779 {
 780         struct page_cgroup *pc = page_get_page_cgroup(page);
 781         mem_cgroup_uncharge(pc);
 782 }
 783 /*
 784  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and Pg_locked.
 785  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
 786  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
 787  */
 788
 789 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
 790 {
 791         struct page_cgroup *pc;
 792         struct mem_cgroup *mem;
 793         unsigned long flags;
 794 retry:
 795         pc = page_get_page_cgroup(page);
 796         if (!pc)
 797                 return;
 798         mem = pc->mem_cgroup;
 799         if (clear_page_cgroup(page, pc) != pc)
 800                 goto retry;
 801
 802         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 803
 804         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 805         pc->page = newpage;
 806         lock_page_cgroup(newpage);
 807         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
 808         unlock_page_cgroup(newpage);
 809         __mem_cgroup_add_list(pc);
 810
 811         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 812         return;
 813 }
 814
 815 /*
 816  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
 817  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
 818  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
 819  */
 820 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
 821 static void
 822 mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem, struct list_head *list)
 823 {
 824         struct page_cgroup *pc;
 825         struct page *page;
 826         int count;
 827         unsigned long flags;
 828
 829 retry:
 830         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
 831         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 832
 833         while (--count && !list_empty(list)) {
 834                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
 835                 page = pc->page;
 836                 /* Avoid race with charge */
 837                 atomic_set(&pc->ref_cnt, 0);
 838                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
 839                         css_put(&mem->css);
 840                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 841                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 842                         kfree(pc);
 843                 } else  /* being uncharged ? ...do relax */
 844                         break;
 845         }
 846         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 847         if (!list_empty(list)) {
 848                 cond_resched();
 849                 goto retry;
 850         }
 851         return;
 852 }
 853
 854 /*
 855  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
 856  * This enables deleting this mem_cgroup.
 857  */
 858
 859 int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
 860 {
 861         int ret = -EBUSY;
 862         css_get(&mem->css);
 863         /*
 864          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
 865 `        * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
 866          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
 867          */
 868         while (!(list_empty(&mem->active_list) &&
 869                  list_empty(&mem->inactive_list))) {
 870                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
 871                         goto out;
 872                 /* drop all page_cgroup in active_list */
 873                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, &mem->active_list);
 874                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
 875                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, &mem->inactive_list);
 876         }
 877         ret = 0;
 878 out:
 879         css_put(&mem->css);
 880         return ret;
 881 }
 882
 883
 884
 885 int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
 886 {
 887         *tmp = memparse(buf, &buf);
 888         if (*buf != '\0')
 889                 return -EINVAL;
 890
 891         /*
 892          * Round up the value to the closest page size
 893          */
 894         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
 895         return 0;
 896 }
 897
 898 static ssize_t mem_cgroup_read(struct cgroup *cont,
 899                         struct cftype *cft, struct file *file,
 900                         char __user *userbuf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
 901 {
 902         return res_counter_read(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 903                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
 904                                 NULL);
 905 }
 906
 907 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
 908                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
 909                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 910 {
 911         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 912                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
 913                                 mem_cgroup_write_strategy);
 914 }
 915
 916 static ssize_t mem_control_type_write(struct cgroup *cont,
 917                         struct cftype *cft, struct file *file,
 918                         const char __user *userbuf,
 919                         size_t nbytes, loff_t *pos)
 920 {
 921         int ret;
 922         char *buf, *end;
 923         unsigned long tmp;
 924         struct mem_cgroup *mem;
 925
 926         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 927         buf = kmalloc(nbytes + 1, GFP_KERNEL);
 928         ret = -ENOMEM;
 929         if (buf == NULL)
 930                 goto out;
 931
 932         buf[nbytes] = 0;
 933         ret = -EFAULT;
 934         if (copy_from_user(buf, userbuf, nbytes))
 935                 goto out_free;
 936
 937         ret = -EINVAL;
 938         tmp = simple_strtoul(buf, &end, 10);
 939         if (*end != '\0')
 940                 goto out_free;
 941
 942         if (tmp <= MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC || tmp >= MEM_CGROUP_TYPE_MAX)
 943                 goto out_free;
 944
 945         mem->control_type = tmp;
 946         ret = nbytes;
 947 out_free:
 948         kfree(buf);
 949 out:
 950         return ret;
 951 }
 952
 953 static ssize_t mem_control_type_read(struct cgroup *cont,
 954                                 struct cftype *cft,
 955                                 struct file *file, char __user *userbuf,
 956                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 957 {
 958         unsigned long val;
 959         char buf[64], *s;
 960         struct mem_cgroup *mem;
 961
 962         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 963         s = buf;
 964         val = mem->control_type;
 965         s += sprintf(s, "%lu\n", val);
 966         return simple_read_from_buffer((void __user *)userbuf, nbytes,
 967                         ppos, buf, s - buf);
 968 }
 969
 970
 971 static ssize_t mem_force_empty_write(struct cgroup *cont,
 972                                 struct cftype *cft, struct file *file,
 973                                 const char __user *userbuf,
 974                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 975 {
 976         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 977         int ret;
 978         ret = mem_cgroup_force_empty(mem);
 979         if (!ret)
 980                 ret = nbytes;
 981         return ret;
 982 }
 983
 984 /*
 985  * Note: This should be removed if cgroup supports write-only file.
 986  */
 987
 988 static ssize_t mem_force_empty_read(struct cgroup *cont,
 989                                 struct cftype *cft,
 990                                 struct file *file, char __user *userbuf,
 991                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 992 {
 993         return -EINVAL;
 994 }
 995
 996
 997 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
 998         const char *msg;
 999         u64 unit;
1000 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
1001         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
1002         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
1003 };
1004
1005 static int mem_control_stat_show(struct seq_file *m, void *arg)
1006 {
1007         struct cgroup *cont = m->private;
1008         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
1009         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
1010         int i;
1011
1012         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
1013                 s64 val;
1014
1015                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
1016                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
1017                 seq_printf(m, "%s %lld\n", mem_cgroup_stat_desc[i].msg,
1018                                 (long long)val);
1019         }
1020         /* showing # of active pages */
1021         {
1022                 unsigned long active, inactive;
1023
1024                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1025                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
1026                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1027                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
1028                 seq_printf(m, "active %ld\n", (active) * PAGE_SIZE);
1029                 seq_printf(m, "inactive %ld\n", (inactive) * PAGE_SIZE);
1030         }
1031         return 0;
1032 }
1033
1034 static const struct file_operations mem_control_stat_file_operations = {
1035         .read = seq_read,
1036         .llseek = seq_lseek,
1037         .release = single_release,
1038 };
1039
1040 static int mem_control_stat_open(struct inode *unused, struct file *file)
1041 {
1042         /* XXX __d_cont */
1043         struct cgroup *cont = file->f_dentry->d_parent->d_fsdata;
1044
1045         file->f_op = &mem_control_stat_file_operations;
1046         return single_open(file, mem_control_stat_show, cont);
1047 }
1048
1049
1050
1051 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1052         {
1053                 .name = "usage_in_bytes",
1054                 .private = RES_USAGE,
1055                 .read = mem_cgroup_read,
1056         },
1057         {
1058                 .name = "limit_in_bytes",
1059                 .private = RES_LIMIT,
1060                 .write = mem_cgroup_write,
1061                 .read = mem_cgroup_read,
1062         },
1063         {
1064                 .name = "failcnt",
1065                 .private = RES_FAILCNT,
1066                 .read = mem_cgroup_read,
1067         },
1068         {
1069                 .name = "control_type",
1070                 .write = mem_control_type_write,
1071                 .read = mem_control_type_read,
1072         },
1073         {
1074                 .name = "force_empty",
1075                 .write = mem_force_empty_write,
1076                 .read = mem_force_empty_read,
1077         },
1078         {
1079                 .name = "stat",
1080                 .open = mem_control_stat_open,
1081         },
1082 };
1083
1084 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1085 {
1086         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1087
1088         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, node);
1089         if (!pn)
1090                 return 1;
1091         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1092         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1093         return 0;
1094 }
1095
1096 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
1097
1098 static struct cgroup_subsys_state *
1099 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1100 {
1101         struct mem_cgroup *mem;
1102         int node;
1103
1104         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1105                 mem = &init_mem_cgroup;
1106                 init_mm.mem_cgroup = mem;
1107         } else
1108                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
1109
1110         if (mem == NULL)
1111                 return NULL;
1112
1113         res_counter_init(&mem->res);
1114         INIT_LIST_HEAD(&mem->active_list);
1115         INIT_LIST_HEAD(&mem->inactive_list);
1116         spin_lock_init(&mem->lru_lock);
1117         mem->control_type = MEM_CGROUP_TYPE_ALL;
1118         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1119
1120         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1121                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1122                         goto free_out;
1123
1124         return &mem->css;
1125 free_out:
1126         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1127                 kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1128         if (cont->parent != NULL)
1129                 kfree(mem);
1130         return NULL;
1131 }
1132
1133 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1134                                         struct cgroup *cont)
1135 {
1136         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1137         mem_cgroup_force_empty(mem);
1138 }
1139
1140 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1141                                 struct cgroup *cont)
1142 {
1143         int node;
1144         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1145
1146         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1147                 kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1148
1149         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1150 }
1151
1152 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1153                                 struct cgroup *cont)
1154 {
1155         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1156                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1157 }
1158
1159 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1160                                 struct cgroup *cont,
1161                                 struct cgroup *old_cont,
1162                                 struct task_struct *p)
1163 {
1164         struct mm_struct *mm;
1165         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1166
1167         mm = get_task_mm(p);
1168         if (mm == NULL)
1169                 return;
1170
1171         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1172         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1173
1174         if (mem == old_mem)
1175                 goto out;
1176
1177         /*
1178          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1179          * in effect owned by the leader
1180          */
1181         if (p->tgid != p->pid)
1182                 goto out;
1183
1184         css_get(&mem->css);
1185         rcu_assign_pointer(mm->mem_cgroup, mem);
1186         css_put(&old_mem->css);
1187
1188 out:
1189         mmput(mm);
1190         return;
1191 }
1192
1193 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1194         .name = "memory",
1195         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1196         .create = mem_cgroup_create,
1197         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1198         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1199         .populate = mem_cgroup_populate,
1200         .attach = mem_cgroup_move_task,
1201         .early_init = 0,
1202 };