mm/oom_kill.c

   1 /*
   2  *  linux/mm/oom_kill.c
   3  *
   4  *  Copyright (C)  1998,2000  Rik van Riel
   5  *      Thanks go out to Claus Fischer for some serious inspiration and
   6  *      for goading me into coding this file...
   7  *
   8  *  The routines in this file are used to kill a process when
   9  *  we're seriously out of memory. This gets called from __alloc_pages()
  10  *  in mm/page_alloc.c when we really run out of memory.
  11  *
  12  *  Since we won't call these routines often (on a well-configured
  13  *  machine) this file will double as a 'coding guide' and a signpost
  14  *  for newbie kernel hackers. It features several pointers to major
  15  *  kernel subsystems and hints as to where to find out what things do.
  16  */
  17
  18 #include <linux/oom.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/err.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/swap.h>
  23 #include <linux/timex.h>
  24 #include <linux/jiffies.h>
  25 #include <linux/cpuset.h>
  26 #include <linux/module.h>
  27 #include <linux/notifier.h>
  28 #include <linux/memcontrol.h>
  29
  30 int sysctl_panic_on_oom;
  31 int sysctl_oom_kill_allocating_task;
  32 int sysctl_oom_dump_tasks;
  33 static DEFINE_SPINLOCK(zone_scan_mutex);
  34 /* #define DEBUG */
  35
  36 /**
  37  * badness - calculate a numeric value for how bad this task has been
  38  * @p: task struct of which task we should calculate
  39  * @uptime: current uptime in seconds
  40  * @mem: target memory controller
  41  *
  42  * The formula used is relatively simple and documented inline in the
  43  * function. The main rationale is that we want to select a good task
  44  * to kill when we run out of memory.
  45  *
  46  * Good in this context means that:
  47  * 1) we lose the minimum amount of work done
  48  * 2) we recover a large amount of memory
  49  * 3) we don't kill anything innocent of eating tons of memory
  50  * 4) we want to kill the minimum amount of processes (one)
  51  * 5) we try to kill the process the user expects us to kill, this
  52  *    algorithm has been meticulously tuned to meet the principle
  53  *    of least surprise ... (be careful when you change it)
  54  */
  55
  56 unsigned long badness(struct task_struct *p, unsigned long uptime,
  57                         struct mem_cgroup *mem)
  58 {
  59         unsigned long points, cpu_time, run_time, s;
  60         struct mm_struct *mm;
  61         struct task_struct *child;
  62
  63         task_lock(p);
  64         mm = p->mm;
  65         if (!mm) {
  66                 task_unlock(p);
  67                 return 0;
  68         }
  69
  70         /*
  71          * The memory size of the process is the basis for the badness.
  72          */
  73         points = mm->total_vm;
  74
  75         /*
  76          * After this unlock we can no longer dereference local variable `mm'
  77          */
  78         task_unlock(p);
  79
  80         /*
  81          * swapoff can easily use up all memory, so kill those first.
  82          */
  83         if (p->flags & PF_SWAPOFF)
  84                 return ULONG_MAX;
  85
  86         /*
  87          * Processes which fork a lot of child processes are likely
  88          * a good choice. We add half the vmsize of the children if they
  89          * have an own mm. This prevents forking servers to flood the
  90          * machine with an endless amount of children. In case a single
  91          * child is eating the vast majority of memory, adding only half
  92          * to the parents will make the child our kill candidate of choice.
  93          */
  94         list_for_each_entry(child, &p->children, sibling) {
  95                 task_lock(child);
  96                 if (child->mm != mm && child->mm)
  97                         points += child->mm->total_vm/2 + 1;
  98                 task_unlock(child);
  99         }
 100
 101         /*
 102          * CPU time is in tens of seconds and run time is in thousands
 103          * of seconds. There is no particular reason for this other than
 104          * that it turned out to work very well in practice.
 105          */
 106         cpu_time = (cputime_to_jiffies(p->utime) + cputime_to_jiffies(p->stime))
 107                 >> (SHIFT_HZ + 3);
 108
 109         if (uptime >= p->start_time.tv_sec)
 110                 run_time = (uptime - p->start_time.tv_sec) >> 10;
 111         else
 112                 run_time = 0;
 113
 114         s = int_sqrt(cpu_time);
 115         if (s)
 116                 points /= s;
 117         s = int_sqrt(int_sqrt(run_time));
 118         if (s)
 119                 points /= s;
 120
 121         /*
 122          * Niced processes are most likely less important, so double
 123          * their badness points.
 124          */
 125         if (task_nice(p) > 0)
 126                 points *= 2;
 127
 128         /*
 129          * Superuser processes are usually more important, so we make it
 130          * less likely that we kill those.
 131          */
 132         if (__capable(p, CAP_SYS_ADMIN) || __capable(p, CAP_SYS_RESOURCE))
 133                 points /= 4;
 134
 135         /*
 136          * We don't want to kill a process with direct hardware access.
 137          * Not only could that mess up the hardware, but usually users
 138          * tend to only have this flag set on applications they think
 139          * of as important.
 140          */
 141         if (__capable(p, CAP_SYS_RAWIO))
 142                 points /= 4;
 143
 144         /*
 145          * If p's nodes don't overlap ours, it may still help to kill p
 146          * because p may have allocated or otherwise mapped memory on
 147          * this node before. However it will be less likely.
 148          */
 149         if (!cpuset_mems_allowed_intersects(current, p))
 150                 points /= 8;
 151
 152         /*
 153          * Adjust the score by oomkilladj.
 154          */
 155         if (p->oomkilladj) {
 156                 if (p->oomkilladj > 0) {
 157                         if (!points)
 158                                 points = 1;
 159                         points <<= p->oomkilladj;
 160                 } else
 161                         points >>= -(p->oomkilladj);
 162         }
 163
 164 #ifdef DEBUG
 165         printk(KERN_DEBUG "OOMkill: task %d (%s) got %lu points\n",
 166         p->pid, p->comm, points);
 167 #endif
 168         return points;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Determine the type of allocation constraint.
 173  */
 174 static inline enum oom_constraint constrained_alloc(struct zonelist *zonelist,
 175                                                     gfp_t gfp_mask)
 176 {
 177 #ifdef CONFIG_NUMA
 178         struct zone **z;
 179         nodemask_t nodes = node_states[N_HIGH_MEMORY];
 180
 181         for (z = zonelist->zones; *z; z++)
 182                 if (cpuset_zone_allowed_softwall(*z, gfp_mask))
 183                         node_clear(zone_to_nid(*z), nodes);
 184                 else
 185                         return CONSTRAINT_CPUSET;
 186
 187         if (!nodes_empty(nodes))
 188                 return CONSTRAINT_MEMORY_POLICY;
 189 #endif
 190
 191         return CONSTRAINT_NONE;
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Simple selection loop. We chose the process with the highest
 196  * number of 'points'. We expect the caller will lock the tasklist.
 197  *
 198  * (not docbooked, we don't want this one cluttering up the manual)
 199  */
 200 static struct task_struct *select_bad_process(unsigned long *ppoints,
 201                                                 struct mem_cgroup *mem)
 202 {
 203         struct task_struct *g, *p;
 204         struct task_struct *chosen = NULL;
 205         struct timespec uptime;
 206         *ppoints = 0;
 207
 208         do_posix_clock_monotonic_gettime(&uptime);
 209         do_each_thread(g, p) {
 210                 unsigned long points;
 211
 212                 /*
 213                  * skip kernel threads and tasks which have already released
 214                  * their mm.
 215                  */
 216                 if (!p->mm)
 217                         continue;
 218                 /* skip the init task */
 219                 if (is_global_init(p))
 220                         continue;
 221                 if (mem && !task_in_mem_cgroup(p, mem))
 222                         continue;
 223
 224                 /*
 225                  * This task already has access to memory reserves and is
 226                  * being killed. Don't allow any other task access to the
 227                  * memory reserve.
 228                  *
 229                  * Note: this may have a chance of deadlock if it gets
 230                  * blocked waiting for another task which itself is waiting
 231                  * for memory. Is there a better alternative?
 232                  */
 233                 if (test_tsk_thread_flag(p, TIF_MEMDIE))
 234                         return ERR_PTR(-1UL);
 235
 236                 /*
 237                  * This is in the process of releasing memory so wait for it
 238                  * to finish before killing some other task by mistake.
 239                  *
 240                  * However, if p is the current task, we allow the 'kill' to
 241                  * go ahead if it is exiting: this will simply set TIF_MEMDIE,
 242                  * which will allow it to gain access to memory reserves in
 243                  * the process of exiting and releasing its resources.
 244                  * Otherwise we could get an easy OOM deadlock.
 245                  */
 246                 if (p->flags & PF_EXITING) {
 247                         if (p != current)
 248                                 return ERR_PTR(-1UL);
 249
 250                         chosen = p;
 251                         *ppoints = ULONG_MAX;
 252                 }
 253
 254                 if (p->oomkilladj == OOM_DISABLE)
 255                         continue;
 256
 257                 points = badness(p, uptime.tv_sec, mem);
 258                 if (points > *ppoints || !chosen) {
 259                         chosen = p;
 260                         *ppoints = points;
 261                 }
 262         } while_each_thread(g, p);
 263
 264         return chosen;
 265 }
 266
 267 /**
 268  * dump_tasks - dump current memory state of all system tasks
 269  * @mem: target memory controller
 270  *
 271  * Dumps the current memory state of all system tasks, excluding kernel threads.
 272  * State information includes task's pid, uid, tgid, vm size, rss, cpu, oom_adj
 273  * score, and name.
 274  *
 275  * If the actual is non-NULL, only tasks that are a member of the mem_cgroup are
 276  * shown.
 277  *
 278  * Call with tasklist_lock read-locked.
 279  */
 280 static void dump_tasks(const struct mem_cgroup *mem)
 281 {
 282         struct task_struct *g, *p;
 283
 284         printk(KERN_INFO "[ pid ]   uid  tgid total_vm      rss cpu oom_adj "
 285                "name\n");
 286         do_each_thread(g, p) {
 287                 /*
 288                  * total_vm and rss sizes do not exist for tasks with a
 289                  * detached mm so there's no need to report them.
 290                  */
 291                 if (!p->mm)
 292                         continue;
 293                 if (mem && !task_in_mem_cgroup(p, mem))
 294                         continue;
 295
 296                 task_lock(p);
 297                 printk(KERN_INFO "[%5d] %5d %5d %8lu %8lu %3d     %3d %s\n",
 298                        p->pid, p->uid, p->tgid, p->mm->total_vm,
 299                        get_mm_rss(p->mm), (int)task_cpu(p), p->oomkilladj,
 300                        p->comm);
 301                 task_unlock(p);
 302         } while_each_thread(g, p);
 303 }
 304
 305 /*
 306  * Send SIGKILL to the selected  process irrespective of  CAP_SYS_RAW_IO
 307  * flag though it's unlikely that  we select a process with CAP_SYS_RAW_IO
 308  * set.
 309  */
 310 static void __oom_kill_task(struct task_struct *p, int verbose)
 311 {
 312         if (is_global_init(p)) {
 313                 WARN_ON(1);
 314                 printk(KERN_WARNING "tried to kill init!\n");
 315                 return;
 316         }
 317
 318         if (!p->mm) {
 319                 WARN_ON(1);
 320                 printk(KERN_WARNING "tried to kill an mm-less task!\n");
 321                 return;
 322         }
 323
 324         if (verbose)
 325                 printk(KERN_ERR "Killed process %d (%s)\n",
 326                                 task_pid_nr(p), p->comm);
 327
 328         /*
 329          * We give our sacrificial lamb high priority and access to
 330          * all the memory it needs. That way it should be able to
 331          * exit() and clear out its resources quickly...
 332          */
 333         p->rt.time_slice = HZ;
 334         set_tsk_thread_flag(p, TIF_MEMDIE);
 335
 336         force_sig(SIGKILL, p);
 337 }
 338
 339 static int oom_kill_task(struct task_struct *p)
 340 {
 341         struct mm_struct *mm;
 342         struct task_struct *g, *q;
 343
 344         mm = p->mm;
 345
 346         /* WARNING: mm may not be dereferenced since we did not obtain its
 347          * value from get_task_mm(p).  This is OK since all we need to do is
 348          * compare mm to q->mm below.
 349          *
 350          * Furthermore, even if mm contains a non-NULL value, p->mm may
 351          * change to NULL at any time since we do not hold task_lock(p).
 352          * However, this is of no concern to us.
 353          */
 354
 355         if (mm == NULL)
 356                 return 1;
 357
 358         /*
 359          * Don't kill the process if any threads are set to OOM_DISABLE
 360          */
 361         do_each_thread(g, q) {
 362                 if (q->mm == mm && q->oomkilladj == OOM_DISABLE)
 363                         return 1;
 364         } while_each_thread(g, q);
 365
 366         __oom_kill_task(p, 1);
 367
 368         /*
 369          * kill all processes that share the ->mm (i.e. all threads),
 370          * but are in a different thread group. Don't let them have access
 371          * to memory reserves though, otherwise we might deplete all memory.
 372          */
 373         do_each_thread(g, q) {
 374                 if (q->mm == mm && !same_thread_group(q, p))
 375                         force_sig(SIGKILL, q);
 376         } while_each_thread(g, q);
 377
 378         return 0;
 379 }
 380
 381 static int oom_kill_process(struct task_struct *p, gfp_t gfp_mask, int order,
 382                             unsigned long points, struct mem_cgroup *mem,
 383                             const char *message)
 384 {
 385         struct task_struct *c;
 386
 387         if (printk_ratelimit()) {
 388                 printk(KERN_WARNING "%s invoked oom-killer: "
 389                         "gfp_mask=0x%x, order=%d, oomkilladj=%d\n",
 390                         current->comm, gfp_mask, order, current->oomkilladj);
 391                 dump_stack();
 392                 show_mem();
 393                 if (sysctl_oom_dump_tasks)
 394                         dump_tasks(mem);
 395         }
 396
 397         /*
 398          * If the task is already exiting, don't alarm the sysadmin or kill
 399          * its children or threads, just set TIF_MEMDIE so it can die quickly
 400          */
 401         if (p->flags & PF_EXITING) {
 402                 __oom_kill_task(p, 0);
 403                 return 0;
 404         }
 405
 406         printk(KERN_ERR "%s: kill process %d (%s) score %li or a child\n",
 407                                         message, task_pid_nr(p), p->comm, points);
 408
 409         /* Try to kill a child first */
 410         list_for_each_entry(c, &p->children, sibling) {
 411                 if (c->mm == p->mm)
 412                         continue;
 413                 if (!oom_kill_task(c))
 414                         return 0;
 415         }
 416         return oom_kill_task(p);
 417 }
 418
 419 #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
 420 void mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *mem, gfp_t gfp_mask)
 421 {
 422         unsigned long points = 0;
 423         struct task_struct *p;
 424
 425         cgroup_lock();
 426         rcu_read_lock();
 427 retry:
 428         p = select_bad_process(&points, mem);
 429         if (PTR_ERR(p) == -1UL)
 430                 goto out;
 431
 432         if (!p)
 433                 p = current;
 434
 435         if (oom_kill_process(p, gfp_mask, 0, points, mem,
 436                                 "Memory cgroup out of memory"))
 437                 goto retry;
 438 out:
 439         rcu_read_unlock();
 440         cgroup_unlock();
 441 }
 442 #endif
 443
 444 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(oom_notify_list);
 445
 446 int register_oom_notifier(struct notifier_block *nb)
 447 {
 448         return blocking_notifier_chain_register(&oom_notify_list, nb);
 449 }
 450 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_oom_notifier);
 451
 452 int unregister_oom_notifier(struct notifier_block *nb)
 453 {
 454         return blocking_notifier_chain_unregister(&oom_notify_list, nb);
 455 }
 456 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_oom_notifier);
 457
 458 /*
 459  * Try to acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist.  Returns zero
 460  * if a parallel OOM killing is already taking place that includes a zone in
 461  * the zonelist.  Otherwise, locks all zones in the zonelist and returns 1.
 462  */
 463 int try_set_zone_oom(struct zonelist *zonelist)
 464 {
 465         struct zone **z;
 466         int ret = 1;
 467
 468         z = zonelist->zones;
 469
 470         spin_lock(&zone_scan_mutex);
 471         do {
 472                 if (zone_is_oom_locked(*z)) {
 473                         ret = 0;
 474                         goto out;
 475                 }
 476         } while (*(++z) != NULL);
 477
 478         /*
 479          * Lock each zone in the zonelist under zone_scan_mutex so a parallel
 480          * invocation of try_set_zone_oom() doesn't succeed when it shouldn't.
 481          */
 482         z = zonelist->zones;
 483         do {
 484                 zone_set_flag(*z, ZONE_OOM_LOCKED);
 485         } while (*(++z) != NULL);
 486 out:
 487         spin_unlock(&zone_scan_mutex);
 488         return ret;
 489 }
 490
 491 /*
 492  * Clears the ZONE_OOM_LOCKED flag for all zones in the zonelist so that failed
 493  * allocation attempts with zonelists containing them may now recall the OOM
 494  * killer, if necessary.
 495  */
 496 void clear_zonelist_oom(struct zonelist *zonelist)
 497 {
 498         struct zone **z;
 499
 500         z = zonelist->zones;
 501
 502         spin_lock(&zone_scan_mutex);
 503         do {
 504                 zone_clear_flag(*z, ZONE_OOM_LOCKED);
 505         } while (*(++z) != NULL);
 506         spin_unlock(&zone_scan_mutex);
 507 }
 508
 509 /**
 510  * out_of_memory - kill the "best" process when we run out of memory
 511  * @zonelist: zonelist pointer
 512  * @gfp_mask: memory allocation flags
 513  * @order: amount of memory being requested as a power of 2
 514  *
 515  * If we run out of memory, we have the choice between either
 516  * killing a random task (bad), letting the system crash (worse)
 517  * OR try to be smart about which process to kill. Note that we
 518  * don't have to be perfect here, we just have to be good.
 519  */
 520 void out_of_memory(struct zonelist *zonelist, gfp_t gfp_mask, int order)
 521 {
 522         struct task_struct *p;
 523         unsigned long points = 0;
 524         unsigned long freed = 0;
 525         enum oom_constraint constraint;
 526
 527         blocking_notifier_call_chain(&oom_notify_list, 0, &freed);
 528         if (freed > 0)
 529                 /* Got some memory back in the last second. */
 530                 return;
 531
 532         if (sysctl_panic_on_oom == 2)
 533                 panic("out of memory. Compulsory panic_on_oom is selected.\n");
 534
 535         /*
 536          * Check if there were limitations on the allocation (only relevant for
 537          * NUMA) that may require different handling.
 538          */
 539         constraint = constrained_alloc(zonelist, gfp_mask);
 540         read_lock(&tasklist_lock);
 541
 542         switch (constraint) {
 543         case CONSTRAINT_MEMORY_POLICY:
 544                 oom_kill_process(current, gfp_mask, order, points, NULL,
 545                                 "No available memory (MPOL_BIND)");
 546                 break;
 547
 548         case CONSTRAINT_NONE:
 549                 if (sysctl_panic_on_oom)
 550                         panic("out of memory. panic_on_oom is selected\n");
 551                 /* Fall-through */
 552         case CONSTRAINT_CPUSET:
 553                 if (sysctl_oom_kill_allocating_task) {
 554                         oom_kill_process(current, gfp_mask, order, points, NULL,
 555                                         "Out of memory (oom_kill_allocating_task)");
 556                         break;
 557                 }
 558 retry:
 559                 /*
 560                  * Rambo mode: Shoot down a process and hope it solves whatever
 561                  * issues we may have.
 562                  */
 563                 p = select_bad_process(&points, NULL);
 564
 565                 if (PTR_ERR(p) == -1UL)
 566                         goto out;
 567
 568                 /* Found nothing?!?! Either we hang forever, or we panic. */
 569                 if (!p) {
 570                         read_unlock(&tasklist_lock);
 571                         panic("Out of memory and no killable processes...\n");
 572                 }
 573
 574                 if (oom_kill_process(p, gfp_mask, order, points, NULL,
 575                                      "Out of memory"))
 576                         goto retry;
 577
 578                 break;
 579         }
 580
 581 out:
 582         read_unlock(&tasklist_lock);
 583
 584         /*
 585          * Give "p" a good chance of killing itself before we
 586          * retry to allocate memory unless "p" is current
 587          */
 588         if (!test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
 589                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
 590 }