mm: xip fix fault vs sparse page invalidate race
[linux-2.6.git] / 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/slab.h>
30 #include <linux/swap.h>
31 #include <linux/spinlock.h>
32 #include <linux/fs.h>
33 #include <linux/seq_file.h>
34 #include <linux/vmalloc.h>
35
36 #include <asm/uaccess.h>
37
38 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys __read_mostly;
39 static struct kmem_cache *page_cgroup_cache __read_mostly;
40 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES      5
41
42 /*
43  * Statistics for memory cgroup.
44  */
45 enum mem_cgroup_stat_index {
46         /*
47          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
48          */
49         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
50         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
51         MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT,   /* # of pages paged in */
52         MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT,  /* # of pages paged out */
53
54         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
55 };
56
57 struct mem_cgroup_stat_cpu {
58         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
59 } ____cacheline_aligned_in_smp;
60
61 struct mem_cgroup_stat {
62         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
63 };
64
65 /*
66  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
67  */
68 static void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat *stat,
69                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
70 {
71         int cpu = smp_processor_id();
72         stat->cpustat[cpu].count[idx] += val;
73 }
74
75 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
76                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
77 {
78         int cpu;
79         s64 ret = 0;
80         for_each_possible_cpu(cpu)
81                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
82         return ret;
83 }
84
85 /*
86  * per-zone information in memory controller.
87  */
88
89 enum mem_cgroup_zstat_index {
90         MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE,
91         MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE,
92
93         NR_MEM_CGROUP_ZSTAT,
94 };
95
96 struct mem_cgroup_per_zone {
97         /*
98          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
99          */
100         spinlock_t              lru_lock;
101         struct list_head        active_list;
102         struct list_head        inactive_list;
103         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
104 };
105 /* Macro for accessing counter */
106 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
107
108 struct mem_cgroup_per_node {
109         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
110 };
111
112 struct mem_cgroup_lru_info {
113         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
114 };
115
116 /*
117  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
118  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
119  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
120  * to help the administrator determine what knobs to tune.
121  *
122  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
123  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
124  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
125  * a feature that will be implemented much later in the future.
126  */
127 struct mem_cgroup {
128         struct cgroup_subsys_state css;
129         /*
130          * the counter to account for memory usage
131          */
132         struct res_counter res;
133         /*
134          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
135          * per zone LRU lists.
136          */
137         struct mem_cgroup_lru_info info;
138
139         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
140         /*
141          * statistics.
142          */
143         struct mem_cgroup_stat stat;
144 };
145 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
146
147 /*
148  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
149  * lock.  We need to ensure that page->page_cgroup is at least two
150  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin).  But since
151  * bit_spin_lock doesn't actually set that lock bit in a non-debug
152  * uniprocessor kernel, we should avoid setting it here too.
153  */
154 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
155 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_DEBUG_SPINLOCK)
156 #define PAGE_CGROUP_LOCK        (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
157 #else
158 #define PAGE_CGROUP_LOCK        0x0
159 #endif
160
161 /*
162  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
163  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
164  */
165 struct page_cgroup {
166         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
167         struct page *page;
168         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
169         int flags;
170 };
171 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
172 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
173
174 static int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
175 {
176         return page_to_nid(pc->page);
177 }
178
179 static enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
180 {
181         return page_zonenum(pc->page);
182 }
183
184 enum charge_type {
185         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
186         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
187         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE,   /* used by force_empty */
188 };
189
190 /*
191  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
192  */
193 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
194                                         bool charge)
195 {
196         int val = (charge)? 1 : -1;
197         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
198
199         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
200         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
201                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
202         else
203                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
204
205         if (charge)
206                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
207                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT, 1);
208         else
209                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
210                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT, 1);
211 }
212
213 static struct mem_cgroup_per_zone *
214 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
215 {
216         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
217 }
218
219 static struct mem_cgroup_per_zone *
220 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
221 {
222         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
223         int nid = page_cgroup_nid(pc);
224         int zid = page_cgroup_zid(pc);
225
226         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
227 }
228
229 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
230                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
231 {
232         int nid, zid;
233         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
234         u64 total = 0;
235
236         for_each_online_node(nid)
237                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
238                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
239                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
240                 }
241         return total;
242 }
243
244 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
245 {
246         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
247                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
248                                 css);
249 }
250
251 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
252 {
253         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
254                                 struct mem_cgroup, css);
255 }
256
257 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
258 {
259         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
260 }
261
262 static void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
263 {
264         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
265         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | PAGE_CGROUP_LOCK);
266 }
267
268 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
269 {
270         return (struct page_cgroup *) (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
271 }
272
273 static void lock_page_cgroup(struct page *page)
274 {
275         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
276 }
277
278 static int try_lock_page_cgroup(struct page *page)
279 {
280         return bit_spin_trylock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
281 }
282
283 static void unlock_page_cgroup(struct page *page)
284 {
285         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
286 }
287
288 static void __mem_cgroup_remove_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
289                         struct page_cgroup *pc)
290 {
291         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
292
293         if (from)
294                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
295         else
296                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
297
298         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
299         list_del(&pc->lru);
300 }
301
302 static void __mem_cgroup_add_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
303                                 struct page_cgroup *pc)
304 {
305         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
306
307         if (!to) {
308                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
309                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
310         } else {
311                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
312                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
313         }
314         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
315 }
316
317 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
318 {
319         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
320         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
321
322         if (from)
323                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
324         else
325                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
326
327         if (active) {
328                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
329                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
330                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
331         } else {
332                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
333                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
334                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
335         }
336 }
337
338 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
339 {
340         int ret;
341
342         task_lock(task);
343         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
344         task_unlock(task);
345         return ret;
346 }
347
348 /*
349  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
350  */
351 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, bool active)
352 {
353         struct page_cgroup *pc;
354         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
355         unsigned long flags;
356
357         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
358                 return;
359
360         /*
361          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
362          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
363          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
364          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
365          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
366          */
367         if (!try_lock_page_cgroup(page))
368                 return;
369
370         pc = page_get_page_cgroup(page);
371         if (pc) {
372                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
373                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
374                 __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
375                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
376         }
377         unlock_page_cgroup(page);
378 }
379
380 /*
381  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
382  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
383  */
384 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
385 {
386         long total, rss;
387
388         /*
389          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
390          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
391          */
392         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
393         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
394         return (int)((rss * 100L) / total);
395 }
396
397 /*
398  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
399  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
400  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
401  * zone's global lru imbalance.
402  */
403 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
404 {
405         unsigned long active, inactive;
406         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
407         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
408         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
409         return (long) (active / (inactive + 1));
410 }
411
412 /*
413  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
414  */
415 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
416 {
417         return mem->prev_priority;
418 }
419
420 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
421 {
422         if (priority < mem->prev_priority)
423                 mem->prev_priority = priority;
424 }
425
426 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
427 {
428         mem->prev_priority = priority;
429 }
430
431 /*
432  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
433  * See also vmscan.c
434  *
435  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
436  * (see include/linux/mmzone.h)
437  */
438
439 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
440                                    struct zone *zone, int priority)
441 {
442         long nr_active;
443         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
444         int zid = zone_idx(zone);
445         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
446
447         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
448         return (nr_active >> priority);
449 }
450
451 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
452                                         struct zone *zone, int priority)
453 {
454         long nr_inactive;
455         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
456         int zid = zone_idx(zone);
457         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
458
459         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
460         return (nr_inactive >> priority);
461 }
462
463 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
464                                         struct list_head *dst,
465                                         unsigned long *scanned, int order,
466                                         int mode, struct zone *z,
467                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
468                                         int active)
469 {
470         unsigned long nr_taken = 0;
471         struct page *page;
472         unsigned long scan;
473         LIST_HEAD(pc_list);
474         struct list_head *src;
475         struct page_cgroup *pc, *tmp;
476         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
477         int zid = zone_idx(z);
478         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
479
480         BUG_ON(!mem_cont);
481         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
482         if (active)
483                 src = &mz->active_list;
484         else
485                 src = &mz->inactive_list;
486
487
488         spin_lock(&mz->lru_lock);
489         scan = 0;
490         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
491                 if (scan >= nr_to_scan)
492                         break;
493                 page = pc->page;
494
495                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
496                         continue;
497
498                 if (PageActive(page) && !active) {
499                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
500                         continue;
501                 }
502                 if (!PageActive(page) && active) {
503                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
504                         continue;
505                 }
506
507                 scan++;
508                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
509
510                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
511                         list_move(&page->lru, dst);
512                         nr_taken++;
513                 }
514         }
515
516         list_splice(&pc_list, src);
517         spin_unlock(&mz->lru_lock);
518
519         *scanned = scan;
520         return nr_taken;
521 }
522
523 /*
524  * Charge the memory controller for page usage.
525  * Return
526  * 0 if the charge was successful
527  * < 0 if the cgroup is over its limit
528  */
529 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
530                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype,
531                                 struct mem_cgroup *memcg)
532 {
533         struct mem_cgroup *mem;
534         struct page_cgroup *pc;
535         unsigned long flags;
536         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
537         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
538
539         pc = kmem_cache_alloc(page_cgroup_cache, gfp_mask);
540         if (unlikely(pc == NULL))
541                 goto err;
542
543         /*
544          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
545          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
546          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
547          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
548          */
549         if (likely(!memcg)) {
550                 rcu_read_lock();
551                 mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
552                 /*
553                  * For every charge from the cgroup, increment reference count
554                  */
555                 css_get(&mem->css);
556                 rcu_read_unlock();
557         } else {
558                 mem = memcg;
559                 css_get(&memcg->css);
560         }
561
562         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
563                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
564                         goto out;
565
566                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
567                         continue;
568
569                 /*
570                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
571                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
572                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
573                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
574                  * current usage of the cgroup before giving up
575                  */
576                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
577                         continue;
578
579                 if (!nr_retries--) {
580                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
581                         goto out;
582                 }
583         }
584
585         pc->mem_cgroup = mem;
586         pc->page = page;
587         /*
588          * If a page is accounted as a page cache, insert to inactive list.
589          * If anon, insert to active list.
590          */
591         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
592                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
593         else
594                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
595
596         lock_page_cgroup(page);
597         if (unlikely(page_get_page_cgroup(page))) {
598                 unlock_page_cgroup(page);
599                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
600                 css_put(&mem->css);
601                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
602                 goto done;
603         }
604         page_assign_page_cgroup(page, pc);
605
606         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
607         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
608         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
609         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
610
611         unlock_page_cgroup(page);
612 done:
613         return 0;
614 out:
615         css_put(&mem->css);
616         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
617 err:
618         return -ENOMEM;
619 }
620
621 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
622 {
623         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
624                 return 0;
625
626         /*
627          * If already mapped, we don't have to account.
628          * If page cache, page->mapping has address_space.
629          * But page->mapping may have out-of-use anon_vma pointer,
630          * detecit it by PageAnon() check. newly-mapped-anon's page->mapping
631          * is NULL.
632          */
633         if (page_mapped(page) || (page->mapping && !PageAnon(page)))
634                 return 0;
635         if (unlikely(!mm))
636                 mm = &init_mm;
637         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
638                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED, NULL);
639 }
640
641 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
642                                 gfp_t gfp_mask)
643 {
644         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
645                 return 0;
646
647         /*
648          * Corner case handling. This is called from add_to_page_cache()
649          * in usual. But some FS (shmem) precharges this page before calling it
650          * and call add_to_page_cache() with GFP_NOWAIT.
651          *
652          * For GFP_NOWAIT case, the page may be pre-charged before calling
653          * add_to_page_cache(). (See shmem.c) check it here and avoid to call
654          * charge twice. (It works but has to pay a bit larger cost.)
655          */
656         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT)) {
657                 struct page_cgroup *pc;
658
659                 lock_page_cgroup(page);
660                 pc = page_get_page_cgroup(page);
661                 if (pc) {
662                         VM_BUG_ON(pc->page != page);
663                         VM_BUG_ON(!pc->mem_cgroup);
664                         unlock_page_cgroup(page);
665                         return 0;
666                 }
667                 unlock_page_cgroup(page);
668         }
669
670         if (unlikely(!mm))
671                 mm = &init_mm;
672
673         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
674                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE, NULL);
675 }
676
677 /*
678  * uncharge if !page_mapped(page)
679  */
680 static void
681 __mem_cgroup_uncharge_common(struct page *page, enum charge_type ctype)
682 {
683         struct page_cgroup *pc;
684         struct mem_cgroup *mem;
685         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
686         unsigned long flags;
687
688         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
689                 return;
690
691         /*
692          * Check if our page_cgroup is valid
693          */
694         lock_page_cgroup(page);
695         pc = page_get_page_cgroup(page);
696         if (unlikely(!pc))
697                 goto unlock;
698
699         VM_BUG_ON(pc->page != page);
700
701         if ((ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED)
702             && ((pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
703                 || page_mapped(page)))
704                 goto unlock;
705
706         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
707         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
708         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
709         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
710
711         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
712         unlock_page_cgroup(page);
713
714         mem = pc->mem_cgroup;
715         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
716         css_put(&mem->css);
717
718         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
719         return;
720 unlock:
721         unlock_page_cgroup(page);
722 }
723
724 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
725 {
726         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
727 }
728
729 void mem_cgroup_uncharge_cache_page(struct page *page)
730 {
731         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
732         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
733 }
734
735 /*
736  * Before starting migration, account against new page.
737  */
738 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page, struct page *newpage)
739 {
740         struct page_cgroup *pc;
741         struct mem_cgroup *mem = NULL;
742         enum charge_type ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED;
743         int ret = 0;
744
745         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
746                 return 0;
747
748         lock_page_cgroup(page);
749         pc = page_get_page_cgroup(page);
750         if (pc) {
751                 mem = pc->mem_cgroup;
752                 css_get(&mem->css);
753                 if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
754                         ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
755         }
756         unlock_page_cgroup(page);
757         if (mem) {
758                 ret = mem_cgroup_charge_common(newpage, NULL, GFP_KERNEL,
759                         ctype, mem);
760                 css_put(&mem->css);
761         }
762         return ret;
763 }
764
765 /* remove redundant charge if migration failed*/
766 void mem_cgroup_end_migration(struct page *newpage)
767 {
768         /*
769          * At success, page->mapping is not NULL.
770          * special rollback care is necessary when
771          * 1. at migration failure. (newpage->mapping is cleared in this case)
772          * 2. the newpage was moved but not remapped again because the task
773          *    exits and the newpage is obsolete. In this case, the new page
774          *    may be a swapcache. So, we just call mem_cgroup_uncharge_page()
775          *    always for avoiding mess. The  page_cgroup will be removed if
776          *    unnecessary. File cache pages is still on radix-tree. Don't
777          *    care it.
778          */
779         if (!newpage->mapping)
780                 __mem_cgroup_uncharge_common(newpage,
781                                          MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
782         else if (PageAnon(newpage))
783                 mem_cgroup_uncharge_page(newpage);
784 }
785
786 /*
787  * A call to try to shrink memory usage under specified resource controller.
788  * This is typically used for page reclaiming for shmem for reducing side
789  * effect of page allocation from shmem, which is used by some mem_cgroup.
790  */
791 int mem_cgroup_shrink_usage(struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
792 {
793         struct mem_cgroup *mem;
794         int progress = 0;
795         int retry = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
796
797         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
798                 return 0;
799         if (!mm)
800                 return 0;
801
802         rcu_read_lock();
803         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
804         css_get(&mem->css);
805         rcu_read_unlock();
806
807         do {
808                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask);
809         } while (!progress && --retry);
810
811         css_put(&mem->css);
812         if (!retry)
813                 return -ENOMEM;
814         return 0;
815 }
816
817 int mem_cgroup_resize_limit(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long long val)
818 {
819
820         int retry_count = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
821         int progress;
822         int ret = 0;
823
824         while (res_counter_set_limit(&memcg->res, val)) {
825                 if (signal_pending(current)) {
826                         ret = -EINTR;
827                         break;
828                 }
829                 if (!retry_count) {
830                         ret = -EBUSY;
831                         break;
832                 }
833                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, GFP_KERNEL);
834                 if (!progress)
835                         retry_count--;
836         }
837         return ret;
838 }
839
840
841 /*
842  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
843  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
844  */
845 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
846 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
847                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
848                             int active)
849 {
850         struct page_cgroup *pc;
851         struct page *page;
852         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
853         unsigned long flags;
854         struct list_head *list;
855
856         if (active)
857                 list = &mz->active_list;
858         else
859                 list = &mz->inactive_list;
860
861         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
862         while (!list_empty(list)) {
863                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
864                 page = pc->page;
865                 get_page(page);
866                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
867                 /*
868                  * Check if this page is on LRU. !LRU page can be found
869                  * if it's under page migration.
870                  */
871                 if (PageLRU(page)) {
872                         __mem_cgroup_uncharge_common(page,
873                                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
874                         put_page(page);
875                         if (--count <= 0) {
876                                 count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
877                                 cond_resched();
878                         }
879                 } else
880                         cond_resched();
881                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
882         }
883         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
884 }
885
886 /*
887  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
888  * This enables deleting this mem_cgroup.
889  */
890 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
891 {
892         int ret = -EBUSY;
893         int node, zid;
894
895         css_get(&mem->css);
896         /*
897          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
898          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
899          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
900          */
901         while (mem->res.usage > 0) {
902                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
903                         goto out;
904                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
905                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
906                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
907                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
908                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
909                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
910                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
911                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
912                         }
913         }
914         ret = 0;
915 out:
916         css_put(&mem->css);
917         return ret;
918 }
919
920 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
921 {
922         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
923                                     cft->private);
924 }
925 /*
926  * The user of this function is...
927  * RES_LIMIT.
928  */
929 static int mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
930                             const char *buffer)
931 {
932         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_cont(cont);
933         unsigned long long val;
934         int ret;
935
936         switch (cft->private) {
937         case RES_LIMIT:
938                 /* This function does all necessary parse...reuse it */
939                 ret = res_counter_memparse_write_strategy(buffer, &val);
940                 if (!ret)
941                         ret = mem_cgroup_resize_limit(memcg, val);
942                 break;
943         default:
944                 ret = -EINVAL; /* should be BUG() ? */
945                 break;
946         }
947         return ret;
948 }
949
950 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
951 {
952         struct mem_cgroup *mem;
953
954         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
955         switch (event) {
956         case RES_MAX_USAGE:
957                 res_counter_reset_max(&mem->res);
958                 break;
959         case RES_FAILCNT:
960                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
961                 break;
962         }
963         return 0;
964 }
965
966 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
967 {
968         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
969 }
970
971 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
972         const char *msg;
973         u64 unit;
974 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
975         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
976         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
977         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT] = {"pgpgin", 1, },
978         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT] = {"pgpgout", 1, },
979 };
980
981 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
982                                  struct cgroup_map_cb *cb)
983 {
984         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
985         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
986         int i;
987
988         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
989                 s64 val;
990
991                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
992                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
993                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
994         }
995         /* showing # of active pages */
996         {
997                 unsigned long active, inactive;
998
999                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1000                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
1001                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1002                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
1003                 cb->fill(cb, "active", (active) * PAGE_SIZE);
1004                 cb->fill(cb, "inactive", (inactive) * PAGE_SIZE);
1005         }
1006         return 0;
1007 }
1008
1009 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1010         {
1011                 .name = "usage_in_bytes",
1012                 .private = RES_USAGE,
1013                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1014         },
1015         {
1016                 .name = "max_usage_in_bytes",
1017                 .private = RES_MAX_USAGE,
1018                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1019                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1020         },
1021         {
1022                 .name = "limit_in_bytes",
1023                 .private = RES_LIMIT,
1024                 .write_string = mem_cgroup_write,
1025                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1026         },
1027         {
1028                 .name = "failcnt",
1029                 .private = RES_FAILCNT,
1030                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1031                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1032         },
1033         {
1034                 .name = "force_empty",
1035                 .trigger = mem_force_empty_write,
1036         },
1037         {
1038                 .name = "stat",
1039                 .read_map = mem_control_stat_show,
1040         },
1041 };
1042
1043 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1044 {
1045         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1046         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1047         int zone, tmp = node;
1048         /*
1049          * This routine is called against possible nodes.
1050          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1051          *
1052          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1053          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1054          *       function.
1055          */
1056         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
1057                 tmp = -1;
1058         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
1059         if (!pn)
1060                 return 1;
1061
1062         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1063         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1064
1065         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1066                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1067                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
1068                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
1069                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1070         }
1071         return 0;
1072 }
1073
1074 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1075 {
1076         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1077 }
1078
1079 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
1080 {
1081         struct mem_cgroup *mem;
1082
1083         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1084                 mem = kmalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
1085         else
1086                 mem = vmalloc(sizeof(*mem));
1087
1088         if (mem)
1089                 memset(mem, 0, sizeof(*mem));
1090         return mem;
1091 }
1092
1093 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *mem)
1094 {
1095         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1096                 kfree(mem);
1097         else
1098                 vfree(mem);
1099 }
1100
1101
1102 static struct cgroup_subsys_state *
1103 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1104 {
1105         struct mem_cgroup *mem;
1106         int node;
1107
1108         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1109                 mem = &init_mem_cgroup;
1110                 page_cgroup_cache = KMEM_CACHE(page_cgroup, SLAB_PANIC);
1111         } else {
1112                 mem = mem_cgroup_alloc();
1113                 if (!mem)
1114                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1115         }
1116
1117         res_counter_init(&mem->res);
1118
1119         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1120                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1121                         goto free_out;
1122
1123         return &mem->css;
1124 free_out:
1125         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1126                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1127         if (cont->parent != NULL)
1128                 mem_cgroup_free(mem);
1129         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1130 }
1131
1132 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1133                                         struct cgroup *cont)
1134 {
1135         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1136         mem_cgroup_force_empty(mem);
1137 }
1138
1139 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1140                                 struct cgroup *cont)
1141 {
1142         int node;
1143         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1144
1145         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1146                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1147
1148         mem_cgroup_free(mem_cgroup_from_cont(cont));
1149 }
1150
1151 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1152                                 struct cgroup *cont)
1153 {
1154         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1155                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1156 }
1157
1158 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1159                                 struct cgroup *cont,
1160                                 struct cgroup *old_cont,
1161                                 struct task_struct *p)
1162 {
1163         struct mm_struct *mm;
1164         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1165
1166         mm = get_task_mm(p);
1167         if (mm == NULL)
1168                 return;
1169
1170         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1171         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1172
1173         /*
1174          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1175          * in effect owned by the leader
1176          */
1177         if (!thread_group_leader(p))
1178                 goto out;
1179
1180 out:
1181         mmput(mm);
1182 }
1183
1184 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1185         .name = "memory",
1186         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1187         .create = mem_cgroup_create,
1188         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1189         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1190         .populate = mem_cgroup_populate,
1191         .attach = mem_cgroup_move_task,
1192         .early_init = 0,
1193 };