27e9e75f4eab558677bf23b5e355859631f7495b
[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 #include <linux/mm_inline.h>
36
37 #include <asm/uaccess.h>
38
39 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys __read_mostly;
40 static struct kmem_cache *page_cgroup_cache __read_mostly;
41 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES      5
42
43 /*
44  * Statistics for memory cgroup.
45  */
46 enum mem_cgroup_stat_index {
47         /*
48          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
49          */
50         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
51         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
52         MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT,   /* # of pages paged in */
53         MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT,  /* # of pages paged out */
54
55         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
56 };
57
58 struct mem_cgroup_stat_cpu {
59         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
60 } ____cacheline_aligned_in_smp;
61
62 struct mem_cgroup_stat {
63         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
64 };
65
66 /*
67  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
68  */
69 static void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat *stat,
70                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
71 {
72         int cpu = smp_processor_id();
73         stat->cpustat[cpu].count[idx] += val;
74 }
75
76 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
77                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
78 {
79         int cpu;
80         s64 ret = 0;
81         for_each_possible_cpu(cpu)
82                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
83         return ret;
84 }
85
86 /*
87  * per-zone information in memory controller.
88  */
89 struct mem_cgroup_per_zone {
90         /*
91          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
92          */
93         spinlock_t              lru_lock;
94         struct list_head        lists[NR_LRU_LISTS];
95         unsigned long           count[NR_LRU_LISTS];
96 };
97 /* Macro for accessing counter */
98 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
99
100 struct mem_cgroup_per_node {
101         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
102 };
103
104 struct mem_cgroup_lru_info {
105         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
106 };
107
108 /*
109  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
110  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
111  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
112  * to help the administrator determine what knobs to tune.
113  *
114  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
115  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
116  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
117  * a feature that will be implemented much later in the future.
118  */
119 struct mem_cgroup {
120         struct cgroup_subsys_state css;
121         /*
122          * the counter to account for memory usage
123          */
124         struct res_counter res;
125         /*
126          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
127          * per zone LRU lists.
128          */
129         struct mem_cgroup_lru_info info;
130
131         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
132         /*
133          * statistics.
134          */
135         struct mem_cgroup_stat stat;
136 };
137 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
138
139 /*
140  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
141  * lock.  We need to ensure that page->page_cgroup is at least two
142  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin).  But since
143  * bit_spin_lock doesn't actually set that lock bit in a non-debug
144  * uniprocessor kernel, we should avoid setting it here too.
145  */
146 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
147 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_DEBUG_SPINLOCK)
148 #define PAGE_CGROUP_LOCK        (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
149 #else
150 #define PAGE_CGROUP_LOCK        0x0
151 #endif
152
153 /*
154  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
155  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
156  */
157 struct page_cgroup {
158         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
159         struct page *page;
160         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
161         int flags;
162 };
163 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
164 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
165 #define PAGE_CGROUP_FLAG_FILE   (0x4)   /* page is file system backed */
166
167 static int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
168 {
169         return page_to_nid(pc->page);
170 }
171
172 static enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
173 {
174         return page_zonenum(pc->page);
175 }
176
177 enum charge_type {
178         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
179         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
180         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE,   /* used by force_empty */
181         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM,   /* used by page migration of shmem */
182 };
183
184 /*
185  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
186  */
187 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
188                                         bool charge)
189 {
190         int val = (charge)? 1 : -1;
191         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
192
193         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
194         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
195                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
196         else
197                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
198
199         if (charge)
200                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
201                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT, 1);
202         else
203                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
204                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT, 1);
205 }
206
207 static struct mem_cgroup_per_zone *
208 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
209 {
210         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
211 }
212
213 static 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 lru_list 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 *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
239 {
240         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
241                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
242                                 css);
243 }
244
245 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
246 {
247         /*
248          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
249          * if it races with swapoff, page migration, etc.
250          * So this can be called with p == NULL.
251          */
252         if (unlikely(!p))
253                 return NULL;
254
255         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
256                                 struct mem_cgroup, css);
257 }
258
259 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
260 {
261         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
262 }
263
264 static void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
265 {
266         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
267         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | PAGE_CGROUP_LOCK);
268 }
269
270 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
271 {
272         return (struct page_cgroup *) (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
273 }
274
275 static void lock_page_cgroup(struct page *page)
276 {
277         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
278 }
279
280 static int try_lock_page_cgroup(struct page *page)
281 {
282         return bit_spin_trylock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
283 }
284
285 static void unlock_page_cgroup(struct page *page)
286 {
287         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
288 }
289
290 static void __mem_cgroup_remove_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
291                         struct page_cgroup *pc)
292 {
293         int lru = LRU_BASE;
294
295         if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE)
296                 lru += LRU_ACTIVE;
297         if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_FILE)
298                 lru += LRU_FILE;
299
300         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) -= 1;
301
302         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
303         list_del(&pc->lru);
304 }
305
306 static void __mem_cgroup_add_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
307                                 struct page_cgroup *pc)
308 {
309         int lru = LRU_BASE;
310
311         if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE)
312                 lru += LRU_ACTIVE;
313         if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_FILE)
314                 lru += LRU_FILE;
315
316         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) += 1;
317         list_add(&pc->lru, &mz->lists[lru]);
318
319         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
320 }
321
322 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
323 {
324         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
325         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
326         int file = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_FILE;
327         int lru = LRU_FILE * !!file + !!from;
328
329         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) -= 1;
330
331         if (active)
332                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
333         else
334                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
335
336         lru = LRU_FILE * !!file + !!active;
337         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) += 1;
338         list_move(&pc->lru, &mz->lists[lru]);
339 }
340
341 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
342 {
343         int ret;
344
345         task_lock(task);
346         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
347         task_unlock(task);
348         return ret;
349 }
350
351 /*
352  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
353  */
354 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, bool active)
355 {
356         struct page_cgroup *pc;
357         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
358         unsigned long flags;
359
360         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
361                 return;
362
363         /*
364          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
365          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
366          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
367          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
368          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
369          */
370         if (!try_lock_page_cgroup(page))
371                 return;
372
373         pc = page_get_page_cgroup(page);
374         if (pc) {
375                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
376                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
377                 __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
378                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
379         }
380         unlock_page_cgroup(page);
381 }
382
383 /*
384  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
385  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
386  */
387 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
388 {
389         long total, rss;
390
391         /*
392          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
393          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
394          */
395         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
396         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
397         return (int)((rss * 100L) / total);
398 }
399
400 /*
401  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
402  */
403 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
404 {
405         return mem->prev_priority;
406 }
407
408 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
409 {
410         if (priority < mem->prev_priority)
411                 mem->prev_priority = priority;
412 }
413
414 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
415 {
416         mem->prev_priority = priority;
417 }
418
419 /*
420  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
421  * See also vmscan.c
422  *
423  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
424  * (see include/linux/mmzone.h)
425  */
426
427 long mem_cgroup_calc_reclaim(struct mem_cgroup *mem, struct zone *zone,
428                                         int priority, enum lru_list lru)
429 {
430         long nr_pages;
431         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
432         int zid = zone_idx(zone);
433         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
434
435         nr_pages = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru);
436
437         return (nr_pages >> priority);
438 }
439
440 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
441                                         struct list_head *dst,
442                                         unsigned long *scanned, int order,
443                                         int mode, struct zone *z,
444                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
445                                         int active, int file)
446 {
447         unsigned long nr_taken = 0;
448         struct page *page;
449         unsigned long scan;
450         LIST_HEAD(pc_list);
451         struct list_head *src;
452         struct page_cgroup *pc, *tmp;
453         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
454         int zid = zone_idx(z);
455         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
456         int lru = LRU_FILE * !!file + !!active;
457
458         BUG_ON(!mem_cont);
459         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
460         src = &mz->lists[lru];
461
462         spin_lock(&mz->lru_lock);
463         scan = 0;
464         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
465                 if (scan >= nr_to_scan)
466                         break;
467                 page = pc->page;
468
469                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
470                         continue;
471
472                 /*
473                  * TODO: play better with lumpy reclaim, grabbing anything.
474                  */
475                 if (PageActive(page) && !active) {
476                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
477                         continue;
478                 }
479                 if (!PageActive(page) && active) {
480                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
481                         continue;
482                 }
483
484                 scan++;
485                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
486
487                 if (__isolate_lru_page(page, mode, file) == 0) {
488                         list_move(&page->lru, dst);
489                         nr_taken++;
490                 }
491         }
492
493         list_splice(&pc_list, src);
494         spin_unlock(&mz->lru_lock);
495
496         *scanned = scan;
497         return nr_taken;
498 }
499
500 /*
501  * Charge the memory controller for page usage.
502  * Return
503  * 0 if the charge was successful
504  * < 0 if the cgroup is over its limit
505  */
506 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
507                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype,
508                                 struct mem_cgroup *memcg)
509 {
510         struct mem_cgroup *mem;
511         struct page_cgroup *pc;
512         unsigned long flags;
513         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
514         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
515
516         pc = kmem_cache_alloc(page_cgroup_cache, gfp_mask);
517         if (unlikely(pc == NULL))
518                 goto err;
519
520         /*
521          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
522          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
523          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
524          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
525          */
526         if (likely(!memcg)) {
527                 rcu_read_lock();
528                 mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
529                 if (unlikely(!mem)) {
530                         rcu_read_unlock();
531                         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
532                         return 0;
533                 }
534                 /*
535                  * For every charge from the cgroup, increment reference count
536                  */
537                 css_get(&mem->css);
538                 rcu_read_unlock();
539         } else {
540                 mem = memcg;
541                 css_get(&memcg->css);
542         }
543
544         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
545                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
546                         goto out;
547
548                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
549                         continue;
550
551                 /*
552                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
553                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
554                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
555                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
556                  * current usage of the cgroup before giving up
557                  */
558                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
559                         continue;
560
561                 if (!nr_retries--) {
562                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
563                         goto out;
564                 }
565         }
566
567         pc->mem_cgroup = mem;
568         pc->page = page;
569         /*
570          * If a page is accounted as a page cache, insert to inactive list.
571          * If anon, insert to active list.
572          */
573         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE) {
574                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
575                 if (page_is_file_cache(page))
576                         pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_FILE;
577                 else
578                         pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
579         } else if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED)
580                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
581         else /* MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM */
582                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE | PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
583
584         lock_page_cgroup(page);
585         if (unlikely(page_get_page_cgroup(page))) {
586                 unlock_page_cgroup(page);
587                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
588                 css_put(&mem->css);
589                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
590                 goto done;
591         }
592         page_assign_page_cgroup(page, pc);
593
594         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
595         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
596         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
597         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
598
599         unlock_page_cgroup(page);
600 done:
601         return 0;
602 out:
603         css_put(&mem->css);
604         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
605 err:
606         return -ENOMEM;
607 }
608
609 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
610 {
611         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
612                 return 0;
613
614         /*
615          * If already mapped, we don't have to account.
616          * If page cache, page->mapping has address_space.
617          * But page->mapping may have out-of-use anon_vma pointer,
618          * detecit it by PageAnon() check. newly-mapped-anon's page->mapping
619          * is NULL.
620          */
621         if (page_mapped(page) || (page->mapping && !PageAnon(page)))
622                 return 0;
623         if (unlikely(!mm))
624                 mm = &init_mm;
625         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
626                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED, NULL);
627 }
628
629 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
630                                 gfp_t gfp_mask)
631 {
632         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
633                 return 0;
634
635         /*
636          * Corner case handling. This is called from add_to_page_cache()
637          * in usual. But some FS (shmem) precharges this page before calling it
638          * and call add_to_page_cache() with GFP_NOWAIT.
639          *
640          * For GFP_NOWAIT case, the page may be pre-charged before calling
641          * add_to_page_cache(). (See shmem.c) check it here and avoid to call
642          * charge twice. (It works but has to pay a bit larger cost.)
643          */
644         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT)) {
645                 struct page_cgroup *pc;
646
647                 lock_page_cgroup(page);
648                 pc = page_get_page_cgroup(page);
649                 if (pc) {
650                         VM_BUG_ON(pc->page != page);
651                         VM_BUG_ON(!pc->mem_cgroup);
652                         unlock_page_cgroup(page);
653                         return 0;
654                 }
655                 unlock_page_cgroup(page);
656         }
657
658         if (unlikely(!mm))
659                 mm = &init_mm;
660
661         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
662                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE, NULL);
663 }
664
665 /*
666  * uncharge if !page_mapped(page)
667  */
668 static void
669 __mem_cgroup_uncharge_common(struct page *page, enum charge_type ctype)
670 {
671         struct page_cgroup *pc;
672         struct mem_cgroup *mem;
673         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
674         unsigned long flags;
675
676         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
677                 return;
678
679         /*
680          * Check if our page_cgroup is valid
681          */
682         lock_page_cgroup(page);
683         pc = page_get_page_cgroup(page);
684         if (unlikely(!pc))
685                 goto unlock;
686
687         VM_BUG_ON(pc->page != page);
688
689         if ((ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED)
690             && ((pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
691                 || page_mapped(page)))
692                 goto unlock;
693
694         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
695         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
696         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
697         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
698
699         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
700         unlock_page_cgroup(page);
701
702         mem = pc->mem_cgroup;
703         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
704         css_put(&mem->css);
705
706         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
707         return;
708 unlock:
709         unlock_page_cgroup(page);
710 }
711
712 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
713 {
714         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
715 }
716
717 void mem_cgroup_uncharge_cache_page(struct page *page)
718 {
719         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
720         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
721 }
722
723 /*
724  * Before starting migration, account against new page.
725  */
726 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page, struct page *newpage)
727 {
728         struct page_cgroup *pc;
729         struct mem_cgroup *mem = NULL;
730         enum charge_type ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED;
731         int ret = 0;
732
733         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
734                 return 0;
735
736         lock_page_cgroup(page);
737         pc = page_get_page_cgroup(page);
738         if (pc) {
739                 mem = pc->mem_cgroup;
740                 css_get(&mem->css);
741                 if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE) {
742                         if (page_is_file_cache(page))
743                                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
744                         else
745                                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM;
746                 }
747         }
748         unlock_page_cgroup(page);
749         if (mem) {
750                 ret = mem_cgroup_charge_common(newpage, NULL, GFP_KERNEL,
751                         ctype, mem);
752                 css_put(&mem->css);
753         }
754         return ret;
755 }
756
757 /* remove redundant charge if migration failed*/
758 void mem_cgroup_end_migration(struct page *newpage)
759 {
760         /*
761          * At success, page->mapping is not NULL.
762          * special rollback care is necessary when
763          * 1. at migration failure. (newpage->mapping is cleared in this case)
764          * 2. the newpage was moved but not remapped again because the task
765          *    exits and the newpage is obsolete. In this case, the new page
766          *    may be a swapcache. So, we just call mem_cgroup_uncharge_page()
767          *    always for avoiding mess. The  page_cgroup will be removed if
768          *    unnecessary. File cache pages is still on radix-tree. Don't
769          *    care it.
770          */
771         if (!newpage->mapping)
772                 __mem_cgroup_uncharge_common(newpage,
773                                          MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
774         else if (PageAnon(newpage))
775                 mem_cgroup_uncharge_page(newpage);
776 }
777
778 /*
779  * A call to try to shrink memory usage under specified resource controller.
780  * This is typically used for page reclaiming for shmem for reducing side
781  * effect of page allocation from shmem, which is used by some mem_cgroup.
782  */
783 int mem_cgroup_shrink_usage(struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
784 {
785         struct mem_cgroup *mem;
786         int progress = 0;
787         int retry = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
788
789         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
790                 return 0;
791         if (!mm)
792                 return 0;
793
794         rcu_read_lock();
795         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
796         if (unlikely(!mem)) {
797                 rcu_read_unlock();
798                 return 0;
799         }
800         css_get(&mem->css);
801         rcu_read_unlock();
802
803         do {
804                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask);
805                 progress += res_counter_check_under_limit(&mem->res);
806         } while (!progress && --retry);
807
808         css_put(&mem->css);
809         if (!retry)
810                 return -ENOMEM;
811         return 0;
812 }
813
814 int mem_cgroup_resize_limit(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long long val)
815 {
816
817         int retry_count = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
818         int progress;
819         int ret = 0;
820
821         while (res_counter_set_limit(&memcg->res, val)) {
822                 if (signal_pending(current)) {
823                         ret = -EINTR;
824                         break;
825                 }
826                 if (!retry_count) {
827                         ret = -EBUSY;
828                         break;
829                 }
830                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, GFP_KERNEL);
831                 if (!progress)
832                         retry_count--;
833         }
834         return ret;
835 }
836
837
838 /*
839  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
840  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
841  */
842 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
843 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
844                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
845                             enum lru_list lru)
846 {
847         struct page_cgroup *pc;
848         struct page *page;
849         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
850         unsigned long flags;
851         struct list_head *list;
852
853         list = &mz->lists[lru];
854
855         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
856         while (!list_empty(list)) {
857                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
858                 page = pc->page;
859                 get_page(page);
860                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
861                 /*
862                  * Check if this page is on LRU. !LRU page can be found
863                  * if it's under page migration.
864                  */
865                 if (PageLRU(page)) {
866                         __mem_cgroup_uncharge_common(page,
867                                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
868                         put_page(page);
869                         if (--count <= 0) {
870                                 count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
871                                 cond_resched();
872                         }
873                 } else
874                         cond_resched();
875                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
876         }
877         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
878 }
879
880 /*
881  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
882  * This enables deleting this mem_cgroup.
883  */
884 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
885 {
886         int ret = -EBUSY;
887         int node, zid;
888
889         css_get(&mem->css);
890         /*
891          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
892          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
893          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
894          */
895         while (mem->res.usage > 0) {
896                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
897                         goto out;
898                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
899                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
900                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
901                                 enum lru_list l;
902                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
903                                 for_each_lru(l)
904                                         mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, l);
905                         }
906         }
907         ret = 0;
908 out:
909         css_put(&mem->css);
910         return ret;
911 }
912
913 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
914 {
915         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
916                                     cft->private);
917 }
918 /*
919  * The user of this function is...
920  * RES_LIMIT.
921  */
922 static int mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
923                             const char *buffer)
924 {
925         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_cont(cont);
926         unsigned long long val;
927         int ret;
928
929         switch (cft->private) {
930         case RES_LIMIT:
931                 /* This function does all necessary parse...reuse it */
932                 ret = res_counter_memparse_write_strategy(buffer, &val);
933                 if (!ret)
934                         ret = mem_cgroup_resize_limit(memcg, val);
935                 break;
936         default:
937                 ret = -EINVAL; /* should be BUG() ? */
938                 break;
939         }
940         return ret;
941 }
942
943 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
944 {
945         struct mem_cgroup *mem;
946
947         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
948         switch (event) {
949         case RES_MAX_USAGE:
950                 res_counter_reset_max(&mem->res);
951                 break;
952         case RES_FAILCNT:
953                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
954                 break;
955         }
956         return 0;
957 }
958
959 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
960 {
961         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
962 }
963
964 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
965         const char *msg;
966         u64 unit;
967 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
968         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
969         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
970         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT] = {"pgpgin", 1, },
971         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT] = {"pgpgout", 1, },
972 };
973
974 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
975                                  struct cgroup_map_cb *cb)
976 {
977         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
978         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
979         int i;
980
981         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
982                 s64 val;
983
984                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
985                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
986                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
987         }
988         /* showing # of active pages */
989         {
990                 unsigned long active_anon, inactive_anon;
991                 unsigned long active_file, inactive_file;
992
993                 inactive_anon = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
994                                                 LRU_INACTIVE_ANON);
995                 active_anon = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
996                                                 LRU_ACTIVE_ANON);
997                 inactive_file = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
998                                                 LRU_INACTIVE_FILE);
999                 active_file = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1000                                                 LRU_ACTIVE_FILE);
1001                 cb->fill(cb, "active_anon", (active_anon) * PAGE_SIZE);
1002                 cb->fill(cb, "inactive_anon", (inactive_anon) * PAGE_SIZE);
1003                 cb->fill(cb, "active_file", (active_file) * PAGE_SIZE);
1004                 cb->fill(cb, "inactive_file", (inactive_file) * 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         enum lru_list l;
1048         int zone, tmp = node;
1049         /*
1050          * This routine is called against possible nodes.
1051          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1052          *
1053          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1054          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1055          *       function.
1056          */
1057         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
1058                 tmp = -1;
1059         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
1060         if (!pn)
1061                 return 1;
1062
1063         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1064         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1065
1066         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1067                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1068                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1069                 for_each_lru(l)
1070                         INIT_LIST_HEAD(&mz->lists[l]);
1071         }
1072         return 0;
1073 }
1074
1075 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1076 {
1077         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1078 }
1079
1080 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
1081 {
1082         struct mem_cgroup *mem;
1083
1084         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1085                 mem = kmalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
1086         else
1087                 mem = vmalloc(sizeof(*mem));
1088
1089         if (mem)
1090                 memset(mem, 0, sizeof(*mem));
1091         return mem;
1092 }
1093
1094 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *mem)
1095 {
1096         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1097                 kfree(mem);
1098         else
1099                 vfree(mem);
1100 }
1101
1102
1103 static struct cgroup_subsys_state *
1104 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1105 {
1106         struct mem_cgroup *mem;
1107         int node;
1108
1109         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1110                 mem = &init_mem_cgroup;
1111                 page_cgroup_cache = KMEM_CACHE(page_cgroup, SLAB_PANIC);
1112         } else {
1113                 mem = mem_cgroup_alloc();
1114                 if (!mem)
1115                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1116         }
1117
1118         res_counter_init(&mem->res);
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                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1128         if (cont->parent != NULL)
1129                 mem_cgroup_free(mem);
1130         return ERR_PTR(-ENOMEM);
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                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1148
1149         mem_cgroup_free(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         /*
1175          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1176          * in effect owned by the leader
1177          */
1178         if (!thread_group_leader(p))
1179                 goto out;
1180
1181 out:
1182         mmput(mm);
1183 }
1184
1185 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1186         .name = "memory",
1187         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1188         .create = mem_cgroup_create,
1189         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1190         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1191         .populate = mem_cgroup_populate,
1192         .attach = mem_cgroup_move_task,
1193         .early_init = 0,
1194 };