KVM: x86 emulator: Add cmp al, imm and cmp ax, imm instructions (ocodes 3c, 3d)
[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         /*
254          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
255          * if it races with swapoff, page migration, etc.
256          * So this can be called with p == NULL.
257          */
258         if (unlikely(!p))
259                 return NULL;
260
261         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
262                                 struct mem_cgroup, css);
263 }
264
265 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
266 {
267         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
268 }
269
270 static void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
271 {
272         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
273         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | PAGE_CGROUP_LOCK);
274 }
275
276 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
277 {
278         return (struct page_cgroup *) (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
279 }
280
281 static void lock_page_cgroup(struct page *page)
282 {
283         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
284 }
285
286 static int try_lock_page_cgroup(struct page *page)
287 {
288         return bit_spin_trylock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
289 }
290
291 static void unlock_page_cgroup(struct page *page)
292 {
293         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
294 }
295
296 static void __mem_cgroup_remove_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
297                         struct page_cgroup *pc)
298 {
299         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
300
301         if (from)
302                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
303         else
304                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
305
306         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
307         list_del(&pc->lru);
308 }
309
310 static void __mem_cgroup_add_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
311                                 struct page_cgroup *pc)
312 {
313         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
314
315         if (!to) {
316                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
317                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
318         } else {
319                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
320                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
321         }
322         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
323 }
324
325 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
326 {
327         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
328         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
329
330         if (from)
331                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
332         else
333                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
334
335         if (active) {
336                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
337                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
338                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
339         } else {
340                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
341                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
342                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
343         }
344 }
345
346 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
347 {
348         int ret;
349
350         task_lock(task);
351         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
352         task_unlock(task);
353         return ret;
354 }
355
356 /*
357  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
358  */
359 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, bool active)
360 {
361         struct page_cgroup *pc;
362         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
363         unsigned long flags;
364
365         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
366                 return;
367
368         /*
369          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
370          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
371          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
372          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
373          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
374          */
375         if (!try_lock_page_cgroup(page))
376                 return;
377
378         pc = page_get_page_cgroup(page);
379         if (pc) {
380                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
381                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
382                 __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
383                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
384         }
385         unlock_page_cgroup(page);
386 }
387
388 /*
389  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
390  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
391  */
392 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
393 {
394         long total, rss;
395
396         /*
397          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
398          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
399          */
400         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
401         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
402         return (int)((rss * 100L) / total);
403 }
404
405 /*
406  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
407  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
408  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
409  * zone's global lru imbalance.
410  */
411 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
412 {
413         unsigned long active, inactive;
414         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
415         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
416         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
417         return (long) (active / (inactive + 1));
418 }
419
420 /*
421  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
422  */
423 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
424 {
425         return mem->prev_priority;
426 }
427
428 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
429 {
430         if (priority < mem->prev_priority)
431                 mem->prev_priority = priority;
432 }
433
434 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
435 {
436         mem->prev_priority = priority;
437 }
438
439 /*
440  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
441  * See also vmscan.c
442  *
443  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
444  * (see include/linux/mmzone.h)
445  */
446
447 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
448                                    struct zone *zone, int priority)
449 {
450         long nr_active;
451         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
452         int zid = zone_idx(zone);
453         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
454
455         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
456         return (nr_active >> priority);
457 }
458
459 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
460                                         struct zone *zone, int priority)
461 {
462         long nr_inactive;
463         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
464         int zid = zone_idx(zone);
465         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
466
467         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
468         return (nr_inactive >> priority);
469 }
470
471 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
472                                         struct list_head *dst,
473                                         unsigned long *scanned, int order,
474                                         int mode, struct zone *z,
475                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
476                                         int active)
477 {
478         unsigned long nr_taken = 0;
479         struct page *page;
480         unsigned long scan;
481         LIST_HEAD(pc_list);
482         struct list_head *src;
483         struct page_cgroup *pc, *tmp;
484         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
485         int zid = zone_idx(z);
486         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
487
488         BUG_ON(!mem_cont);
489         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
490         if (active)
491                 src = &mz->active_list;
492         else
493                 src = &mz->inactive_list;
494
495
496         spin_lock(&mz->lru_lock);
497         scan = 0;
498         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
499                 if (scan >= nr_to_scan)
500                         break;
501                 page = pc->page;
502
503                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
504                         continue;
505
506                 if (PageActive(page) && !active) {
507                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
508                         continue;
509                 }
510                 if (!PageActive(page) && active) {
511                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
512                         continue;
513                 }
514
515                 scan++;
516                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
517
518                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
519                         list_move(&page->lru, dst);
520                         nr_taken++;
521                 }
522         }
523
524         list_splice(&pc_list, src);
525         spin_unlock(&mz->lru_lock);
526
527         *scanned = scan;
528         return nr_taken;
529 }
530
531 /*
532  * Charge the memory controller for page usage.
533  * Return
534  * 0 if the charge was successful
535  * < 0 if the cgroup is over its limit
536  */
537 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
538                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype,
539                                 struct mem_cgroup *memcg)
540 {
541         struct mem_cgroup *mem;
542         struct page_cgroup *pc;
543         unsigned long flags;
544         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
545         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
546
547         pc = kmem_cache_alloc(page_cgroup_cache, gfp_mask);
548         if (unlikely(pc == NULL))
549                 goto err;
550
551         /*
552          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
553          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
554          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
555          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
556          */
557         if (likely(!memcg)) {
558                 rcu_read_lock();
559                 mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
560                 if (unlikely(!mem)) {
561                         rcu_read_unlock();
562                         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
563                         return 0;
564                 }
565                 /*
566                  * For every charge from the cgroup, increment reference count
567                  */
568                 css_get(&mem->css);
569                 rcu_read_unlock();
570         } else {
571                 mem = memcg;
572                 css_get(&memcg->css);
573         }
574
575         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
576                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
577                         goto out;
578
579                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
580                         continue;
581
582                 /*
583                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
584                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
585                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
586                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
587                  * current usage of the cgroup before giving up
588                  */
589                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
590                         continue;
591
592                 if (!nr_retries--) {
593                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
594                         goto out;
595                 }
596         }
597
598         pc->mem_cgroup = mem;
599         pc->page = page;
600         /*
601          * If a page is accounted as a page cache, insert to inactive list.
602          * If anon, insert to active list.
603          */
604         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
605                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
606         else
607                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
608
609         lock_page_cgroup(page);
610         if (unlikely(page_get_page_cgroup(page))) {
611                 unlock_page_cgroup(page);
612                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
613                 css_put(&mem->css);
614                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
615                 goto done;
616         }
617         page_assign_page_cgroup(page, pc);
618
619         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
620         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
621         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
622         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
623
624         unlock_page_cgroup(page);
625 done:
626         return 0;
627 out:
628         css_put(&mem->css);
629         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
630 err:
631         return -ENOMEM;
632 }
633
634 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
635 {
636         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
637                 return 0;
638
639         /*
640          * If already mapped, we don't have to account.
641          * If page cache, page->mapping has address_space.
642          * But page->mapping may have out-of-use anon_vma pointer,
643          * detecit it by PageAnon() check. newly-mapped-anon's page->mapping
644          * is NULL.
645          */
646         if (page_mapped(page) || (page->mapping && !PageAnon(page)))
647                 return 0;
648         if (unlikely(!mm))
649                 mm = &init_mm;
650         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
651                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED, NULL);
652 }
653
654 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
655                                 gfp_t gfp_mask)
656 {
657         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
658                 return 0;
659
660         /*
661          * Corner case handling. This is called from add_to_page_cache()
662          * in usual. But some FS (shmem) precharges this page before calling it
663          * and call add_to_page_cache() with GFP_NOWAIT.
664          *
665          * For GFP_NOWAIT case, the page may be pre-charged before calling
666          * add_to_page_cache(). (See shmem.c) check it here and avoid to call
667          * charge twice. (It works but has to pay a bit larger cost.)
668          */
669         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT)) {
670                 struct page_cgroup *pc;
671
672                 lock_page_cgroup(page);
673                 pc = page_get_page_cgroup(page);
674                 if (pc) {
675                         VM_BUG_ON(pc->page != page);
676                         VM_BUG_ON(!pc->mem_cgroup);
677                         unlock_page_cgroup(page);
678                         return 0;
679                 }
680                 unlock_page_cgroup(page);
681         }
682
683         if (unlikely(!mm))
684                 mm = &init_mm;
685
686         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
687                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE, NULL);
688 }
689
690 /*
691  * uncharge if !page_mapped(page)
692  */
693 static void
694 __mem_cgroup_uncharge_common(struct page *page, enum charge_type ctype)
695 {
696         struct page_cgroup *pc;
697         struct mem_cgroup *mem;
698         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
699         unsigned long flags;
700
701         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
702                 return;
703
704         /*
705          * Check if our page_cgroup is valid
706          */
707         lock_page_cgroup(page);
708         pc = page_get_page_cgroup(page);
709         if (unlikely(!pc))
710                 goto unlock;
711
712         VM_BUG_ON(pc->page != page);
713
714         if ((ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED)
715             && ((pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
716                 || page_mapped(page)))
717                 goto unlock;
718
719         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
720         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
721         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
722         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
723
724         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
725         unlock_page_cgroup(page);
726
727         mem = pc->mem_cgroup;
728         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
729         css_put(&mem->css);
730
731         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
732         return;
733 unlock:
734         unlock_page_cgroup(page);
735 }
736
737 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
738 {
739         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
740 }
741
742 void mem_cgroup_uncharge_cache_page(struct page *page)
743 {
744         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
745         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
746 }
747
748 /*
749  * Before starting migration, account against new page.
750  */
751 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page, struct page *newpage)
752 {
753         struct page_cgroup *pc;
754         struct mem_cgroup *mem = NULL;
755         enum charge_type ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED;
756         int ret = 0;
757
758         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
759                 return 0;
760
761         lock_page_cgroup(page);
762         pc = page_get_page_cgroup(page);
763         if (pc) {
764                 mem = pc->mem_cgroup;
765                 css_get(&mem->css);
766                 if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
767                         ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
768         }
769         unlock_page_cgroup(page);
770         if (mem) {
771                 ret = mem_cgroup_charge_common(newpage, NULL, GFP_KERNEL,
772                         ctype, mem);
773                 css_put(&mem->css);
774         }
775         return ret;
776 }
777
778 /* remove redundant charge if migration failed*/
779 void mem_cgroup_end_migration(struct page *newpage)
780 {
781         /*
782          * At success, page->mapping is not NULL.
783          * special rollback care is necessary when
784          * 1. at migration failure. (newpage->mapping is cleared in this case)
785          * 2. the newpage was moved but not remapped again because the task
786          *    exits and the newpage is obsolete. In this case, the new page
787          *    may be a swapcache. So, we just call mem_cgroup_uncharge_page()
788          *    always for avoiding mess. The  page_cgroup will be removed if
789          *    unnecessary. File cache pages is still on radix-tree. Don't
790          *    care it.
791          */
792         if (!newpage->mapping)
793                 __mem_cgroup_uncharge_common(newpage,
794                                          MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
795         else if (PageAnon(newpage))
796                 mem_cgroup_uncharge_page(newpage);
797 }
798
799 /*
800  * A call to try to shrink memory usage under specified resource controller.
801  * This is typically used for page reclaiming for shmem for reducing side
802  * effect of page allocation from shmem, which is used by some mem_cgroup.
803  */
804 int mem_cgroup_shrink_usage(struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
805 {
806         struct mem_cgroup *mem;
807         int progress = 0;
808         int retry = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
809
810         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
811                 return 0;
812         if (!mm)
813                 return 0;
814
815         rcu_read_lock();
816         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
817         if (unlikely(!mem)) {
818                 rcu_read_unlock();
819                 return 0;
820         }
821         css_get(&mem->css);
822         rcu_read_unlock();
823
824         do {
825                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask);
826                 progress += res_counter_check_under_limit(&mem->res);
827         } while (!progress && --retry);
828
829         css_put(&mem->css);
830         if (!retry)
831                 return -ENOMEM;
832         return 0;
833 }
834
835 int mem_cgroup_resize_limit(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long long val)
836 {
837
838         int retry_count = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
839         int progress;
840         int ret = 0;
841
842         while (res_counter_set_limit(&memcg->res, val)) {
843                 if (signal_pending(current)) {
844                         ret = -EINTR;
845                         break;
846                 }
847                 if (!retry_count) {
848                         ret = -EBUSY;
849                         break;
850                 }
851                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, GFP_KERNEL);
852                 if (!progress)
853                         retry_count--;
854         }
855         return ret;
856 }
857
858
859 /*
860  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
861  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
862  */
863 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
864 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
865                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
866                             int active)
867 {
868         struct page_cgroup *pc;
869         struct page *page;
870         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
871         unsigned long flags;
872         struct list_head *list;
873
874         if (active)
875                 list = &mz->active_list;
876         else
877                 list = &mz->inactive_list;
878
879         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
880         while (!list_empty(list)) {
881                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
882                 page = pc->page;
883                 get_page(page);
884                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
885                 /*
886                  * Check if this page is on LRU. !LRU page can be found
887                  * if it's under page migration.
888                  */
889                 if (PageLRU(page)) {
890                         __mem_cgroup_uncharge_common(page,
891                                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
892                         put_page(page);
893                         if (--count <= 0) {
894                                 count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
895                                 cond_resched();
896                         }
897                 } else
898                         cond_resched();
899                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
900         }
901         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
902 }
903
904 /*
905  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
906  * This enables deleting this mem_cgroup.
907  */
908 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
909 {
910         int ret = -EBUSY;
911         int node, zid;
912
913         css_get(&mem->css);
914         /*
915          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
916          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
917          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
918          */
919         while (mem->res.usage > 0) {
920                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
921                         goto out;
922                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
923                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
924                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
925                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
926                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
927                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
928                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
929                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
930                         }
931         }
932         ret = 0;
933 out:
934         css_put(&mem->css);
935         return ret;
936 }
937
938 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
939 {
940         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
941                                     cft->private);
942 }
943 /*
944  * The user of this function is...
945  * RES_LIMIT.
946  */
947 static int mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
948                             const char *buffer)
949 {
950         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_cont(cont);
951         unsigned long long val;
952         int ret;
953
954         switch (cft->private) {
955         case RES_LIMIT:
956                 /* This function does all necessary parse...reuse it */
957                 ret = res_counter_memparse_write_strategy(buffer, &val);
958                 if (!ret)
959                         ret = mem_cgroup_resize_limit(memcg, val);
960                 break;
961         default:
962                 ret = -EINVAL; /* should be BUG() ? */
963                 break;
964         }
965         return ret;
966 }
967
968 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
969 {
970         struct mem_cgroup *mem;
971
972         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
973         switch (event) {
974         case RES_MAX_USAGE:
975                 res_counter_reset_max(&mem->res);
976                 break;
977         case RES_FAILCNT:
978                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
979                 break;
980         }
981         return 0;
982 }
983
984 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
985 {
986         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
987 }
988
989 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
990         const char *msg;
991         u64 unit;
992 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
993         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
994         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
995         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT] = {"pgpgin", 1, },
996         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT] = {"pgpgout", 1, },
997 };
998
999 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
1000                                  struct cgroup_map_cb *cb)
1001 {
1002         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
1003         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
1004         int i;
1005
1006         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
1007                 s64 val;
1008
1009                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
1010                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
1011                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
1012         }
1013         /* showing # of active pages */
1014         {
1015                 unsigned long active, inactive;
1016
1017                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1018                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
1019                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1020                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
1021                 cb->fill(cb, "active", (active) * PAGE_SIZE);
1022                 cb->fill(cb, "inactive", (inactive) * PAGE_SIZE);
1023         }
1024         return 0;
1025 }
1026
1027 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1028         {
1029                 .name = "usage_in_bytes",
1030                 .private = RES_USAGE,
1031                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1032         },
1033         {
1034                 .name = "max_usage_in_bytes",
1035                 .private = RES_MAX_USAGE,
1036                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1037                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1038         },
1039         {
1040                 .name = "limit_in_bytes",
1041                 .private = RES_LIMIT,
1042                 .write_string = mem_cgroup_write,
1043                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1044         },
1045         {
1046                 .name = "failcnt",
1047                 .private = RES_FAILCNT,
1048                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1049                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1050         },
1051         {
1052                 .name = "force_empty",
1053                 .trigger = mem_force_empty_write,
1054         },
1055         {
1056                 .name = "stat",
1057                 .read_map = mem_control_stat_show,
1058         },
1059 };
1060
1061 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1062 {
1063         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1064         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1065         int zone, tmp = node;
1066         /*
1067          * This routine is called against possible nodes.
1068          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1069          *
1070          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1071          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1072          *       function.
1073          */
1074         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
1075                 tmp = -1;
1076         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
1077         if (!pn)
1078                 return 1;
1079
1080         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1081         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1082
1083         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1084                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1085                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
1086                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
1087                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1088         }
1089         return 0;
1090 }
1091
1092 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1093 {
1094         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1095 }
1096
1097 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
1098 {
1099         struct mem_cgroup *mem;
1100
1101         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1102                 mem = kmalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
1103         else
1104                 mem = vmalloc(sizeof(*mem));
1105
1106         if (mem)
1107                 memset(mem, 0, sizeof(*mem));
1108         return mem;
1109 }
1110
1111 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *mem)
1112 {
1113         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1114                 kfree(mem);
1115         else
1116                 vfree(mem);
1117 }
1118
1119
1120 static struct cgroup_subsys_state *
1121 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1122 {
1123         struct mem_cgroup *mem;
1124         int node;
1125
1126         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1127                 mem = &init_mem_cgroup;
1128                 page_cgroup_cache = KMEM_CACHE(page_cgroup, SLAB_PANIC);
1129         } else {
1130                 mem = mem_cgroup_alloc();
1131                 if (!mem)
1132                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1133         }
1134
1135         res_counter_init(&mem->res);
1136
1137         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1138                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1139                         goto free_out;
1140
1141         return &mem->css;
1142 free_out:
1143         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1144                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1145         if (cont->parent != NULL)
1146                 mem_cgroup_free(mem);
1147         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1148 }
1149
1150 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1151                                         struct cgroup *cont)
1152 {
1153         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1154         mem_cgroup_force_empty(mem);
1155 }
1156
1157 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1158                                 struct cgroup *cont)
1159 {
1160         int node;
1161         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1162
1163         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1164                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1165
1166         mem_cgroup_free(mem_cgroup_from_cont(cont));
1167 }
1168
1169 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1170                                 struct cgroup *cont)
1171 {
1172         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1173                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1174 }
1175
1176 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1177                                 struct cgroup *cont,
1178                                 struct cgroup *old_cont,
1179                                 struct task_struct *p)
1180 {
1181         struct mm_struct *mm;
1182         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1183
1184         mm = get_task_mm(p);
1185         if (mm == NULL)
1186                 return;
1187
1188         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1189         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1190
1191         /*
1192          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1193          * in effect owned by the leader
1194          */
1195         if (!thread_group_leader(p))
1196                 goto out;
1197
1198 out:
1199         mmput(mm);
1200 }
1201
1202 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1203         .name = "memory",
1204         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1205         .create = mem_cgroup_create,
1206         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1207         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1208         .populate = mem_cgroup_populate,
1209         .attach = mem_cgroup_move_task,
1210         .early_init = 0,
1211 };