CGroup API files: use cgroup map for memcontrol stats file
[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/swap.h>
30 #include <linux/spinlock.h>
31 #include <linux/fs.h>
32 #include <linux/seq_file.h>
33
34 #include <asm/uaccess.h>
35
36 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys;
37 static const int MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES = 5;
38
39 /*
40  * Statistics for memory cgroup.
41  */
42 enum mem_cgroup_stat_index {
43         /*
44          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
45          */
46         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
47         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
48
49         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
50 };
51
52 struct mem_cgroup_stat_cpu {
53         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
54 } ____cacheline_aligned_in_smp;
55
56 struct mem_cgroup_stat {
57         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
58 };
59
60 /*
61  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
62  */
63 static void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat *stat,
64                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
65 {
66         int cpu = smp_processor_id();
67         stat->cpustat[cpu].count[idx] += val;
68 }
69
70 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
71                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
72 {
73         int cpu;
74         s64 ret = 0;
75         for_each_possible_cpu(cpu)
76                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
77         return ret;
78 }
79
80 /*
81  * per-zone information in memory controller.
82  */
83
84 enum mem_cgroup_zstat_index {
85         MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE,
86         MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE,
87
88         NR_MEM_CGROUP_ZSTAT,
89 };
90
91 struct mem_cgroup_per_zone {
92         /*
93          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
94          */
95         spinlock_t              lru_lock;
96         struct list_head        active_list;
97         struct list_head        inactive_list;
98         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
99 };
100 /* Macro for accessing counter */
101 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
102
103 struct mem_cgroup_per_node {
104         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
105 };
106
107 struct mem_cgroup_lru_info {
108         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
109 };
110
111 /*
112  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
113  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
114  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
115  * to help the administrator determine what knobs to tune.
116  *
117  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
118  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
119  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
120  * a feature that will be implemented much later in the future.
121  */
122 struct mem_cgroup {
123         struct cgroup_subsys_state css;
124         /*
125          * the counter to account for memory usage
126          */
127         struct res_counter res;
128         /*
129          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
130          * per zone LRU lists.
131          */
132         struct mem_cgroup_lru_info info;
133
134         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
135         /*
136          * statistics.
137          */
138         struct mem_cgroup_stat stat;
139 };
140 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
141
142 /*
143  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
144  * lock.  We need to ensure that page->page_cgroup is at least two
145  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin).  But since
146  * bit_spin_lock doesn't actually set that lock bit in a non-debug
147  * uniprocessor kernel, we should avoid setting it here too.
148  */
149 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
150 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_DEBUG_SPINLOCK)
151 #define PAGE_CGROUP_LOCK        (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
152 #else
153 #define PAGE_CGROUP_LOCK        0x0
154 #endif
155
156 /*
157  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
158  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
159  */
160 struct page_cgroup {
161         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
162         struct page *page;
163         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
164         int ref_cnt;                    /* cached, mapped, migrating */
165         int flags;
166 };
167 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
168 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
169
170 static int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
171 {
172         return page_to_nid(pc->page);
173 }
174
175 static enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
176 {
177         return page_zonenum(pc->page);
178 }
179
180 enum charge_type {
181         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
182         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
183 };
184
185 /*
186  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
187  */
188 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
189                                         bool charge)
190 {
191         int val = (charge)? 1 : -1;
192         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
193
194         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
195         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
196                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
197         else
198                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
199 }
200
201 static struct mem_cgroup_per_zone *
202 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
203 {
204         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
205 }
206
207 static struct mem_cgroup_per_zone *
208 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
209 {
210         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
211         int nid = page_cgroup_nid(pc);
212         int zid = page_cgroup_zid(pc);
213
214         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
215 }
216
217 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
218                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
219 {
220         int nid, zid;
221         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
222         u64 total = 0;
223
224         for_each_online_node(nid)
225                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
226                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
227                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
228                 }
229         return total;
230 }
231
232 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
233 {
234         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
235                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
236                                 css);
237 }
238
239 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
240 {
241         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
242                                 struct mem_cgroup, css);
243 }
244
245 void mm_init_cgroup(struct mm_struct *mm, struct task_struct *p)
246 {
247         struct mem_cgroup *mem;
248
249         mem = mem_cgroup_from_task(p);
250         css_get(&mem->css);
251         mm->mem_cgroup = mem;
252 }
253
254 void mm_free_cgroup(struct mm_struct *mm)
255 {
256         css_put(&mm->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 page_cgroup *pc)
291 {
292         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
293         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
294
295         if (from)
296                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
297         else
298                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
299
300         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
301         list_del_init(&pc->lru);
302 }
303
304 static void __mem_cgroup_add_list(struct page_cgroup *pc)
305 {
306         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
307         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
308
309         if (!to) {
310                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
311                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
312         } else {
313                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
314                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
315         }
316         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
317 }
318
319 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
320 {
321         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
322         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
323
324         if (from)
325                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
326         else
327                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
328
329         if (active) {
330                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
331                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
332                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
333         } else {
334                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
335                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
336                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
337         }
338 }
339
340 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
341 {
342         int ret;
343
344         task_lock(task);
345         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
346         task_unlock(task);
347         return ret;
348 }
349
350 /*
351  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
352  */
353 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, bool active)
354 {
355         struct page_cgroup *pc;
356         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
357         unsigned long flags;
358
359         /*
360          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
361          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
362          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
363          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
364          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
365          */
366         if (!try_lock_page_cgroup(page))
367                 return;
368
369         pc = page_get_page_cgroup(page);
370         if (pc) {
371                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
372                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
373                 __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
374                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
375         }
376         unlock_page_cgroup(page);
377 }
378
379 /*
380  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
381  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
382  */
383 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
384 {
385         long total, rss;
386
387         /*
388          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
389          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
390          */
391         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
392         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
393         return (int)((rss * 100L) / total);
394 }
395
396 /*
397  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
398  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
399  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
400  * zone's global lru imbalance.
401  */
402 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
403 {
404         unsigned long active, inactive;
405         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
406         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
407         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
408         return (long) (active / (inactive + 1));
409 }
410
411 /*
412  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
413  */
414 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
415 {
416         return mem->prev_priority;
417 }
418
419 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
420 {
421         if (priority < mem->prev_priority)
422                 mem->prev_priority = priority;
423 }
424
425 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
426 {
427         mem->prev_priority = priority;
428 }
429
430 /*
431  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
432  * See also vmscan.c
433  *
434  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
435  * (see include/linux/mmzone.h)
436  */
437
438 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
439                                    struct zone *zone, int priority)
440 {
441         long nr_active;
442         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
443         int zid = zone_idx(zone);
444         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
445
446         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
447         return (nr_active >> priority);
448 }
449
450 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
451                                         struct zone *zone, int priority)
452 {
453         long nr_inactive;
454         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
455         int zid = zone_idx(zone);
456         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
457
458         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
459         return (nr_inactive >> priority);
460 }
461
462 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
463                                         struct list_head *dst,
464                                         unsigned long *scanned, int order,
465                                         int mode, struct zone *z,
466                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
467                                         int active)
468 {
469         unsigned long nr_taken = 0;
470         struct page *page;
471         unsigned long scan;
472         LIST_HEAD(pc_list);
473         struct list_head *src;
474         struct page_cgroup *pc, *tmp;
475         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
476         int zid = zone_idx(z);
477         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
478
479         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
480         if (active)
481                 src = &mz->active_list;
482         else
483                 src = &mz->inactive_list;
484
485
486         spin_lock(&mz->lru_lock);
487         scan = 0;
488         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
489                 if (scan >= nr_to_scan)
490                         break;
491                 page = pc->page;
492
493                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
494                         continue;
495
496                 if (PageActive(page) && !active) {
497                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
498                         continue;
499                 }
500                 if (!PageActive(page) && active) {
501                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
502                         continue;
503                 }
504
505                 scan++;
506                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
507
508                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
509                         list_move(&page->lru, dst);
510                         nr_taken++;
511                 }
512         }
513
514         list_splice(&pc_list, src);
515         spin_unlock(&mz->lru_lock);
516
517         *scanned = scan;
518         return nr_taken;
519 }
520
521 /*
522  * Charge the memory controller for page usage.
523  * Return
524  * 0 if the charge was successful
525  * < 0 if the cgroup is over its limit
526  */
527 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
528                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
529 {
530         struct mem_cgroup *mem;
531         struct page_cgroup *pc;
532         unsigned long flags;
533         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
534         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
535
536         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
537                 return 0;
538
539         /*
540          * Should page_cgroup's go to their own slab?
541          * One could optimize the performance of the charging routine
542          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
543          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
544          * with it
545          */
546 retry:
547         lock_page_cgroup(page);
548         pc = page_get_page_cgroup(page);
549         /*
550          * The page_cgroup exists and
551          * the page has already been accounted.
552          */
553         if (pc) {
554                 VM_BUG_ON(pc->page != page);
555                 VM_BUG_ON(pc->ref_cnt <= 0);
556
557                 pc->ref_cnt++;
558                 unlock_page_cgroup(page);
559                 goto done;
560         }
561         unlock_page_cgroup(page);
562
563         pc = kzalloc(sizeof(struct page_cgroup), gfp_mask);
564         if (pc == NULL)
565                 goto err;
566
567         /*
568          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
569          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
570          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
571          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
572          */
573         if (!mm)
574                 mm = &init_mm;
575
576         rcu_read_lock();
577         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
578         /*
579          * For every charge from the cgroup, increment reference count
580          */
581         css_get(&mem->css);
582         rcu_read_unlock();
583
584         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
585                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
586                         goto out;
587
588                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
589                         continue;
590
591                 /*
592                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
593                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
594                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
595                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
596                  * current usage of the cgroup before giving up
597                  */
598                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
599                         continue;
600
601                 if (!nr_retries--) {
602                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
603                         goto out;
604                 }
605                 congestion_wait(WRITE, HZ/10);
606         }
607
608         pc->ref_cnt = 1;
609         pc->mem_cgroup = mem;
610         pc->page = page;
611         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
612         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
613                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
614
615         lock_page_cgroup(page);
616         if (page_get_page_cgroup(page)) {
617                 unlock_page_cgroup(page);
618                 /*
619                  * Another charge has been added to this page already.
620                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
621                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
622                  */
623                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
624                 css_put(&mem->css);
625                 kfree(pc);
626                 goto retry;
627         }
628         page_assign_page_cgroup(page, pc);
629
630         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
631         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
632         __mem_cgroup_add_list(pc);
633         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
634
635         unlock_page_cgroup(page);
636 done:
637         return 0;
638 out:
639         css_put(&mem->css);
640         kfree(pc);
641 err:
642         return -ENOMEM;
643 }
644
645 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
646 {
647         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
648                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
649 }
650
651 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
652                                 gfp_t gfp_mask)
653 {
654         if (!mm)
655                 mm = &init_mm;
656         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
657                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
658 }
659
660 /*
661  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
662  * uncharge.
663  */
664 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
665 {
666         struct page_cgroup *pc;
667         struct mem_cgroup *mem;
668         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
669         unsigned long flags;
670
671         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
672                 return;
673
674         /*
675          * Check if our page_cgroup is valid
676          */
677         lock_page_cgroup(page);
678         pc = page_get_page_cgroup(page);
679         if (!pc)
680                 goto unlock;
681
682         VM_BUG_ON(pc->page != page);
683         VM_BUG_ON(pc->ref_cnt <= 0);
684
685         if (--(pc->ref_cnt) == 0) {
686                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
687                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
688                 __mem_cgroup_remove_list(pc);
689                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
690
691                 page_assign_page_cgroup(page, NULL);
692                 unlock_page_cgroup(page);
693
694                 mem = pc->mem_cgroup;
695                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
696                 css_put(&mem->css);
697
698                 kfree(pc);
699                 return;
700         }
701
702 unlock:
703         unlock_page_cgroup(page);
704 }
705
706 /*
707  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
708  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
709  */
710 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
711 {
712         struct page_cgroup *pc;
713
714         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
715                 return 0;
716
717         lock_page_cgroup(page);
718         pc = page_get_page_cgroup(page);
719         if (pc)
720                 pc->ref_cnt++;
721         unlock_page_cgroup(page);
722         return pc != NULL;
723 }
724
725 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
726 {
727         mem_cgroup_uncharge_page(page);
728 }
729
730 /*
731  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and PG_locked.
732  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
733  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
734  */
735 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
736 {
737         struct page_cgroup *pc;
738         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
739         unsigned long flags;
740
741         lock_page_cgroup(page);
742         pc = page_get_page_cgroup(page);
743         if (!pc) {
744                 unlock_page_cgroup(page);
745                 return;
746         }
747
748         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
749         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
750         __mem_cgroup_remove_list(pc);
751         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
752
753         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
754         unlock_page_cgroup(page);
755
756         pc->page = newpage;
757         lock_page_cgroup(newpage);
758         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
759
760         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
761         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
762         __mem_cgroup_add_list(pc);
763         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
764
765         unlock_page_cgroup(newpage);
766 }
767
768 /*
769  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
770  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
771  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
772  */
773 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
774 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
775                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
776                             int active)
777 {
778         struct page_cgroup *pc;
779         struct page *page;
780         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
781         unsigned long flags;
782         struct list_head *list;
783
784         if (active)
785                 list = &mz->active_list;
786         else
787                 list = &mz->inactive_list;
788
789         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
790         while (!list_empty(list)) {
791                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
792                 page = pc->page;
793                 get_page(page);
794                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
795                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
796                 put_page(page);
797                 if (--count <= 0) {
798                         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
799                         cond_resched();
800                 }
801                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
802         }
803         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
804 }
805
806 /*
807  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
808  * This enables deleting this mem_cgroup.
809  */
810 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
811 {
812         int ret = -EBUSY;
813         int node, zid;
814
815         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
816                 return 0;
817
818         css_get(&mem->css);
819         /*
820          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
821          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
822          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
823          */
824         while (mem->res.usage > 0) {
825                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
826                         goto out;
827                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
828                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
829                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
830                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
831                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
832                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
833                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
834                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
835                         }
836         }
837         ret = 0;
838 out:
839         css_put(&mem->css);
840         return ret;
841 }
842
843 static int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
844 {
845         *tmp = memparse(buf, &buf);
846         if (*buf != '\0')
847                 return -EINVAL;
848
849         /*
850          * Round up the value to the closest page size
851          */
852         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
853         return 0;
854 }
855
856 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
857 {
858         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
859                                     cft->private);
860 }
861
862 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
863                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
864                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
865 {
866         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
867                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
868                                 mem_cgroup_write_strategy);
869 }
870
871 static ssize_t mem_force_empty_write(struct cgroup *cont,
872                                 struct cftype *cft, struct file *file,
873                                 const char __user *userbuf,
874                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
875 {
876         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
877         int ret = mem_cgroup_force_empty(mem);
878         if (!ret)
879                 ret = nbytes;
880         return ret;
881 }
882
883 /*
884  * Note: This should be removed if cgroup supports write-only file.
885  */
886 static ssize_t mem_force_empty_read(struct cgroup *cont,
887                                 struct cftype *cft,
888                                 struct file *file, char __user *userbuf,
889                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
890 {
891         return -EINVAL;
892 }
893
894 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
895         const char *msg;
896         u64 unit;
897 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
898         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
899         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
900 };
901
902 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
903                                  struct cgroup_map_cb *cb)
904 {
905         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
906         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
907         int i;
908
909         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
910                 s64 val;
911
912                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
913                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
914                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
915         }
916         /* showing # of active pages */
917         {
918                 unsigned long active, inactive;
919
920                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
921                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
922                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
923                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
924                 cb->fill(cb, "active", (active) * PAGE_SIZE);
925                 cb->fill(cb, "inactive", (inactive) * PAGE_SIZE);
926         }
927         return 0;
928 }
929
930 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
931         {
932                 .name = "usage_in_bytes",
933                 .private = RES_USAGE,
934                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
935         },
936         {
937                 .name = "limit_in_bytes",
938                 .private = RES_LIMIT,
939                 .write = mem_cgroup_write,
940                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
941         },
942         {
943                 .name = "failcnt",
944                 .private = RES_FAILCNT,
945                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
946         },
947         {
948                 .name = "force_empty",
949                 .write = mem_force_empty_write,
950                 .read = mem_force_empty_read,
951         },
952         {
953                 .name = "stat",
954                 .read_map = mem_control_stat_show,
955         },
956 };
957
958 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
959 {
960         struct mem_cgroup_per_node *pn;
961         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
962         int zone, tmp = node;
963         /*
964          * This routine is called against possible nodes.
965          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
966          *
967          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
968          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
969          *       function.
970          */
971         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
972                 tmp = -1;
973         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
974         if (!pn)
975                 return 1;
976
977         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
978         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
979
980         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
981                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
982                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
983                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
984                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
985         }
986         return 0;
987 }
988
989 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
990 {
991         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
992 }
993
994 static struct cgroup_subsys_state *
995 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
996 {
997         struct mem_cgroup *mem;
998         int node;
999
1000         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1001                 mem = &init_mem_cgroup;
1002                 init_mm.mem_cgroup = mem;
1003         } else
1004                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
1005
1006         if (mem == NULL)
1007                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1008
1009         res_counter_init(&mem->res);
1010
1011         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1012
1013         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1014                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1015                         goto free_out;
1016
1017         return &mem->css;
1018 free_out:
1019         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1020                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1021         if (cont->parent != NULL)
1022                 kfree(mem);
1023         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1024 }
1025
1026 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1027                                         struct cgroup *cont)
1028 {
1029         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1030         mem_cgroup_force_empty(mem);
1031 }
1032
1033 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1034                                 struct cgroup *cont)
1035 {
1036         int node;
1037         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1038
1039         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1040                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1041
1042         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1043 }
1044
1045 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1046                                 struct cgroup *cont)
1047 {
1048         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1049                 return 0;
1050         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1051                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1052 }
1053
1054 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1055                                 struct cgroup *cont,
1056                                 struct cgroup *old_cont,
1057                                 struct task_struct *p)
1058 {
1059         struct mm_struct *mm;
1060         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1061
1062         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1063                 return;
1064
1065         mm = get_task_mm(p);
1066         if (mm == NULL)
1067                 return;
1068
1069         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1070         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1071
1072         if (mem == old_mem)
1073                 goto out;
1074
1075         /*
1076          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1077          * in effect owned by the leader
1078          */
1079         if (!thread_group_leader(p))
1080                 goto out;
1081
1082         css_get(&mem->css);
1083         rcu_assign_pointer(mm->mem_cgroup, mem);
1084         css_put(&old_mem->css);
1085
1086 out:
1087         mmput(mm);
1088 }
1089
1090 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1091         .name = "memory",
1092         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1093         .create = mem_cgroup_create,
1094         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1095         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1096         .populate = mem_cgroup_populate,
1097         .attach = mem_cgroup_move_task,
1098         .early_init = 0,
1099 };