5c2c702af6172e34bced06b2d5693ce2d461b000
[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
141 /*
142  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
143  * lock. We need to ensure that page->page_cgroup is atleast two
144  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin)
145  */
146 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
147 #define PAGE_CGROUP_LOCK                (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
148
149 /*
150  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
151  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
152  */
153 struct page_cgroup {
154         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
155         struct page *page;
156         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
157         atomic_t ref_cnt;               /* Helpful when pages move b/w  */
158                                         /* mapped and cached states     */
159         int      flags;
160 };
161 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
162 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
163
164 static inline int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
165 {
166         return page_to_nid(pc->page);
167 }
168
169 static inline enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
170 {
171         return page_zonenum(pc->page);
172 }
173
174 enum {
175         MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC = 0,
176         MEM_CGROUP_TYPE_MAPPED,
177         MEM_CGROUP_TYPE_CACHED,
178         MEM_CGROUP_TYPE_ALL,
179         MEM_CGROUP_TYPE_MAX,
180 };
181
182 enum charge_type {
183         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
184         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
185 };
186
187
188 /*
189  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
190  */
191 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
192                                         bool charge)
193 {
194         int val = (charge)? 1 : -1;
195         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
196         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
197
198         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
199                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
200                                         MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
201         else
202                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
203 }
204
205 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
206 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
207 {
208         BUG_ON(!mem->info.nodeinfo[nid]);
209         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
210 }
211
212 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
213 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
214 {
215         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
216         int nid = page_cgroup_nid(pc);
217         int zid = page_cgroup_zid(pc);
218
219         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
220 }
221
222 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
223                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
224 {
225         int nid, zid;
226         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
227         u64 total = 0;
228
229         for_each_online_node(nid)
230                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
231                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
232                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
233                 }
234         return total;
235 }
236
237 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
238
239 static inline
240 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
241 {
242         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
243                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
244                                 css);
245 }
246
247 static inline
248 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
249 {
250         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
251                                 struct mem_cgroup, css);
252 }
253
254 void mm_init_cgroup(struct mm_struct *mm, struct task_struct *p)
255 {
256         struct mem_cgroup *mem;
257
258         mem = mem_cgroup_from_task(p);
259         css_get(&mem->css);
260         mm->mem_cgroup = mem;
261 }
262
263 void mm_free_cgroup(struct mm_struct *mm)
264 {
265         css_put(&mm->mem_cgroup->css);
266 }
267
268 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
269 {
270         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT,
271                                         &page->page_cgroup);
272 }
273
274 void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
275 {
276         int locked;
277
278         /*
279          * While resetting the page_cgroup we might not hold the
280          * page_cgroup lock. free_hot_cold_page() is an example
281          * of such a scenario
282          */
283         if (pc)
284                 VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
285         locked = (page->page_cgroup & PAGE_CGROUP_LOCK);
286         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | locked);
287 }
288
289 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
290 {
291         return (struct page_cgroup *)
292                 (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
293 }
294
295 static void __always_inline lock_page_cgroup(struct page *page)
296 {
297         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
298         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
299 }
300
301 static void __always_inline unlock_page_cgroup(struct page *page)
302 {
303         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
304 }
305
306 /*
307  * Tie new page_cgroup to struct page under lock_page_cgroup()
308  * This can fail if the page has been tied to a page_cgroup.
309  * If success, returns 0.
310  */
311 static int page_cgroup_assign_new_page_cgroup(struct page *page,
312                                                 struct page_cgroup *pc)
313 {
314         int ret = 0;
315
316         lock_page_cgroup(page);
317         if (!page_get_page_cgroup(page))
318                 page_assign_page_cgroup(page, pc);
319         else /* A page is tied to other pc. */
320                 ret = 1;
321         unlock_page_cgroup(page);
322         return ret;
323 }
324
325 /*
326  * Clear page->page_cgroup member under lock_page_cgroup().
327  * If given "pc" value is different from one page->page_cgroup,
328  * page->cgroup is not cleared.
329  * Returns a value of page->page_cgroup at lock taken.
330  * A can can detect failure of clearing by following
331  *  clear_page_cgroup(page, pc) == pc
332  */
333
334 static struct page_cgroup *clear_page_cgroup(struct page *page,
335                                                 struct page_cgroup *pc)
336 {
337         struct page_cgroup *ret;
338         /* lock and clear */
339         lock_page_cgroup(page);
340         ret = page_get_page_cgroup(page);
341         if (likely(ret == pc))
342                 page_assign_page_cgroup(page, NULL);
343         unlock_page_cgroup(page);
344         return ret;
345 }
346
347 static void __mem_cgroup_remove_list(struct page_cgroup *pc)
348 {
349         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
350         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
351
352         if (from)
353                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
354         else
355                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
356
357         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
358         list_del_init(&pc->lru);
359 }
360
361 static void __mem_cgroup_add_list(struct page_cgroup *pc)
362 {
363         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
364         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
365
366         if (!to) {
367                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
368                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
369         } else {
370                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
371                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
372         }
373         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
374 }
375
376 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
377 {
378         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
379         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
380
381         if (from)
382                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
383         else
384                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
385
386         if (active) {
387                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
388                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
389                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
390         } else {
391                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
392                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
393                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
394         }
395 }
396
397 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
398 {
399         int ret;
400
401         task_lock(task);
402         ret = task->mm && mm_cgroup(task->mm) == mem;
403         task_unlock(task);
404         return ret;
405 }
406
407 /*
408  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
409  */
410 void mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
411 {
412         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
413         unsigned long flags;
414
415         if (!pc)
416                 return;
417
418         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
419         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
420         __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
421         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
422 }
423
424 /*
425  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
426  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
427  */
428 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
429 {
430         long total, rss;
431
432         /*
433          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
434          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
435          */
436         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
437         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
438         return (int)((rss * 100L) / total);
439 }
440 /*
441  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
442  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
443  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
444  * zone's global lru imbalance.
445  */
446 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
447 {
448         unsigned long active, inactive;
449         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
450         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
451         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
452         return (long) (active / (inactive + 1));
453 }
454
455 /*
456  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
457  */
458 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
459 {
460         return mem->prev_priority;
461 }
462
463 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
464 {
465         if (priority < mem->prev_priority)
466                 mem->prev_priority = priority;
467 }
468
469 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
470 {
471         mem->prev_priority = priority;
472 }
473
474 /*
475  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
476  * See also vmscan.c
477  *
478  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
479  * (see include/linux/mmzone.h)
480  */
481
482 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
483                                    struct zone *zone, int priority)
484 {
485         long nr_active;
486         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
487         int zid = zone_idx(zone);
488         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
489
490         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
491         return (nr_active >> priority);
492 }
493
494 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
495                                         struct zone *zone, int priority)
496 {
497         long nr_inactive;
498         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
499         int zid = zone_idx(zone);
500         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
501
502         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
503
504         return (nr_inactive >> priority);
505 }
506
507 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
508                                         struct list_head *dst,
509                                         unsigned long *scanned, int order,
510                                         int mode, struct zone *z,
511                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
512                                         int active)
513 {
514         unsigned long nr_taken = 0;
515         struct page *page;
516         unsigned long scan;
517         LIST_HEAD(pc_list);
518         struct list_head *src;
519         struct page_cgroup *pc, *tmp;
520         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
521         int zid = zone_idx(z);
522         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
523
524         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
525         if (active)
526                 src = &mz->active_list;
527         else
528                 src = &mz->inactive_list;
529
530
531         spin_lock(&mz->lru_lock);
532         scan = 0;
533         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
534                 if (scan >= nr_to_scan)
535                         break;
536                 page = pc->page;
537                 VM_BUG_ON(!pc);
538
539                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
540                         continue;
541
542                 if (PageActive(page) && !active) {
543                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
544                         continue;
545                 }
546                 if (!PageActive(page) && active) {
547                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
548                         continue;
549                 }
550
551                 scan++;
552                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
553
554                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
555                         list_move(&page->lru, dst);
556                         nr_taken++;
557                 }
558         }
559
560         list_splice(&pc_list, src);
561         spin_unlock(&mz->lru_lock);
562
563         *scanned = scan;
564         return nr_taken;
565 }
566
567 /*
568  * Charge the memory controller for page usage.
569  * Return
570  * 0 if the charge was successful
571  * < 0 if the cgroup is over its limit
572  */
573 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
574                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
575 {
576         struct mem_cgroup *mem;
577         struct page_cgroup *pc;
578         unsigned long flags;
579         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
580         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
581
582         /*
583          * Should page_cgroup's go to their own slab?
584          * One could optimize the performance of the charging routine
585          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
586          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
587          * with it
588          */
589 retry:
590         if (page) {
591                 lock_page_cgroup(page);
592                 pc = page_get_page_cgroup(page);
593                 /*
594                  * The page_cgroup exists and
595                  * the page has already been accounted.
596                  */
597                 if (pc) {
598                         if (unlikely(!atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))) {
599                                 /* this page is under being uncharged ? */
600                                 unlock_page_cgroup(page);
601                                 cpu_relax();
602                                 goto retry;
603                         } else {
604                                 unlock_page_cgroup(page);
605                                 goto done;
606                         }
607                 }
608                 unlock_page_cgroup(page);
609         }
610
611         pc = kzalloc(sizeof(struct page_cgroup), gfp_mask);
612         if (pc == NULL)
613                 goto err;
614
615         /*
616          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
617          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
618          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
619          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
620          */
621         if (!mm)
622                 mm = &init_mm;
623
624         rcu_read_lock();
625         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
626         /*
627          * For every charge from the cgroup, increment reference
628          * count
629          */
630         css_get(&mem->css);
631         rcu_read_unlock();
632
633         /*
634          * If we created the page_cgroup, we should free it on exceeding
635          * the cgroup limit.
636          */
637         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
638                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
639                         goto out;
640
641                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
642                         continue;
643
644                 /*
645                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
646                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
647                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
648                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
649                  * current usage of the cgroup before giving up
650                  */
651                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
652                         continue;
653
654                 if (!nr_retries--) {
655                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
656                         goto out;
657                 }
658                 congestion_wait(WRITE, HZ/10);
659         }
660
661         atomic_set(&pc->ref_cnt, 1);
662         pc->mem_cgroup = mem;
663         pc->page = page;
664         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
665         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
666                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
667
668         if (!page || page_cgroup_assign_new_page_cgroup(page, pc)) {
669                 /*
670                  * Another charge has been added to this page already.
671                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
672                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
673                  */
674                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
675                 css_put(&mem->css);
676                 kfree(pc);
677                 if (!page)
678                         goto done;
679                 goto retry;
680         }
681
682         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
683         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
684         /* Update statistics vector */
685         __mem_cgroup_add_list(pc);
686         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
687
688 done:
689         return 0;
690 out:
691         css_put(&mem->css);
692         kfree(pc);
693 err:
694         return -ENOMEM;
695 }
696
697 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
698                         gfp_t gfp_mask)
699 {
700         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
701                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
702 }
703
704 /*
705  * See if the cached pages should be charged at all?
706  */
707 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
708                                 gfp_t gfp_mask)
709 {
710         int ret = 0;
711         if (!mm)
712                 mm = &init_mm;
713
714         ret = mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
715                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
716         return ret;
717 }
718
719 /*
720  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
721  * uncharge. This routine should be called with lock_page_cgroup held
722  */
723 void mem_cgroup_uncharge(struct page_cgroup *pc)
724 {
725         struct mem_cgroup *mem;
726         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
727         struct page *page;
728         unsigned long flags;
729
730         /*
731          * Check if our page_cgroup is valid
732          */
733         if (!pc)
734                 return;
735
736         if (atomic_dec_and_test(&pc->ref_cnt)) {
737                 page = pc->page;
738                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
739                 /*
740                  * get page->cgroup and clear it under lock.
741                  * force_empty can drop page->cgroup without checking refcnt.
742                  */
743                 unlock_page_cgroup(page);
744                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
745                         mem = pc->mem_cgroup;
746                         css_put(&mem->css);
747                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
748                         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
749                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
750                         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
751                         kfree(pc);
752                 }
753                 lock_page_cgroup(page);
754         }
755 }
756
757 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
758 {
759         lock_page_cgroup(page);
760         mem_cgroup_uncharge(page_get_page_cgroup(page));
761         unlock_page_cgroup(page);
762 }
763
764 /*
765  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
766  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
767  */
768
769 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
770 {
771         struct page_cgroup *pc;
772         int ret = 0;
773         lock_page_cgroup(page);
774         pc = page_get_page_cgroup(page);
775         if (pc && atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))
776                 ret = 1;
777         unlock_page_cgroup(page);
778         return ret;
779 }
780
781 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
782 {
783         struct page_cgroup *pc;
784
785         lock_page_cgroup(page);
786         pc = page_get_page_cgroup(page);
787         mem_cgroup_uncharge(pc);
788         unlock_page_cgroup(page);
789 }
790 /*
791  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and Pg_locked.
792  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
793  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
794  */
795
796 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
797 {
798         struct page_cgroup *pc;
799         struct mem_cgroup *mem;
800         unsigned long flags;
801         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
802 retry:
803         pc = page_get_page_cgroup(page);
804         if (!pc)
805                 return;
806         mem = pc->mem_cgroup;
807         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
808         if (clear_page_cgroup(page, pc) != pc)
809                 goto retry;
810         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
811
812         __mem_cgroup_remove_list(pc);
813         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
814
815         pc->page = newpage;
816         lock_page_cgroup(newpage);
817         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
818         unlock_page_cgroup(newpage);
819
820         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
821         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
822         __mem_cgroup_add_list(pc);
823         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
824         return;
825 }
826
827 /*
828  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
829  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
830  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
831  */
832 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
833 static void
834 mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
835                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
836                             int active)
837 {
838         struct page_cgroup *pc;
839         struct page *page;
840         int count;
841         unsigned long flags;
842         struct list_head *list;
843
844         if (active)
845                 list = &mz->active_list;
846         else
847                 list = &mz->inactive_list;
848
849         if (list_empty(list))
850                 return;
851 retry:
852         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
853         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
854
855         while (--count && !list_empty(list)) {
856                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
857                 page = pc->page;
858                 /* Avoid race with charge */
859                 atomic_set(&pc->ref_cnt, 0);
860                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
861                         css_put(&mem->css);
862                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
863                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
864                         kfree(pc);
865                 } else  /* being uncharged ? ...do relax */
866                         break;
867         }
868         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
869         if (!list_empty(list)) {
870                 cond_resched();
871                 goto retry;
872         }
873         return;
874 }
875
876 /*
877  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
878  * This enables deleting this mem_cgroup.
879  */
880
881 int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
882 {
883         int ret = -EBUSY;
884         int node, zid;
885         css_get(&mem->css);
886         /*
887          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
888 `        * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
889          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
890          */
891         while (mem->res.usage > 0) {
892                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
893                         goto out;
894                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
895                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
896                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
897                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
898                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
899                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
900                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
901                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
902                         }
903         }
904         ret = 0;
905 out:
906         css_put(&mem->css);
907         return ret;
908 }
909
910
911
912 int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
913 {
914         *tmp = memparse(buf, &buf);
915         if (*buf != '\0')
916                 return -EINVAL;
917
918         /*
919          * Round up the value to the closest page size
920          */
921         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
922         return 0;
923 }
924
925 static ssize_t mem_cgroup_read(struct cgroup *cont,
926                         struct cftype *cft, struct file *file,
927                         char __user *userbuf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
928 {
929         return res_counter_read(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
930                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
931                                 NULL);
932 }
933
934 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
935                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
936                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
937 {
938         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
939                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
940                                 mem_cgroup_write_strategy);
941 }
942
943 static ssize_t mem_force_empty_write(struct cgroup *cont,
944                                 struct cftype *cft, struct file *file,
945                                 const char __user *userbuf,
946                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
947 {
948         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
949         int ret;
950         ret = mem_cgroup_force_empty(mem);
951         if (!ret)
952                 ret = nbytes;
953         return ret;
954 }
955
956 /*
957  * Note: This should be removed if cgroup supports write-only file.
958  */
959
960 static ssize_t mem_force_empty_read(struct cgroup *cont,
961                                 struct cftype *cft,
962                                 struct file *file, char __user *userbuf,
963                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
964 {
965         return -EINVAL;
966 }
967
968
969 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
970         const char *msg;
971         u64 unit;
972 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
973         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
974         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
975 };
976
977 static int mem_control_stat_show(struct seq_file *m, void *arg)
978 {
979         struct cgroup *cont = m->private;
980         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
981         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
982         int i;
983
984         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
985                 s64 val;
986
987                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
988                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
989                 seq_printf(m, "%s %lld\n", mem_cgroup_stat_desc[i].msg,
990                                 (long long)val);
991         }
992         /* showing # of active pages */
993         {
994                 unsigned long active, inactive;
995
996                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
997                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
998                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
999                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
1000                 seq_printf(m, "active %ld\n", (active) * PAGE_SIZE);
1001                 seq_printf(m, "inactive %ld\n", (inactive) * PAGE_SIZE);
1002         }
1003         return 0;
1004 }
1005
1006 static const struct file_operations mem_control_stat_file_operations = {
1007         .read = seq_read,
1008         .llseek = seq_lseek,
1009         .release = single_release,
1010 };
1011
1012 static int mem_control_stat_open(struct inode *unused, struct file *file)
1013 {
1014         /* XXX __d_cont */
1015         struct cgroup *cont = file->f_dentry->d_parent->d_fsdata;
1016
1017         file->f_op = &mem_control_stat_file_operations;
1018         return single_open(file, mem_control_stat_show, cont);
1019 }
1020
1021
1022
1023 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1024         {
1025                 .name = "usage_in_bytes",
1026                 .private = RES_USAGE,
1027                 .read = mem_cgroup_read,
1028         },
1029         {
1030                 .name = "limit_in_bytes",
1031                 .private = RES_LIMIT,
1032                 .write = mem_cgroup_write,
1033                 .read = mem_cgroup_read,
1034         },
1035         {
1036                 .name = "failcnt",
1037                 .private = RES_FAILCNT,
1038                 .read = mem_cgroup_read,
1039         },
1040         {
1041                 .name = "force_empty",
1042                 .write = mem_force_empty_write,
1043                 .read = mem_force_empty_read,
1044         },
1045         {
1046                 .name = "stat",
1047                 .open = mem_control_stat_open,
1048         },
1049 };
1050
1051 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1052 {
1053         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1054         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1055         int zone;
1056         /*
1057          * This routine is called against possible nodes.
1058          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1059          *
1060          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1061          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1062          *       function.
1063          */
1064         if (node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1065                 pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, node);
1066         else
1067                 pn = kmalloc(sizeof(*pn), GFP_KERNEL);
1068         if (!pn)
1069                 return 1;
1070
1071         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1072         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1073
1074         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1075                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1076                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
1077                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
1078                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1079         }
1080         return 0;
1081 }
1082
1083 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1084 {
1085         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1086 }
1087
1088
1089 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
1090
1091 static struct cgroup_subsys_state *
1092 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1093 {
1094         struct mem_cgroup *mem;
1095         int node;
1096
1097         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1098                 mem = &init_mem_cgroup;
1099                 init_mm.mem_cgroup = mem;
1100         } else
1101                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
1102
1103         if (mem == NULL)
1104                 return NULL;
1105
1106         res_counter_init(&mem->res);
1107
1108         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1109
1110         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1111                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1112                         goto free_out;
1113
1114         return &mem->css;
1115 free_out:
1116         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1117                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1118         if (cont->parent != NULL)
1119                 kfree(mem);
1120         return NULL;
1121 }
1122
1123 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1124                                         struct cgroup *cont)
1125 {
1126         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1127         mem_cgroup_force_empty(mem);
1128 }
1129
1130 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1131                                 struct cgroup *cont)
1132 {
1133         int node;
1134         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1135
1136         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1137                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1138
1139         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1140 }
1141
1142 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1143                                 struct cgroup *cont)
1144 {
1145         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1146                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1147 }
1148
1149 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1150                                 struct cgroup *cont,
1151                                 struct cgroup *old_cont,
1152                                 struct task_struct *p)
1153 {
1154         struct mm_struct *mm;
1155         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1156
1157         mm = get_task_mm(p);
1158         if (mm == NULL)
1159                 return;
1160
1161         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1162         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1163
1164         if (mem == old_mem)
1165                 goto out;
1166
1167         /*
1168          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1169          * in effect owned by the leader
1170          */
1171         if (p->tgid != p->pid)
1172                 goto out;
1173
1174         css_get(&mem->css);
1175         rcu_assign_pointer(mm->mem_cgroup, mem);
1176         css_put(&old_mem->css);
1177
1178 out:
1179         mmput(mm);
1180         return;
1181 }
1182
1183 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1184         .name = "memory",
1185         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1186         .create = mem_cgroup_create,
1187         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1188         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1189         .populate = mem_cgroup_populate,
1190         .attach = mem_cgroup_move_task,
1191         .early_init = 0,
1192 };