82c065e7551e060ad476e4650d102687491e8533
[linux-2.6.git] / mm / memcontrol.c
1 /* memcontrol.c - Memory Controller
2  *
3  * Copyright IBM Corporation, 2007
4  * Author Balbir Singh <balbir@linux.vnet.ibm.com>
5  *
6  * Copyright 2007 OpenVZ SWsoft Inc
7  * Author: Pavel Emelianov <xemul@openvz.org>
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
12  * (at your option) any later version.
13  *
14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
17  * GNU General Public License for more details.
18  */
19
20 #include <linux/res_counter.h>
21 #include <linux/memcontrol.h>
22 #include <linux/cgroup.h>
23 #include <linux/mm.h>
24 #include <linux/smp.h>
25 #include <linux/page-flags.h>
26 #include <linux/backing-dev.h>
27 #include <linux/bit_spinlock.h>
28 #include <linux/rcupdate.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/swap.h>
31 #include <linux/spinlock.h>
32 #include <linux/fs.h>
33 #include <linux/seq_file.h>
34 #include <linux/vmalloc.h>
35 #include <linux/mm_inline.h>
36
37 #include <asm/uaccess.h>
38
39 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys __read_mostly;
40 static struct kmem_cache *page_cgroup_cache __read_mostly;
41 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES      5
42
43 /*
44  * Statistics for memory cgroup.
45  */
46 enum mem_cgroup_stat_index {
47         /*
48          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
49          */
50         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
51         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
52         MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT,   /* # of pages paged in */
53         MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT,  /* # of pages paged out */
54
55         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
56 };
57
58 struct mem_cgroup_stat_cpu {
59         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
60 } ____cacheline_aligned_in_smp;
61
62 struct mem_cgroup_stat {
63         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
64 };
65
66 /*
67  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
68  */
69 static void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat *stat,
70                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
71 {
72         int cpu = smp_processor_id();
73         stat->cpustat[cpu].count[idx] += val;
74 }
75
76 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
77                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
78 {
79         int cpu;
80         s64 ret = 0;
81         for_each_possible_cpu(cpu)
82                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
83         return ret;
84 }
85
86 /*
87  * per-zone information in memory controller.
88  */
89 struct mem_cgroup_per_zone {
90         /*
91          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
92          */
93         spinlock_t              lru_lock;
94         struct list_head        lists[NR_LRU_LISTS];
95         unsigned long           count[NR_LRU_LISTS];
96 };
97 /* Macro for accessing counter */
98 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
99
100 struct mem_cgroup_per_node {
101         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
102 };
103
104 struct mem_cgroup_lru_info {
105         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
106 };
107
108 /*
109  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
110  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
111  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
112  * to help the administrator determine what knobs to tune.
113  *
114  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
115  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
116  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
117  * a feature that will be implemented much later in the future.
118  */
119 struct mem_cgroup {
120         struct cgroup_subsys_state css;
121         /*
122          * the counter to account for memory usage
123          */
124         struct res_counter res;
125         /*
126          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
127          * per zone LRU lists.
128          */
129         struct mem_cgroup_lru_info info;
130
131         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
132         /*
133          * statistics.
134          */
135         struct mem_cgroup_stat stat;
136 };
137 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
138
139 /*
140  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
141  * lock.  We need to ensure that page->page_cgroup is at least two
142  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin).  But since
143  * bit_spin_lock doesn't actually set that lock bit in a non-debug
144  * uniprocessor kernel, we should avoid setting it here too.
145  */
146 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
147 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_DEBUG_SPINLOCK)
148 #define PAGE_CGROUP_LOCK        (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
149 #else
150 #define PAGE_CGROUP_LOCK        0x0
151 #endif
152
153 /*
154  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
155  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
156  */
157 struct page_cgroup {
158         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
159         struct page *page;
160         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
161         int flags;
162 };
163 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE     (0x1)        /* charged as cache */
164 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE    (0x2)        /* page is active in this cgroup */
165 #define PAGE_CGROUP_FLAG_FILE      (0x4)        /* page is file system backed */
166 #define PAGE_CGROUP_FLAG_UNEVICTABLE (0x8)      /* page is unevictableable */
167
168 static int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
169 {
170         return page_to_nid(pc->page);
171 }
172
173 static enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
174 {
175         return page_zonenum(pc->page);
176 }
177
178 enum charge_type {
179         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
180         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
181         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE,   /* used by force_empty */
182         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM,   /* used by page migration of shmem */
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         if (charge)
201                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
202                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT, 1);
203         else
204                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
205                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT, 1);
206 }
207
208 static struct mem_cgroup_per_zone *
209 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
210 {
211         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
212 }
213
214 static struct mem_cgroup_per_zone *
215 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
216 {
217         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
218         int nid = page_cgroup_nid(pc);
219         int zid = page_cgroup_zid(pc);
220
221         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
222 }
223
224 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
225                                         enum lru_list idx)
226 {
227         int nid, zid;
228         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
229         u64 total = 0;
230
231         for_each_online_node(nid)
232                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
233                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
234                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
235                 }
236         return total;
237 }
238
239 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
240 {
241         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
242                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
243                                 css);
244 }
245
246 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
247 {
248         /*
249          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
250          * if it races with swapoff, page migration, etc.
251          * So this can be called with p == NULL.
252          */
253         if (unlikely(!p))
254                 return NULL;
255
256         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
257                                 struct mem_cgroup, css);
258 }
259
260 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
261 {
262         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
263 }
264
265 static void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
266 {
267         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
268         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | PAGE_CGROUP_LOCK);
269 }
270
271 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
272 {
273         return (struct page_cgroup *) (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
274 }
275
276 static void lock_page_cgroup(struct page *page)
277 {
278         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
279 }
280
281 static int try_lock_page_cgroup(struct page *page)
282 {
283         return bit_spin_trylock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
284 }
285
286 static void unlock_page_cgroup(struct page *page)
287 {
288         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
289 }
290
291 static void __mem_cgroup_remove_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
292                         struct page_cgroup *pc)
293 {
294         int lru = LRU_BASE;
295
296         if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_UNEVICTABLE)
297                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
298         else {
299                 if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE)
300                         lru += LRU_ACTIVE;
301                 if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_FILE)
302                         lru += LRU_FILE;
303         }
304
305         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) -= 1;
306
307         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
308         list_del(&pc->lru);
309 }
310
311 static void __mem_cgroup_add_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
312                                 struct page_cgroup *pc)
313 {
314         int lru = LRU_BASE;
315
316         if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_UNEVICTABLE)
317                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
318         else {
319                 if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE)
320                         lru += LRU_ACTIVE;
321                 if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_FILE)
322                         lru += LRU_FILE;
323         }
324
325         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) += 1;
326         list_add(&pc->lru, &mz->lists[lru]);
327
328         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
329 }
330
331 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, enum lru_list lru)
332 {
333         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
334         int active    = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
335         int file      = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_FILE;
336         int unevictable = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_UNEVICTABLE;
337         enum lru_list from = unevictable ? LRU_UNEVICTABLE :
338                                 (LRU_FILE * !!file + !!active);
339
340         if (lru == from)
341                 return;
342
343         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, from) -= 1;
344
345         if (is_unevictable_lru(lru)) {
346                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
347                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_UNEVICTABLE;
348         } else {
349                 if (is_active_lru(lru))
350                         pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
351                 else
352                         pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
353                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_UNEVICTABLE;
354         }
355
356         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) += 1;
357         list_move(&pc->lru, &mz->lists[lru]);
358 }
359
360 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
361 {
362         int ret;
363
364         task_lock(task);
365         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
366         task_unlock(task);
367         return ret;
368 }
369
370 /*
371  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
372  */
373 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, enum lru_list lru)
374 {
375         struct page_cgroup *pc;
376         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
377         unsigned long flags;
378
379         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
380                 return;
381
382         /*
383          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
384          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
385          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
386          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
387          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
388          */
389         if (!try_lock_page_cgroup(page))
390                 return;
391
392         pc = page_get_page_cgroup(page);
393         if (pc) {
394                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
395                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
396                 __mem_cgroup_move_lists(pc, lru);
397                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
398         }
399         unlock_page_cgroup(page);
400 }
401
402 /*
403  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
404  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
405  */
406 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
407 {
408         long total, rss;
409
410         /*
411          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
412          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
413          */
414         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
415         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
416         return (int)((rss * 100L) / total);
417 }
418
419 /*
420  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
421  */
422 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
423 {
424         return mem->prev_priority;
425 }
426
427 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
428 {
429         if (priority < mem->prev_priority)
430                 mem->prev_priority = priority;
431 }
432
433 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
434 {
435         mem->prev_priority = priority;
436 }
437
438 /*
439  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
440  * See also vmscan.c
441  *
442  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
443  * (see include/linux/mmzone.h)
444  */
445
446 long mem_cgroup_calc_reclaim(struct mem_cgroup *mem, struct zone *zone,
447                                         int priority, enum lru_list lru)
448 {
449         long nr_pages;
450         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
451         int zid = zone_idx(zone);
452         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
453
454         nr_pages = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru);
455
456         return (nr_pages >> priority);
457 }
458
459 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
460                                         struct list_head *dst,
461                                         unsigned long *scanned, int order,
462                                         int mode, struct zone *z,
463                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
464                                         int active, int file)
465 {
466         unsigned long nr_taken = 0;
467         struct page *page;
468         unsigned long scan;
469         LIST_HEAD(pc_list);
470         struct list_head *src;
471         struct page_cgroup *pc, *tmp;
472         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
473         int zid = zone_idx(z);
474         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
475         int lru = LRU_FILE * !!file + !!active;
476
477         BUG_ON(!mem_cont);
478         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
479         src = &mz->lists[lru];
480
481         spin_lock(&mz->lru_lock);
482         scan = 0;
483         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
484                 if (scan >= nr_to_scan)
485                         break;
486                 page = pc->page;
487
488                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
489                         continue;
490
491                 /*
492                  * TODO: play better with lumpy reclaim, grabbing anything.
493                  */
494                 if (PageUnevictable(page) ||
495                     (PageActive(page) && !active) ||
496                     (!PageActive(page) && active)) {
497                         __mem_cgroup_move_lists(pc, page_lru(page));
498                         continue;
499                 }
500
501                 scan++;
502                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
503
504                 if (__isolate_lru_page(page, mode, file) == 0) {
505                         list_move(&page->lru, dst);
506                         nr_taken++;
507                 }
508         }
509
510         list_splice(&pc_list, src);
511         spin_unlock(&mz->lru_lock);
512
513         *scanned = scan;
514         return nr_taken;
515 }
516
517 /*
518  * Charge the memory controller for page usage.
519  * Return
520  * 0 if the charge was successful
521  * < 0 if the cgroup is over its limit
522  */
523 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
524                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype,
525                                 struct mem_cgroup *memcg)
526 {
527         struct mem_cgroup *mem;
528         struct page_cgroup *pc;
529         unsigned long flags;
530         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
531         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
532
533         pc = kmem_cache_alloc(page_cgroup_cache, gfp_mask);
534         if (unlikely(pc == NULL))
535                 goto err;
536
537         /*
538          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
539          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
540          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
541          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
542          */
543         if (likely(!memcg)) {
544                 rcu_read_lock();
545                 mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
546                 if (unlikely(!mem)) {
547                         rcu_read_unlock();
548                         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
549                         return 0;
550                 }
551                 /*
552                  * For every charge from the cgroup, increment reference count
553                  */
554                 css_get(&mem->css);
555                 rcu_read_unlock();
556         } else {
557                 mem = memcg;
558                 css_get(&memcg->css);
559         }
560
561         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
562                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
563                         goto out;
564
565                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
566                         continue;
567
568                 /*
569                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
570                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
571                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
572                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
573                  * current usage of the cgroup before giving up
574                  */
575                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
576                         continue;
577
578                 if (!nr_retries--) {
579                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
580                         goto out;
581                 }
582         }
583
584         pc->mem_cgroup = mem;
585         pc->page = page;
586         /*
587          * If a page is accounted as a page cache, insert to inactive list.
588          * If anon, insert to active list.
589          */
590         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE) {
591                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
592                 if (page_is_file_cache(page))
593                         pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_FILE;
594                 else
595                         pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
596         } else if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED)
597                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
598         else /* MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM */
599                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE | PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
600
601         lock_page_cgroup(page);
602         if (unlikely(page_get_page_cgroup(page))) {
603                 unlock_page_cgroup(page);
604                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
605                 css_put(&mem->css);
606                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
607                 goto done;
608         }
609         page_assign_page_cgroup(page, pc);
610
611         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
612         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
613         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
614         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
615
616         unlock_page_cgroup(page);
617 done:
618         return 0;
619 out:
620         css_put(&mem->css);
621         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
622 err:
623         return -ENOMEM;
624 }
625
626 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
627 {
628         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
629                 return 0;
630
631         /*
632          * If already mapped, we don't have to account.
633          * If page cache, page->mapping has address_space.
634          * But page->mapping may have out-of-use anon_vma pointer,
635          * detecit it by PageAnon() check. newly-mapped-anon's page->mapping
636          * is NULL.
637          */
638         if (page_mapped(page) || (page->mapping && !PageAnon(page)))
639                 return 0;
640         if (unlikely(!mm))
641                 mm = &init_mm;
642         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
643                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED, NULL);
644 }
645
646 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
647                                 gfp_t gfp_mask)
648 {
649         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
650                 return 0;
651
652         /*
653          * Corner case handling. This is called from add_to_page_cache()
654          * in usual. But some FS (shmem) precharges this page before calling it
655          * and call add_to_page_cache() with GFP_NOWAIT.
656          *
657          * For GFP_NOWAIT case, the page may be pre-charged before calling
658          * add_to_page_cache(). (See shmem.c) check it here and avoid to call
659          * charge twice. (It works but has to pay a bit larger cost.)
660          */
661         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT)) {
662                 struct page_cgroup *pc;
663
664                 lock_page_cgroup(page);
665                 pc = page_get_page_cgroup(page);
666                 if (pc) {
667                         VM_BUG_ON(pc->page != page);
668                         VM_BUG_ON(!pc->mem_cgroup);
669                         unlock_page_cgroup(page);
670                         return 0;
671                 }
672                 unlock_page_cgroup(page);
673         }
674
675         if (unlikely(!mm))
676                 mm = &init_mm;
677
678         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
679                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE, NULL);
680 }
681
682 /*
683  * uncharge if !page_mapped(page)
684  */
685 static void
686 __mem_cgroup_uncharge_common(struct page *page, enum charge_type ctype)
687 {
688         struct page_cgroup *pc;
689         struct mem_cgroup *mem;
690         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
691         unsigned long flags;
692
693         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
694                 return;
695
696         /*
697          * Check if our page_cgroup is valid
698          */
699         lock_page_cgroup(page);
700         pc = page_get_page_cgroup(page);
701         if (unlikely(!pc))
702                 goto unlock;
703
704         VM_BUG_ON(pc->page != page);
705
706         if ((ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED)
707             && ((pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
708                 || page_mapped(page)))
709                 goto unlock;
710
711         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
712         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
713         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
714         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
715
716         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
717         unlock_page_cgroup(page);
718
719         mem = pc->mem_cgroup;
720         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
721         css_put(&mem->css);
722
723         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
724         return;
725 unlock:
726         unlock_page_cgroup(page);
727 }
728
729 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
730 {
731         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
732 }
733
734 void mem_cgroup_uncharge_cache_page(struct page *page)
735 {
736         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
737         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
738 }
739
740 /*
741  * Before starting migration, account against new page.
742  */
743 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page, struct page *newpage)
744 {
745         struct page_cgroup *pc;
746         struct mem_cgroup *mem = NULL;
747         enum charge_type ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED;
748         int ret = 0;
749
750         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
751                 return 0;
752
753         lock_page_cgroup(page);
754         pc = page_get_page_cgroup(page);
755         if (pc) {
756                 mem = pc->mem_cgroup;
757                 css_get(&mem->css);
758                 if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE) {
759                         if (page_is_file_cache(page))
760                                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
761                         else
762                                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM;
763                 }
764         }
765         unlock_page_cgroup(page);
766         if (mem) {
767                 ret = mem_cgroup_charge_common(newpage, NULL, GFP_KERNEL,
768                         ctype, mem);
769                 css_put(&mem->css);
770         }
771         return ret;
772 }
773
774 /* remove redundant charge if migration failed*/
775 void mem_cgroup_end_migration(struct page *newpage)
776 {
777         /*
778          * At success, page->mapping is not NULL.
779          * special rollback care is necessary when
780          * 1. at migration failure. (newpage->mapping is cleared in this case)
781          * 2. the newpage was moved but not remapped again because the task
782          *    exits and the newpage is obsolete. In this case, the new page
783          *    may be a swapcache. So, we just call mem_cgroup_uncharge_page()
784          *    always for avoiding mess. The  page_cgroup will be removed if
785          *    unnecessary. File cache pages is still on radix-tree. Don't
786          *    care it.
787          */
788         if (!newpage->mapping)
789                 __mem_cgroup_uncharge_common(newpage,
790                                          MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
791         else if (PageAnon(newpage))
792                 mem_cgroup_uncharge_page(newpage);
793 }
794
795 /*
796  * A call to try to shrink memory usage under specified resource controller.
797  * This is typically used for page reclaiming for shmem for reducing side
798  * effect of page allocation from shmem, which is used by some mem_cgroup.
799  */
800 int mem_cgroup_shrink_usage(struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
801 {
802         struct mem_cgroup *mem;
803         int progress = 0;
804         int retry = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
805
806         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
807                 return 0;
808         if (!mm)
809                 return 0;
810
811         rcu_read_lock();
812         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
813         if (unlikely(!mem)) {
814                 rcu_read_unlock();
815                 return 0;
816         }
817         css_get(&mem->css);
818         rcu_read_unlock();
819
820         do {
821                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask);
822                 progress += res_counter_check_under_limit(&mem->res);
823         } while (!progress && --retry);
824
825         css_put(&mem->css);
826         if (!retry)
827                 return -ENOMEM;
828         return 0;
829 }
830
831 int mem_cgroup_resize_limit(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long long val)
832 {
833
834         int retry_count = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
835         int progress;
836         int ret = 0;
837
838         while (res_counter_set_limit(&memcg->res, val)) {
839                 if (signal_pending(current)) {
840                         ret = -EINTR;
841                         break;
842                 }
843                 if (!retry_count) {
844                         ret = -EBUSY;
845                         break;
846                 }
847                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, GFP_KERNEL);
848                 if (!progress)
849                         retry_count--;
850         }
851         return ret;
852 }
853
854
855 /*
856  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
857  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
858  */
859 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
860 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
861                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
862                             enum lru_list lru)
863 {
864         struct page_cgroup *pc;
865         struct page *page;
866         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
867         unsigned long flags;
868         struct list_head *list;
869
870         list = &mz->lists[lru];
871
872         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
873         while (!list_empty(list)) {
874                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
875                 page = pc->page;
876                 get_page(page);
877                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
878                 /*
879                  * Check if this page is on LRU. !LRU page can be found
880                  * if it's under page migration.
881                  */
882                 if (PageLRU(page)) {
883                         __mem_cgroup_uncharge_common(page,
884                                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
885                         put_page(page);
886                         if (--count <= 0) {
887                                 count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
888                                 cond_resched();
889                         }
890                 } else
891                         cond_resched();
892                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
893         }
894         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
895 }
896
897 /*
898  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
899  * This enables deleting this mem_cgroup.
900  */
901 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
902 {
903         int ret = -EBUSY;
904         int node, zid;
905
906         css_get(&mem->css);
907         /*
908          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
909          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
910          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
911          */
912         while (mem->res.usage > 0) {
913                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
914                         goto out;
915                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
916                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
917                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
918                                 enum lru_list l;
919                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
920                                 for_each_lru(l)
921                                         mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, l);
922                         }
923         }
924         ret = 0;
925 out:
926         css_put(&mem->css);
927         return ret;
928 }
929
930 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
931 {
932         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
933                                     cft->private);
934 }
935 /*
936  * The user of this function is...
937  * RES_LIMIT.
938  */
939 static int mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
940                             const char *buffer)
941 {
942         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_cont(cont);
943         unsigned long long val;
944         int ret;
945
946         switch (cft->private) {
947         case RES_LIMIT:
948                 /* This function does all necessary parse...reuse it */
949                 ret = res_counter_memparse_write_strategy(buffer, &val);
950                 if (!ret)
951                         ret = mem_cgroup_resize_limit(memcg, val);
952                 break;
953         default:
954                 ret = -EINVAL; /* should be BUG() ? */
955                 break;
956         }
957         return ret;
958 }
959
960 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
961 {
962         struct mem_cgroup *mem;
963
964         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
965         switch (event) {
966         case RES_MAX_USAGE:
967                 res_counter_reset_max(&mem->res);
968                 break;
969         case RES_FAILCNT:
970                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
971                 break;
972         }
973         return 0;
974 }
975
976 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
977 {
978         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
979 }
980
981 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
982         const char *msg;
983         u64 unit;
984 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
985         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
986         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
987         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT] = {"pgpgin", 1, },
988         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT] = {"pgpgout", 1, },
989 };
990
991 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
992                                  struct cgroup_map_cb *cb)
993 {
994         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
995         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
996         int i;
997
998         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
999                 s64 val;
1000
1001                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
1002                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
1003                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
1004         }
1005         /* showing # of active pages */
1006         {
1007                 unsigned long active_anon, inactive_anon;
1008                 unsigned long active_file, inactive_file;
1009
1010                 inactive_anon = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1011                                                 LRU_INACTIVE_ANON);
1012                 active_anon = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1013                                                 LRU_ACTIVE_ANON);
1014                 inactive_file = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1015                                                 LRU_INACTIVE_FILE);
1016                 active_file = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1017                                                 LRU_ACTIVE_FILE);
1018                 cb->fill(cb, "active_anon", (active_anon) * PAGE_SIZE);
1019                 cb->fill(cb, "inactive_anon", (inactive_anon) * PAGE_SIZE);
1020                 cb->fill(cb, "active_file", (active_file) * PAGE_SIZE);
1021                 cb->fill(cb, "inactive_file", (inactive_file) * PAGE_SIZE);
1022         }
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1027         {
1028                 .name = "usage_in_bytes",
1029                 .private = RES_USAGE,
1030                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1031         },
1032         {
1033                 .name = "max_usage_in_bytes",
1034                 .private = RES_MAX_USAGE,
1035                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1036                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1037         },
1038         {
1039                 .name = "limit_in_bytes",
1040                 .private = RES_LIMIT,
1041                 .write_string = mem_cgroup_write,
1042                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1043         },
1044         {
1045                 .name = "failcnt",
1046                 .private = RES_FAILCNT,
1047                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1048                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1049         },
1050         {
1051                 .name = "force_empty",
1052                 .trigger = mem_force_empty_write,
1053         },
1054         {
1055                 .name = "stat",
1056                 .read_map = mem_control_stat_show,
1057         },
1058 };
1059
1060 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1061 {
1062         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1063         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1064         enum lru_list l;
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                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1086                 for_each_lru(l)
1087                         INIT_LIST_HEAD(&mz->lists[l]);
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 };