c5285afe2048985f0c61d1a0430522107adf7c38
[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
35 #include <asm/uaccess.h>
36
37 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys;
38 static const int MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES = 5;
39 static struct kmem_cache *page_cgroup_cache;
40
41 /*
42  * Statistics for memory cgroup.
43  */
44 enum mem_cgroup_stat_index {
45         /*
46          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
47          */
48         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
49         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
50
51         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
52 };
53
54 struct mem_cgroup_stat_cpu {
55         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
56 } ____cacheline_aligned_in_smp;
57
58 struct mem_cgroup_stat {
59         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
60 };
61
62 /*
63  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
64  */
65 static void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat *stat,
66                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
67 {
68         int cpu = smp_processor_id();
69         stat->cpustat[cpu].count[idx] += val;
70 }
71
72 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
73                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
74 {
75         int cpu;
76         s64 ret = 0;
77         for_each_possible_cpu(cpu)
78                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
79         return ret;
80 }
81
82 /*
83  * per-zone information in memory controller.
84  */
85
86 enum mem_cgroup_zstat_index {
87         MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE,
88         MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE,
89
90         NR_MEM_CGROUP_ZSTAT,
91 };
92
93 struct mem_cgroup_per_zone {
94         /*
95          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
96          */
97         spinlock_t              lru_lock;
98         struct list_head        active_list;
99         struct list_head        inactive_list;
100         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
101 };
102 /* Macro for accessing counter */
103 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
104
105 struct mem_cgroup_per_node {
106         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
107 };
108
109 struct mem_cgroup_lru_info {
110         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
111 };
112
113 /*
114  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
115  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
116  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
117  * to help the administrator determine what knobs to tune.
118  *
119  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
120  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
121  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
122  * a feature that will be implemented much later in the future.
123  */
124 struct mem_cgroup {
125         struct cgroup_subsys_state css;
126         /*
127          * the counter to account for memory usage
128          */
129         struct res_counter res;
130         /*
131          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
132          * per zone LRU lists.
133          */
134         struct mem_cgroup_lru_info info;
135
136         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
137         /*
138          * statistics.
139          */
140         struct mem_cgroup_stat stat;
141 };
142 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
143
144 /*
145  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
146  * lock.  We need to ensure that page->page_cgroup is at least two
147  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin).  But since
148  * bit_spin_lock doesn't actually set that lock bit in a non-debug
149  * uniprocessor kernel, we should avoid setting it here too.
150  */
151 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
152 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_DEBUG_SPINLOCK)
153 #define PAGE_CGROUP_LOCK        (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
154 #else
155 #define PAGE_CGROUP_LOCK        0x0
156 #endif
157
158 /*
159  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
160  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
161  */
162 struct page_cgroup {
163         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
164         struct page *page;
165         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
166         int ref_cnt;                    /* cached, mapped, migrating */
167         int flags;
168 };
169 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
170 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
171
172 static int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
173 {
174         return page_to_nid(pc->page);
175 }
176
177 static enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
178 {
179         return page_zonenum(pc->page);
180 }
181
182 enum charge_type {
183         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
184         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
185 };
186
187 /*
188  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
189  */
190 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
191                                         bool charge)
192 {
193         int val = (charge)? 1 : -1;
194         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
195
196         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
197         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
198                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
199         else
200                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
201 }
202
203 static struct mem_cgroup_per_zone *
204 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
205 {
206         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
207 }
208
209 static struct mem_cgroup_per_zone *
210 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
211 {
212         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
213         int nid = page_cgroup_nid(pc);
214         int zid = page_cgroup_zid(pc);
215
216         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
217 }
218
219 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
220                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
221 {
222         int nid, zid;
223         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
224         u64 total = 0;
225
226         for_each_online_node(nid)
227                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
228                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
229                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
230                 }
231         return total;
232 }
233
234 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
235 {
236         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
237                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
238                                 css);
239 }
240
241 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
242 {
243         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
244                                 struct mem_cgroup, css);
245 }
246
247 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
248 {
249         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
250 }
251
252 static void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
253 {
254         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
255         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | PAGE_CGROUP_LOCK);
256 }
257
258 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
259 {
260         return (struct page_cgroup *) (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
261 }
262
263 static void lock_page_cgroup(struct page *page)
264 {
265         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
266 }
267
268 static int try_lock_page_cgroup(struct page *page)
269 {
270         return bit_spin_trylock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
271 }
272
273 static void unlock_page_cgroup(struct page *page)
274 {
275         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
276 }
277
278 static void __mem_cgroup_remove_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
279                         struct page_cgroup *pc)
280 {
281         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
282
283         if (from)
284                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
285         else
286                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
287
288         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
289         list_del_init(&pc->lru);
290 }
291
292 static void __mem_cgroup_add_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
293                                 struct page_cgroup *pc)
294 {
295         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
296
297         if (!to) {
298                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
299                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
300         } else {
301                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
302                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
303         }
304         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
305 }
306
307 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
308 {
309         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
310         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
311
312         if (from)
313                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
314         else
315                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
316
317         if (active) {
318                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
319                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
320                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
321         } else {
322                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
323                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
324                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
325         }
326 }
327
328 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
329 {
330         int ret;
331
332         task_lock(task);
333         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
334         task_unlock(task);
335         return ret;
336 }
337
338 /*
339  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
340  */
341 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, bool active)
342 {
343         struct page_cgroup *pc;
344         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
345         unsigned long flags;
346
347         /*
348          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
349          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
350          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
351          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
352          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
353          */
354         if (!try_lock_page_cgroup(page))
355                 return;
356
357         pc = page_get_page_cgroup(page);
358         if (pc) {
359                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
360                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
361                 __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
362                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
363         }
364         unlock_page_cgroup(page);
365 }
366
367 /*
368  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
369  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
370  */
371 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
372 {
373         long total, rss;
374
375         /*
376          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
377          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
378          */
379         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
380         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
381         return (int)((rss * 100L) / total);
382 }
383
384 /*
385  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
386  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
387  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
388  * zone's global lru imbalance.
389  */
390 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
391 {
392         unsigned long active, inactive;
393         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
394         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
395         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
396         return (long) (active / (inactive + 1));
397 }
398
399 /*
400  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
401  */
402 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
403 {
404         return mem->prev_priority;
405 }
406
407 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
408 {
409         if (priority < mem->prev_priority)
410                 mem->prev_priority = priority;
411 }
412
413 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
414 {
415         mem->prev_priority = priority;
416 }
417
418 /*
419  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
420  * See also vmscan.c
421  *
422  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
423  * (see include/linux/mmzone.h)
424  */
425
426 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
427                                    struct zone *zone, int priority)
428 {
429         long nr_active;
430         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
431         int zid = zone_idx(zone);
432         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
433
434         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
435         return (nr_active >> priority);
436 }
437
438 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
439                                         struct zone *zone, int priority)
440 {
441         long nr_inactive;
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_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
447         return (nr_inactive >> priority);
448 }
449
450 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
451                                         struct list_head *dst,
452                                         unsigned long *scanned, int order,
453                                         int mode, struct zone *z,
454                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
455                                         int active)
456 {
457         unsigned long nr_taken = 0;
458         struct page *page;
459         unsigned long scan;
460         LIST_HEAD(pc_list);
461         struct list_head *src;
462         struct page_cgroup *pc, *tmp;
463         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
464         int zid = zone_idx(z);
465         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
466
467         BUG_ON(!mem_cont);
468         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
469         if (active)
470                 src = &mz->active_list;
471         else
472                 src = &mz->inactive_list;
473
474
475         spin_lock(&mz->lru_lock);
476         scan = 0;
477         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
478                 if (scan >= nr_to_scan)
479                         break;
480                 page = pc->page;
481
482                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
483                         continue;
484
485                 if (PageActive(page) && !active) {
486                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
487                         continue;
488                 }
489                 if (!PageActive(page) && active) {
490                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
491                         continue;
492                 }
493
494                 scan++;
495                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
496
497                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
498                         list_move(&page->lru, dst);
499                         nr_taken++;
500                 }
501         }
502
503         list_splice(&pc_list, src);
504         spin_unlock(&mz->lru_lock);
505
506         *scanned = scan;
507         return nr_taken;
508 }
509
510 /*
511  * Charge the memory controller for page usage.
512  * Return
513  * 0 if the charge was successful
514  * < 0 if the cgroup is over its limit
515  */
516 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
517                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
518 {
519         struct mem_cgroup *mem;
520         struct page_cgroup *pc;
521         unsigned long flags;
522         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
523         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
524
525         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
526                 return 0;
527
528         /*
529          * Should page_cgroup's go to their own slab?
530          * One could optimize the performance of the charging routine
531          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
532          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
533          * with it
534          */
535 retry:
536         lock_page_cgroup(page);
537         pc = page_get_page_cgroup(page);
538         /*
539          * The page_cgroup exists and
540          * the page has already been accounted.
541          */
542         if (pc) {
543                 VM_BUG_ON(pc->page != page);
544                 VM_BUG_ON(pc->ref_cnt <= 0);
545
546                 pc->ref_cnt++;
547                 unlock_page_cgroup(page);
548                 goto done;
549         }
550         unlock_page_cgroup(page);
551
552         pc = kmem_cache_zalloc(page_cgroup_cache, gfp_mask);
553         if (pc == NULL)
554                 goto err;
555
556         /*
557          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
558          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
559          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
560          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
561          */
562         if (!mm)
563                 mm = &init_mm;
564
565         rcu_read_lock();
566         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
567         /*
568          * For every charge from the cgroup, increment reference count
569          */
570         css_get(&mem->css);
571         rcu_read_unlock();
572
573         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
574                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
575                         goto out;
576
577                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
578                         continue;
579
580                 /*
581                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
582                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
583                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
584                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
585                  * current usage of the cgroup before giving up
586                  */
587                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
588                         continue;
589
590                 if (!nr_retries--) {
591                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
592                         goto out;
593                 }
594         }
595
596         pc->ref_cnt = 1;
597         pc->mem_cgroup = mem;
598         pc->page = page;
599         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
600         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
601                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
602
603         lock_page_cgroup(page);
604         if (page_get_page_cgroup(page)) {
605                 unlock_page_cgroup(page);
606                 /*
607                  * Another charge has been added to this page already.
608                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
609                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
610                  */
611                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
612                 css_put(&mem->css);
613                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
614                 goto retry;
615         }
616         page_assign_page_cgroup(page, pc);
617
618         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
619         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
620         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
621         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
622
623         unlock_page_cgroup(page);
624 done:
625         return 0;
626 out:
627         css_put(&mem->css);
628         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
629 err:
630         return -ENOMEM;
631 }
632
633 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
634 {
635         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
636                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
637 }
638
639 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
640                                 gfp_t gfp_mask)
641 {
642         if (!mm)
643                 mm = &init_mm;
644         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
645                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
646 }
647
648 /*
649  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
650  * uncharge.
651  */
652 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
653 {
654         struct page_cgroup *pc;
655         struct mem_cgroup *mem;
656         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
657         unsigned long flags;
658
659         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
660                 return;
661
662         /*
663          * Check if our page_cgroup is valid
664          */
665         lock_page_cgroup(page);
666         pc = page_get_page_cgroup(page);
667         if (!pc)
668                 goto unlock;
669
670         VM_BUG_ON(pc->page != page);
671         VM_BUG_ON(pc->ref_cnt <= 0);
672
673         if (--(pc->ref_cnt) == 0) {
674                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
675                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
676                 __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
677                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
678
679                 page_assign_page_cgroup(page, NULL);
680                 unlock_page_cgroup(page);
681
682                 mem = pc->mem_cgroup;
683                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
684                 css_put(&mem->css);
685
686                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
687                 return;
688         }
689
690 unlock:
691         unlock_page_cgroup(page);
692 }
693
694 /*
695  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
696  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
697  */
698 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
699 {
700         struct page_cgroup *pc;
701
702         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
703                 return 0;
704
705         lock_page_cgroup(page);
706         pc = page_get_page_cgroup(page);
707         if (pc)
708                 pc->ref_cnt++;
709         unlock_page_cgroup(page);
710         return pc != NULL;
711 }
712
713 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
714 {
715         mem_cgroup_uncharge_page(page);
716 }
717
718 /*
719  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and PG_locked.
720  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
721  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
722  */
723 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
724 {
725         struct page_cgroup *pc;
726         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
727         unsigned long flags;
728
729         lock_page_cgroup(page);
730         pc = page_get_page_cgroup(page);
731         if (!pc) {
732                 unlock_page_cgroup(page);
733                 return;
734         }
735
736         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
737         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
738         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
739         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
740
741         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
742         unlock_page_cgroup(page);
743
744         pc->page = newpage;
745         lock_page_cgroup(newpage);
746         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
747
748         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
749         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
750         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
751         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
752
753         unlock_page_cgroup(newpage);
754 }
755
756 /*
757  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
758  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
759  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
760  */
761 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
762 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
763                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
764                             int active)
765 {
766         struct page_cgroup *pc;
767         struct page *page;
768         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
769         unsigned long flags;
770         struct list_head *list;
771
772         if (active)
773                 list = &mz->active_list;
774         else
775                 list = &mz->inactive_list;
776
777         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
778         while (!list_empty(list)) {
779                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
780                 page = pc->page;
781                 get_page(page);
782                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
783                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
784                 put_page(page);
785                 if (--count <= 0) {
786                         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
787                         cond_resched();
788                 }
789                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
790         }
791         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
792 }
793
794 /*
795  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
796  * This enables deleting this mem_cgroup.
797  */
798 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
799 {
800         int ret = -EBUSY;
801         int node, zid;
802
803         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
804                 return 0;
805
806         css_get(&mem->css);
807         /*
808          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
809          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
810          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
811          */
812         while (mem->res.usage > 0) {
813                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
814                         goto out;
815                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
816                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
817                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
818                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
819                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
820                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
821                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
822                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
823                         }
824         }
825         ret = 0;
826 out:
827         css_put(&mem->css);
828         return ret;
829 }
830
831 static int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
832 {
833         *tmp = memparse(buf, &buf);
834         if (*buf != '\0')
835                 return -EINVAL;
836
837         /*
838          * Round up the value to the closest page size
839          */
840         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
841         return 0;
842 }
843
844 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
845 {
846         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
847                                     cft->private);
848 }
849
850 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
851                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
852                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
853 {
854         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
855                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
856                                 mem_cgroup_write_strategy);
857 }
858
859 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
860 {
861         struct mem_cgroup *mem;
862
863         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
864         switch (event) {
865         case RES_MAX_USAGE:
866                 res_counter_reset_max(&mem->res);
867                 break;
868         case RES_FAILCNT:
869                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
870                 break;
871         }
872         return 0;
873 }
874
875 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
876 {
877         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
878 }
879
880 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
881         const char *msg;
882         u64 unit;
883 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
884         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
885         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
886 };
887
888 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
889                                  struct cgroup_map_cb *cb)
890 {
891         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
892         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
893         int i;
894
895         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
896                 s64 val;
897
898                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
899                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
900                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
901         }
902         /* showing # of active pages */
903         {
904                 unsigned long active, inactive;
905
906                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
907                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
908                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
909                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
910                 cb->fill(cb, "active", (active) * PAGE_SIZE);
911                 cb->fill(cb, "inactive", (inactive) * PAGE_SIZE);
912         }
913         return 0;
914 }
915
916 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
917         {
918                 .name = "usage_in_bytes",
919                 .private = RES_USAGE,
920                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
921         },
922         {
923                 .name = "max_usage_in_bytes",
924                 .private = RES_MAX_USAGE,
925                 .trigger = mem_cgroup_reset,
926                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
927         },
928         {
929                 .name = "limit_in_bytes",
930                 .private = RES_LIMIT,
931                 .write = mem_cgroup_write,
932                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
933         },
934         {
935                 .name = "failcnt",
936                 .private = RES_FAILCNT,
937                 .trigger = mem_cgroup_reset,
938                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
939         },
940         {
941                 .name = "force_empty",
942                 .trigger = mem_force_empty_write,
943         },
944         {
945                 .name = "stat",
946                 .read_map = mem_control_stat_show,
947         },
948 };
949
950 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
951 {
952         struct mem_cgroup_per_node *pn;
953         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
954         int zone, tmp = node;
955         /*
956          * This routine is called against possible nodes.
957          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
958          *
959          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
960          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
961          *       function.
962          */
963         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
964                 tmp = -1;
965         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
966         if (!pn)
967                 return 1;
968
969         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
970         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
971
972         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
973                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
974                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
975                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
976                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
977         }
978         return 0;
979 }
980
981 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
982 {
983         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
984 }
985
986 static struct cgroup_subsys_state *
987 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
988 {
989         struct mem_cgroup *mem;
990         int node;
991
992         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
993                 mem = &init_mem_cgroup;
994                 page_cgroup_cache = KMEM_CACHE(page_cgroup, SLAB_PANIC);
995         } else {
996                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
997         }
998
999         if (mem == NULL)
1000                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1001
1002         res_counter_init(&mem->res);
1003
1004         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1005
1006         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1007                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1008                         goto free_out;
1009
1010         return &mem->css;
1011 free_out:
1012         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1013                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1014         if (cont->parent != NULL)
1015                 kfree(mem);
1016         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1017 }
1018
1019 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1020                                         struct cgroup *cont)
1021 {
1022         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1023         mem_cgroup_force_empty(mem);
1024 }
1025
1026 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1027                                 struct cgroup *cont)
1028 {
1029         int node;
1030         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1031
1032         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1033                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1034
1035         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1036 }
1037
1038 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1039                                 struct cgroup *cont)
1040 {
1041         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1042                 return 0;
1043         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1044                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1045 }
1046
1047 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1048                                 struct cgroup *cont,
1049                                 struct cgroup *old_cont,
1050                                 struct task_struct *p)
1051 {
1052         struct mm_struct *mm;
1053         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1054
1055         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1056                 return;
1057
1058         mm = get_task_mm(p);
1059         if (mm == NULL)
1060                 return;
1061
1062         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1063         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1064
1065         if (mem == old_mem)
1066                 goto out;
1067
1068         /*
1069          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1070          * in effect owned by the leader
1071          */
1072         if (!thread_group_leader(p))
1073                 goto out;
1074
1075 out:
1076         mmput(mm);
1077 }
1078
1079 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1080         .name = "memory",
1081         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1082         .create = mem_cgroup_create,
1083         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1084         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1085         .populate = mem_cgroup_populate,
1086         .attach = mem_cgroup_move_task,
1087         .early_init = 0,
1088 };