memcgroup: move memory controller allocations to their own slabs
[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 page_cgroup *pc)
279 {
280         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
281         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
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 page_cgroup *pc)
293 {
294         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
295         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
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                 congestion_wait(WRITE, HZ/10);
595         }
596
597         pc->ref_cnt = 1;
598         pc->mem_cgroup = mem;
599         pc->page = page;
600         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
601         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
602                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
603
604         lock_page_cgroup(page);
605         if (page_get_page_cgroup(page)) {
606                 unlock_page_cgroup(page);
607                 /*
608                  * Another charge has been added to this page already.
609                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
610                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
611                  */
612                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
613                 css_put(&mem->css);
614                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
615                 goto retry;
616         }
617         page_assign_page_cgroup(page, pc);
618
619         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
620         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
621         __mem_cgroup_add_list(pc);
622         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
623
624         unlock_page_cgroup(page);
625 done:
626         return 0;
627 out:
628         css_put(&mem->css);
629         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
630 err:
631         return -ENOMEM;
632 }
633
634 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
635 {
636         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
637                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
638 }
639
640 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
641                                 gfp_t gfp_mask)
642 {
643         if (!mm)
644                 mm = &init_mm;
645         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
646                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
647 }
648
649 /*
650  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
651  * uncharge.
652  */
653 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
654 {
655         struct page_cgroup *pc;
656         struct mem_cgroup *mem;
657         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
658         unsigned long flags;
659
660         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
661                 return;
662
663         /*
664          * Check if our page_cgroup is valid
665          */
666         lock_page_cgroup(page);
667         pc = page_get_page_cgroup(page);
668         if (!pc)
669                 goto unlock;
670
671         VM_BUG_ON(pc->page != page);
672         VM_BUG_ON(pc->ref_cnt <= 0);
673
674         if (--(pc->ref_cnt) == 0) {
675                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
676                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
677                 __mem_cgroup_remove_list(pc);
678                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
679
680                 page_assign_page_cgroup(page, NULL);
681                 unlock_page_cgroup(page);
682
683                 mem = pc->mem_cgroup;
684                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
685                 css_put(&mem->css);
686
687                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
688                 return;
689         }
690
691 unlock:
692         unlock_page_cgroup(page);
693 }
694
695 /*
696  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
697  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
698  */
699 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
700 {
701         struct page_cgroup *pc;
702
703         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
704                 return 0;
705
706         lock_page_cgroup(page);
707         pc = page_get_page_cgroup(page);
708         if (pc)
709                 pc->ref_cnt++;
710         unlock_page_cgroup(page);
711         return pc != NULL;
712 }
713
714 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
715 {
716         mem_cgroup_uncharge_page(page);
717 }
718
719 /*
720  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and PG_locked.
721  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
722  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
723  */
724 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
725 {
726         struct page_cgroup *pc;
727         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
728         unsigned long flags;
729
730         lock_page_cgroup(page);
731         pc = page_get_page_cgroup(page);
732         if (!pc) {
733                 unlock_page_cgroup(page);
734                 return;
735         }
736
737         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
738         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
739         __mem_cgroup_remove_list(pc);
740         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
741
742         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
743         unlock_page_cgroup(page);
744
745         pc->page = newpage;
746         lock_page_cgroup(newpage);
747         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
748
749         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
750         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
751         __mem_cgroup_add_list(pc);
752         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
753
754         unlock_page_cgroup(newpage);
755 }
756
757 /*
758  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
759  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
760  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
761  */
762 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
763 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
764                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
765                             int active)
766 {
767         struct page_cgroup *pc;
768         struct page *page;
769         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
770         unsigned long flags;
771         struct list_head *list;
772
773         if (active)
774                 list = &mz->active_list;
775         else
776                 list = &mz->inactive_list;
777
778         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
779         while (!list_empty(list)) {
780                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
781                 page = pc->page;
782                 get_page(page);
783                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
784                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
785                 put_page(page);
786                 if (--count <= 0) {
787                         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
788                         cond_resched();
789                 }
790                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
791         }
792         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
793 }
794
795 /*
796  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
797  * This enables deleting this mem_cgroup.
798  */
799 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
800 {
801         int ret = -EBUSY;
802         int node, zid;
803
804         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
805                 return 0;
806
807         css_get(&mem->css);
808         /*
809          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
810          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
811          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
812          */
813         while (mem->res.usage > 0) {
814                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
815                         goto out;
816                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
817                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
818                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
819                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
820                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
821                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
822                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
823                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
824                         }
825         }
826         ret = 0;
827 out:
828         css_put(&mem->css);
829         return ret;
830 }
831
832 static int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
833 {
834         *tmp = memparse(buf, &buf);
835         if (*buf != '\0')
836                 return -EINVAL;
837
838         /*
839          * Round up the value to the closest page size
840          */
841         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
842         return 0;
843 }
844
845 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
846 {
847         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
848                                     cft->private);
849 }
850
851 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
852                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
853                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
854 {
855         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
856                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
857                                 mem_cgroup_write_strategy);
858 }
859
860 static ssize_t mem_cgroup_max_reset(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
861                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
862                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
863 {
864         struct mem_cgroup *mem;
865
866         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
867         res_counter_reset_max(&mem->res);
868         return nbytes;
869 }
870
871 static ssize_t mem_force_empty_write(struct cgroup *cont,
872                                 struct cftype *cft, struct file *file,
873                                 const char __user *userbuf,
874                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
875 {
876         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
877         int ret = mem_cgroup_force_empty(mem);
878         if (!ret)
879                 ret = nbytes;
880         return ret;
881 }
882
883 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
884         const char *msg;
885         u64 unit;
886 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
887         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
888         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
889 };
890
891 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
892                                  struct cgroup_map_cb *cb)
893 {
894         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
895         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
896         int i;
897
898         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
899                 s64 val;
900
901                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
902                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
903                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
904         }
905         /* showing # of active pages */
906         {
907                 unsigned long active, inactive;
908
909                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
910                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
911                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
912                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
913                 cb->fill(cb, "active", (active) * PAGE_SIZE);
914                 cb->fill(cb, "inactive", (inactive) * PAGE_SIZE);
915         }
916         return 0;
917 }
918
919 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
920         {
921                 .name = "usage_in_bytes",
922                 .private = RES_USAGE,
923                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
924         },
925         {
926                 .name = "max_usage_in_bytes",
927                 .private = RES_MAX_USAGE,
928                 .write = mem_cgroup_max_reset,
929                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
930         },
931         {
932                 .name = "limit_in_bytes",
933                 .private = RES_LIMIT,
934                 .write = mem_cgroup_write,
935                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
936         },
937         {
938                 .name = "failcnt",
939                 .private = RES_FAILCNT,
940                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
941         },
942         {
943                 .name = "force_empty",
944                 .write = mem_force_empty_write,
945         },
946         {
947                 .name = "stat",
948                 .read_map = mem_control_stat_show,
949         },
950 };
951
952 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
953 {
954         struct mem_cgroup_per_node *pn;
955         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
956         int zone, tmp = node;
957         /*
958          * This routine is called against possible nodes.
959          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
960          *
961          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
962          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
963          *       function.
964          */
965         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
966                 tmp = -1;
967         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
968         if (!pn)
969                 return 1;
970
971         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
972         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
973
974         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
975                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
976                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
977                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
978                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
979         }
980         return 0;
981 }
982
983 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
984 {
985         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
986 }
987
988 static struct cgroup_subsys_state *
989 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
990 {
991         struct mem_cgroup *mem;
992         int node;
993
994         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
995                 mem = &init_mem_cgroup;
996                 page_cgroup_cache = KMEM_CACHE(page_cgroup, SLAB_PANIC);
997         } else {
998                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
999         }
1000
1001         if (mem == NULL)
1002                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1003
1004         res_counter_init(&mem->res);
1005
1006         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1007
1008         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1009                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1010                         goto free_out;
1011
1012         return &mem->css;
1013 free_out:
1014         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1015                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1016         if (cont->parent != NULL)
1017                 kfree(mem);
1018         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1019 }
1020
1021 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1022                                         struct cgroup *cont)
1023 {
1024         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1025         mem_cgroup_force_empty(mem);
1026 }
1027
1028 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1029                                 struct cgroup *cont)
1030 {
1031         int node;
1032         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1033
1034         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1035                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1036
1037         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1038 }
1039
1040 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1041                                 struct cgroup *cont)
1042 {
1043         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1044                 return 0;
1045         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1046                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1047 }
1048
1049 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1050                                 struct cgroup *cont,
1051                                 struct cgroup *old_cont,
1052                                 struct task_struct *p)
1053 {
1054         struct mm_struct *mm;
1055         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1056
1057         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1058                 return;
1059
1060         mm = get_task_mm(p);
1061         if (mm == NULL)
1062                 return;
1063
1064         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1065         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1066
1067         if (mem == old_mem)
1068                 goto out;
1069
1070         /*
1071          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1072          * in effect owned by the leader
1073          */
1074         if (!thread_group_leader(p))
1075                 goto out;
1076
1077 out:
1078         mmput(mm);
1079 }
1080
1081 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1082         .name = "memory",
1083         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1084         .create = mem_cgroup_create,
1085         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1086         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1087         .populate = mem_cgroup_populate,
1088         .attach = mem_cgroup_move_task,
1089         .early_init = 0,
1090 };