memcg: simple migration handling
[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 #include <linux/page_cgroup.h>
37
38 #include <asm/uaccess.h>
39
40 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys __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 inline void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat_cpu *stat,
70                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
71 {
72         stat->count[idx] += val;
73 }
74
75 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
76                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
77 {
78         int cpu;
79         s64 ret = 0;
80         for_each_possible_cpu(cpu)
81                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
82         return ret;
83 }
84
85 /*
86  * per-zone information in memory controller.
87  */
88 struct mem_cgroup_per_zone {
89         /*
90          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
91          */
92         spinlock_t              lru_lock;
93         struct list_head        lists[NR_LRU_LISTS];
94         unsigned long           count[NR_LRU_LISTS];
95 };
96 /* Macro for accessing counter */
97 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
98
99 struct mem_cgroup_per_node {
100         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
101 };
102
103 struct mem_cgroup_lru_info {
104         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
105 };
106
107 /*
108  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
109  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
110  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
111  * to help the administrator determine what knobs to tune.
112  *
113  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
114  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
115  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
116  * a feature that will be implemented much later in the future.
117  */
118 struct mem_cgroup {
119         struct cgroup_subsys_state css;
120         /*
121          * the counter to account for memory usage
122          */
123         struct res_counter res;
124         /*
125          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
126          * per zone LRU lists.
127          */
128         struct mem_cgroup_lru_info info;
129
130         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
131         /*
132          * statistics.
133          */
134         struct mem_cgroup_stat stat;
135 };
136 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
137
138 enum charge_type {
139         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
140         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
141         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM,   /* used by page migration of shmem */
142         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE,   /* used by force_empty */
143         NR_CHARGE_TYPE,
144 };
145
146 /* only for here (for easy reading.) */
147 #define PCGF_CACHE      (1UL << PCG_CACHE)
148 #define PCGF_USED       (1UL << PCG_USED)
149 #define PCGF_ACTIVE     (1UL << PCG_ACTIVE)
150 #define PCGF_LOCK       (1UL << PCG_LOCK)
151 #define PCGF_FILE       (1UL << PCG_FILE)
152 static const unsigned long
153 pcg_default_flags[NR_CHARGE_TYPE] = {
154         PCGF_CACHE | PCGF_FILE | PCGF_USED | PCGF_LOCK, /* File Cache */
155         PCGF_ACTIVE | PCGF_USED | PCGF_LOCK, /* Anon */
156         PCGF_ACTIVE | PCGF_CACHE | PCGF_USED | PCGF_LOCK, /* Shmem */
157         0, /* FORCE */
158 };
159
160 /*
161  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
162  */
163 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem,
164                                          struct page_cgroup *pc,
165                                          bool charge)
166 {
167         int val = (charge)? 1 : -1;
168         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
169         struct mem_cgroup_stat_cpu *cpustat;
170
171         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
172
173         cpustat = &stat->cpustat[smp_processor_id()];
174         if (PageCgroupCache(pc))
175                 __mem_cgroup_stat_add_safe(cpustat, MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
176         else
177                 __mem_cgroup_stat_add_safe(cpustat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
178
179         if (charge)
180                 __mem_cgroup_stat_add_safe(cpustat,
181                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT, 1);
182         else
183                 __mem_cgroup_stat_add_safe(cpustat,
184                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT, 1);
185 }
186
187 static struct mem_cgroup_per_zone *
188 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
189 {
190         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
191 }
192
193 static struct mem_cgroup_per_zone *
194 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
195 {
196         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
197         int nid = page_cgroup_nid(pc);
198         int zid = page_cgroup_zid(pc);
199
200         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
201 }
202
203 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
204                                         enum lru_list idx)
205 {
206         int nid, zid;
207         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
208         u64 total = 0;
209
210         for_each_online_node(nid)
211                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
212                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
213                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
214                 }
215         return total;
216 }
217
218 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
219 {
220         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
221                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
222                                 css);
223 }
224
225 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
226 {
227         /*
228          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
229          * if it races with swapoff, page migration, etc.
230          * So this can be called with p == NULL.
231          */
232         if (unlikely(!p))
233                 return NULL;
234
235         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
236                                 struct mem_cgroup, css);
237 }
238
239 static void __mem_cgroup_remove_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
240                         struct page_cgroup *pc)
241 {
242         int lru = LRU_BASE;
243
244         if (PageCgroupUnevictable(pc))
245                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
246         else {
247                 if (PageCgroupActive(pc))
248                         lru += LRU_ACTIVE;
249                 if (PageCgroupFile(pc))
250                         lru += LRU_FILE;
251         }
252
253         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) -= 1;
254
255         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc, false);
256         list_del(&pc->lru);
257 }
258
259 static void __mem_cgroup_add_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
260                                 struct page_cgroup *pc)
261 {
262         int lru = LRU_BASE;
263
264         if (PageCgroupUnevictable(pc))
265                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
266         else {
267                 if (PageCgroupActive(pc))
268                         lru += LRU_ACTIVE;
269                 if (PageCgroupFile(pc))
270                         lru += LRU_FILE;
271         }
272
273         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) += 1;
274         list_add(&pc->lru, &mz->lists[lru]);
275
276         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc, true);
277 }
278
279 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, enum lru_list lru)
280 {
281         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
282         int active    = PageCgroupActive(pc);
283         int file      = PageCgroupFile(pc);
284         int unevictable = PageCgroupUnevictable(pc);
285         enum lru_list from = unevictable ? LRU_UNEVICTABLE :
286                                 (LRU_FILE * !!file + !!active);
287
288         if (lru == from)
289                 return;
290
291         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, from) -= 1;
292         /*
293          * However this is done under mz->lru_lock, another flags, which
294          * are not related to LRU, will be modified from out-of-lock.
295          * We have to use atomic set/clear flags.
296          */
297         if (is_unevictable_lru(lru)) {
298                 ClearPageCgroupActive(pc);
299                 SetPageCgroupUnevictable(pc);
300         } else {
301                 if (is_active_lru(lru))
302                         SetPageCgroupActive(pc);
303                 else
304                         ClearPageCgroupActive(pc);
305                 ClearPageCgroupUnevictable(pc);
306         }
307
308         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) += 1;
309         list_move(&pc->lru, &mz->lists[lru]);
310 }
311
312 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
313 {
314         int ret;
315
316         task_lock(task);
317         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
318         task_unlock(task);
319         return ret;
320 }
321
322 /*
323  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
324  */
325 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, enum lru_list lru)
326 {
327         struct page_cgroup *pc;
328         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
329         unsigned long flags;
330
331         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
332                 return;
333
334         /*
335          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
336          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
337          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
338          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
339          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
340          */
341         pc = lookup_page_cgroup(page);
342         if (!trylock_page_cgroup(pc))
343                 return;
344         if (pc && PageCgroupUsed(pc)) {
345                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
346                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
347                 __mem_cgroup_move_lists(pc, lru);
348                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
349         }
350         unlock_page_cgroup(pc);
351 }
352
353 /*
354  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
355  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
356  */
357 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
358 {
359         long total, rss;
360
361         /*
362          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
363          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
364          */
365         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
366         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
367         return (int)((rss * 100L) / total);
368 }
369
370 /*
371  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
372  */
373 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
374 {
375         return mem->prev_priority;
376 }
377
378 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
379 {
380         if (priority < mem->prev_priority)
381                 mem->prev_priority = priority;
382 }
383
384 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
385 {
386         mem->prev_priority = priority;
387 }
388
389 /*
390  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
391  * See also vmscan.c
392  *
393  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
394  * (see include/linux/mmzone.h)
395  */
396
397 long mem_cgroup_calc_reclaim(struct mem_cgroup *mem, struct zone *zone,
398                                         int priority, enum lru_list lru)
399 {
400         long nr_pages;
401         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
402         int zid = zone_idx(zone);
403         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
404
405         nr_pages = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru);
406
407         return (nr_pages >> priority);
408 }
409
410 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
411                                         struct list_head *dst,
412                                         unsigned long *scanned, int order,
413                                         int mode, struct zone *z,
414                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
415                                         int active, int file)
416 {
417         unsigned long nr_taken = 0;
418         struct page *page;
419         unsigned long scan;
420         LIST_HEAD(pc_list);
421         struct list_head *src;
422         struct page_cgroup *pc, *tmp;
423         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
424         int zid = zone_idx(z);
425         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
426         int lru = LRU_FILE * !!file + !!active;
427
428         BUG_ON(!mem_cont);
429         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
430         src = &mz->lists[lru];
431
432         spin_lock(&mz->lru_lock);
433         scan = 0;
434         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
435                 if (scan >= nr_to_scan)
436                         break;
437                 if (unlikely(!PageCgroupUsed(pc)))
438                         continue;
439                 page = pc->page;
440
441                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
442                         continue;
443
444                 /*
445                  * TODO: play better with lumpy reclaim, grabbing anything.
446                  */
447                 if (PageUnevictable(page) ||
448                     (PageActive(page) && !active) ||
449                     (!PageActive(page) && active)) {
450                         __mem_cgroup_move_lists(pc, page_lru(page));
451                         continue;
452                 }
453
454                 scan++;
455                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
456
457                 if (__isolate_lru_page(page, mode, file) == 0) {
458                         list_move(&page->lru, dst);
459                         nr_taken++;
460                 }
461         }
462
463         list_splice(&pc_list, src);
464         spin_unlock(&mz->lru_lock);
465
466         *scanned = scan;
467         return nr_taken;
468 }
469
470
471 /**
472  * mem_cgroup_try_charge - get charge of PAGE_SIZE.
473  * @mm: an mm_struct which is charged against. (when *memcg is NULL)
474  * @gfp_mask: gfp_mask for reclaim.
475  * @memcg: a pointer to memory cgroup which is charged against.
476  *
477  * charge against memory cgroup pointed by *memcg. if *memcg == NULL, estimated
478  * memory cgroup from @mm is got and stored in *memcg.
479  *
480  * Returns 0 if success. -ENOMEM at failure.
481  */
482
483 int mem_cgroup_try_charge(struct mm_struct *mm,
484                         gfp_t gfp_mask, struct mem_cgroup **memcg)
485 {
486         struct mem_cgroup *mem;
487         int nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
488         /*
489          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
490          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
491          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
492          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
493          */
494         if (likely(!*memcg)) {
495                 rcu_read_lock();
496                 mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
497                 if (unlikely(!mem)) {
498                         rcu_read_unlock();
499                         return 0;
500                 }
501                 /*
502                  * For every charge from the cgroup, increment reference count
503                  */
504                 css_get(&mem->css);
505                 *memcg = mem;
506                 rcu_read_unlock();
507         } else {
508                 mem = *memcg;
509                 css_get(&mem->css);
510         }
511
512
513         while (unlikely(res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE))) {
514                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
515                         goto nomem;
516
517                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
518                         continue;
519
520                 /*
521                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
522                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
523                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
524                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
525                  * current usage of the cgroup before giving up
526                  */
527                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
528                         continue;
529
530                 if (!nr_retries--) {
531                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
532                         goto nomem;
533                 }
534         }
535         return 0;
536 nomem:
537         css_put(&mem->css);
538         return -ENOMEM;
539 }
540
541 /*
542  * commit a charge got by mem_cgroup_try_charge() and makes page_cgroup to be
543  * USED state. If already USED, uncharge and return.
544  */
545
546 static void __mem_cgroup_commit_charge(struct mem_cgroup *mem,
547                                      struct page_cgroup *pc,
548                                      enum charge_type ctype)
549 {
550         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
551         unsigned long flags;
552
553         /* try_charge() can return NULL to *memcg, taking care of it. */
554         if (!mem)
555                 return;
556
557         lock_page_cgroup(pc);
558         if (unlikely(PageCgroupUsed(pc))) {
559                 unlock_page_cgroup(pc);
560                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
561                 css_put(&mem->css);
562                 return;
563         }
564         pc->mem_cgroup = mem;
565         /*
566          * If a page is accounted as a page cache, insert to inactive list.
567          * If anon, insert to active list.
568          */
569         pc->flags = pcg_default_flags[ctype];
570
571         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
572
573         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
574         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
575         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
576         unlock_page_cgroup(pc);
577 }
578
579 /*
580  * Charge the memory controller for page usage.
581  * Return
582  * 0 if the charge was successful
583  * < 0 if the cgroup is over its limit
584  */
585 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
586                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype,
587                                 struct mem_cgroup *memcg)
588 {
589         struct mem_cgroup *mem;
590         struct page_cgroup *pc;
591         int ret;
592
593         pc = lookup_page_cgroup(page);
594         /* can happen at boot */
595         if (unlikely(!pc))
596                 return 0;
597         prefetchw(pc);
598
599         mem = memcg;
600         ret = mem_cgroup_try_charge(mm, gfp_mask, &mem);
601         if (ret)
602                 return ret;
603
604         __mem_cgroup_commit_charge(mem, pc, ctype);
605         return 0;
606 }
607
608 int mem_cgroup_newpage_charge(struct page *page,
609                               struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
610 {
611         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
612                 return 0;
613         if (PageCompound(page))
614                 return 0;
615         /*
616          * If already mapped, we don't have to account.
617          * If page cache, page->mapping has address_space.
618          * But page->mapping may have out-of-use anon_vma pointer,
619          * detecit it by PageAnon() check. newly-mapped-anon's page->mapping
620          * is NULL.
621          */
622         if (page_mapped(page) || (page->mapping && !PageAnon(page)))
623                 return 0;
624         if (unlikely(!mm))
625                 mm = &init_mm;
626         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
627                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED, NULL);
628 }
629
630 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
631                                 gfp_t gfp_mask)
632 {
633         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
634                 return 0;
635         if (PageCompound(page))
636                 return 0;
637         /*
638          * Corner case handling. This is called from add_to_page_cache()
639          * in usual. But some FS (shmem) precharges this page before calling it
640          * and call add_to_page_cache() with GFP_NOWAIT.
641          *
642          * For GFP_NOWAIT case, the page may be pre-charged before calling
643          * add_to_page_cache(). (See shmem.c) check it here and avoid to call
644          * charge twice. (It works but has to pay a bit larger cost.)
645          */
646         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT)) {
647                 struct page_cgroup *pc;
648
649
650                 pc = lookup_page_cgroup(page);
651                 if (!pc)
652                         return 0;
653                 lock_page_cgroup(pc);
654                 if (PageCgroupUsed(pc)) {
655                         unlock_page_cgroup(pc);
656                         return 0;
657                 }
658                 unlock_page_cgroup(pc);
659         }
660
661         if (unlikely(!mm))
662                 mm = &init_mm;
663
664         if (page_is_file_cache(page))
665                 return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
666                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE, NULL);
667         else
668                 return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
669                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM, NULL);
670 }
671
672 void mem_cgroup_commit_charge_swapin(struct page *page, struct mem_cgroup *ptr)
673 {
674         struct page_cgroup *pc;
675
676         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
677                 return;
678         if (!ptr)
679                 return;
680         pc = lookup_page_cgroup(page);
681         __mem_cgroup_commit_charge(ptr, pc, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
682 }
683
684 void mem_cgroup_cancel_charge_swapin(struct mem_cgroup *mem)
685 {
686         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
687                 return;
688         if (!mem)
689                 return;
690         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
691         css_put(&mem->css);
692 }
693
694
695 /*
696  * uncharge if !page_mapped(page)
697  */
698 static void
699 __mem_cgroup_uncharge_common(struct page *page, enum charge_type ctype)
700 {
701         struct page_cgroup *pc;
702         struct mem_cgroup *mem;
703         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
704         unsigned long flags;
705
706         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
707                 return;
708
709         /*
710          * Check if our page_cgroup is valid
711          */
712         pc = lookup_page_cgroup(page);
713         if (unlikely(!pc || !PageCgroupUsed(pc)))
714                 return;
715
716         lock_page_cgroup(pc);
717         if ((ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED && page_mapped(page))
718              || !PageCgroupUsed(pc)) {
719                 /* This happens at race in zap_pte_range() and do_swap_page()*/
720                 unlock_page_cgroup(pc);
721                 return;
722         }
723         ClearPageCgroupUsed(pc);
724         mem = pc->mem_cgroup;
725
726         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
727         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
728         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
729         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
730         unlock_page_cgroup(pc);
731
732         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
733         css_put(&mem->css);
734
735         return;
736 }
737
738 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
739 {
740         /* early check. */
741         if (page_mapped(page))
742                 return;
743         if (page->mapping && !PageAnon(page))
744                 return;
745         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
746 }
747
748 void mem_cgroup_uncharge_cache_page(struct page *page)
749 {
750         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
751         VM_BUG_ON(page->mapping);
752         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
753 }
754
755 /*
756  * Before starting migration, account PAGE_SIZE to mem_cgroup that the old
757  * page belongs to.
758  */
759 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page, struct mem_cgroup **ptr)
760 {
761         struct page_cgroup *pc;
762         struct mem_cgroup *mem = NULL;
763         int ret = 0;
764
765         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
766                 return 0;
767
768         pc = lookup_page_cgroup(page);
769         lock_page_cgroup(pc);
770         if (PageCgroupUsed(pc)) {
771                 mem = pc->mem_cgroup;
772                 css_get(&mem->css);
773         }
774         unlock_page_cgroup(pc);
775
776         if (mem) {
777                 ret = mem_cgroup_try_charge(NULL, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, &mem);
778                 css_put(&mem->css);
779         }
780         *ptr = mem;
781         return ret;
782 }
783
784 /* remove redundant charge if migration failed*/
785 void mem_cgroup_end_migration(struct mem_cgroup *mem,
786                 struct page *oldpage, struct page *newpage)
787 {
788         struct page *target, *unused;
789         struct page_cgroup *pc;
790         enum charge_type ctype;
791
792         if (!mem)
793                 return;
794
795         /* at migration success, oldpage->mapping is NULL. */
796         if (oldpage->mapping) {
797                 target = oldpage;
798                 unused = NULL;
799         } else {
800                 target = newpage;
801                 unused = oldpage;
802         }
803
804         if (PageAnon(target))
805                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED;
806         else if (page_is_file_cache(target))
807                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
808         else
809                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM;
810
811         /* unused page is not on radix-tree now. */
812         if (unused && ctype != MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED)
813                 __mem_cgroup_uncharge_common(unused, ctype);
814
815         pc = lookup_page_cgroup(target);
816         /*
817          * __mem_cgroup_commit_charge() check PCG_USED bit of page_cgroup.
818          * So, double-counting is effectively avoided.
819          */
820         __mem_cgroup_commit_charge(mem, pc, ctype);
821
822         /*
823          * Both of oldpage and newpage are still under lock_page().
824          * Then, we don't have to care about race in radix-tree.
825          * But we have to be careful that this page is unmapped or not.
826          *
827          * There is a case for !page_mapped(). At the start of
828          * migration, oldpage was mapped. But now, it's zapped.
829          * But we know *target* page is not freed/reused under us.
830          * mem_cgroup_uncharge_page() does all necessary checks.
831          */
832         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED)
833                 mem_cgroup_uncharge_page(target);
834 }
835
836 /*
837  * A call to try to shrink memory usage under specified resource controller.
838  * This is typically used for page reclaiming for shmem for reducing side
839  * effect of page allocation from shmem, which is used by some mem_cgroup.
840  */
841 int mem_cgroup_shrink_usage(struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
842 {
843         struct mem_cgroup *mem;
844         int progress = 0;
845         int retry = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
846
847         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
848                 return 0;
849         if (!mm)
850                 return 0;
851
852         rcu_read_lock();
853         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
854         if (unlikely(!mem)) {
855                 rcu_read_unlock();
856                 return 0;
857         }
858         css_get(&mem->css);
859         rcu_read_unlock();
860
861         do {
862                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask);
863                 progress += res_counter_check_under_limit(&mem->res);
864         } while (!progress && --retry);
865
866         css_put(&mem->css);
867         if (!retry)
868                 return -ENOMEM;
869         return 0;
870 }
871
872 static int mem_cgroup_resize_limit(struct mem_cgroup *memcg,
873                                    unsigned long long val)
874 {
875
876         int retry_count = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
877         int progress;
878         int ret = 0;
879
880         while (res_counter_set_limit(&memcg->res, val)) {
881                 if (signal_pending(current)) {
882                         ret = -EINTR;
883                         break;
884                 }
885                 if (!retry_count) {
886                         ret = -EBUSY;
887                         break;
888                 }
889                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg,
890                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE);
891                 if (!progress)
892                         retry_count--;
893         }
894         return ret;
895 }
896
897
898 /*
899  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
900  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
901  */
902 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
903 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
904                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
905                             enum lru_list lru)
906 {
907         struct page_cgroup *pc;
908         struct page *page;
909         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
910         unsigned long flags;
911         struct list_head *list;
912
913         list = &mz->lists[lru];
914
915         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
916         while (!list_empty(list)) {
917                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
918                 page = pc->page;
919                 if (!PageCgroupUsed(pc))
920                         break;
921                 get_page(page);
922                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
923                 /*
924                  * Check if this page is on LRU. !LRU page can be found
925                  * if it's under page migration.
926                  */
927                 if (PageLRU(page)) {
928                         __mem_cgroup_uncharge_common(page,
929                                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
930                         put_page(page);
931                         if (--count <= 0) {
932                                 count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
933                                 cond_resched();
934                         }
935                 } else {
936                         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
937                         break;
938                 }
939                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
940         }
941         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
942 }
943
944 /*
945  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
946  * This enables deleting this mem_cgroup.
947  */
948 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
949 {
950         int ret = -EBUSY;
951         int node, zid;
952
953         css_get(&mem->css);
954         /*
955          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
956          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
957          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
958          */
959         while (mem->res.usage > 0) {
960                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
961                         goto out;
962                 /* This is for making all *used* pages to be on LRU. */
963                 lru_add_drain_all();
964                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
965                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
966                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
967                                 enum lru_list l;
968                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
969                                 for_each_lru(l)
970                                         mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, l);
971                         }
972                 cond_resched();
973         }
974         ret = 0;
975 out:
976         css_put(&mem->css);
977         return ret;
978 }
979
980 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
981 {
982         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
983                                     cft->private);
984 }
985 /*
986  * The user of this function is...
987  * RES_LIMIT.
988  */
989 static int mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
990                             const char *buffer)
991 {
992         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_cont(cont);
993         unsigned long long val;
994         int ret;
995
996         switch (cft->private) {
997         case RES_LIMIT:
998                 /* This function does all necessary parse...reuse it */
999                 ret = res_counter_memparse_write_strategy(buffer, &val);
1000                 if (!ret)
1001                         ret = mem_cgroup_resize_limit(memcg, val);
1002                 break;
1003         default:
1004                 ret = -EINVAL; /* should be BUG() ? */
1005                 break;
1006         }
1007         return ret;
1008 }
1009
1010 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
1011 {
1012         struct mem_cgroup *mem;
1013
1014         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1015         switch (event) {
1016         case RES_MAX_USAGE:
1017                 res_counter_reset_max(&mem->res);
1018                 break;
1019         case RES_FAILCNT:
1020                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
1021                 break;
1022         }
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
1027 {
1028         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
1029 }
1030
1031 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
1032         const char *msg;
1033         u64 unit;
1034 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
1035         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
1036         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
1037         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT] = {"pgpgin", 1, },
1038         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT] = {"pgpgout", 1, },
1039 };
1040
1041 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
1042                                  struct cgroup_map_cb *cb)
1043 {
1044         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
1045         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
1046         int i;
1047
1048         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
1049                 s64 val;
1050
1051                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
1052                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
1053                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
1054         }
1055         /* showing # of active pages */
1056         {
1057                 unsigned long active_anon, inactive_anon;
1058                 unsigned long active_file, inactive_file;
1059                 unsigned long unevictable;
1060
1061                 inactive_anon = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1062                                                 LRU_INACTIVE_ANON);
1063                 active_anon = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1064                                                 LRU_ACTIVE_ANON);
1065                 inactive_file = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1066                                                 LRU_INACTIVE_FILE);
1067                 active_file = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1068                                                 LRU_ACTIVE_FILE);
1069                 unevictable = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1070                                                         LRU_UNEVICTABLE);
1071
1072                 cb->fill(cb, "active_anon", (active_anon) * PAGE_SIZE);
1073                 cb->fill(cb, "inactive_anon", (inactive_anon) * PAGE_SIZE);
1074                 cb->fill(cb, "active_file", (active_file) * PAGE_SIZE);
1075                 cb->fill(cb, "inactive_file", (inactive_file) * PAGE_SIZE);
1076                 cb->fill(cb, "unevictable", unevictable * PAGE_SIZE);
1077
1078         }
1079         return 0;
1080 }
1081
1082 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1083         {
1084                 .name = "usage_in_bytes",
1085                 .private = RES_USAGE,
1086                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1087         },
1088         {
1089                 .name = "max_usage_in_bytes",
1090                 .private = RES_MAX_USAGE,
1091                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1092                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1093         },
1094         {
1095                 .name = "limit_in_bytes",
1096                 .private = RES_LIMIT,
1097                 .write_string = mem_cgroup_write,
1098                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1099         },
1100         {
1101                 .name = "failcnt",
1102                 .private = RES_FAILCNT,
1103                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1104                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1105         },
1106         {
1107                 .name = "force_empty",
1108                 .trigger = mem_force_empty_write,
1109         },
1110         {
1111                 .name = "stat",
1112                 .read_map = mem_control_stat_show,
1113         },
1114 };
1115
1116 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1117 {
1118         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1119         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1120         enum lru_list l;
1121         int zone, tmp = node;
1122         /*
1123          * This routine is called against possible nodes.
1124          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1125          *
1126          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1127          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1128          *       function.
1129          */
1130         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
1131                 tmp = -1;
1132         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
1133         if (!pn)
1134                 return 1;
1135
1136         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1137         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1138
1139         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1140                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1141                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1142                 for_each_lru(l)
1143                         INIT_LIST_HEAD(&mz->lists[l]);
1144         }
1145         return 0;
1146 }
1147
1148 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1149 {
1150         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1151 }
1152
1153 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
1154 {
1155         struct mem_cgroup *mem;
1156
1157         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1158                 mem = kmalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
1159         else
1160                 mem = vmalloc(sizeof(*mem));
1161
1162         if (mem)
1163                 memset(mem, 0, sizeof(*mem));
1164         return mem;
1165 }
1166
1167 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *mem)
1168 {
1169         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1170                 kfree(mem);
1171         else
1172                 vfree(mem);
1173 }
1174
1175
1176 static struct cgroup_subsys_state *
1177 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1178 {
1179         struct mem_cgroup *mem;
1180         int node;
1181
1182         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1183                 mem = &init_mem_cgroup;
1184         } else {
1185                 mem = mem_cgroup_alloc();
1186                 if (!mem)
1187                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1188         }
1189
1190         res_counter_init(&mem->res);
1191
1192         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1193                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1194                         goto free_out;
1195
1196         return &mem->css;
1197 free_out:
1198         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1199                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1200         if (cont->parent != NULL)
1201                 mem_cgroup_free(mem);
1202         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1203 }
1204
1205 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1206                                         struct cgroup *cont)
1207 {
1208         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1209         mem_cgroup_force_empty(mem);
1210 }
1211
1212 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1213                                 struct cgroup *cont)
1214 {
1215         int node;
1216         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1217
1218         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1219                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1220
1221         mem_cgroup_free(mem_cgroup_from_cont(cont));
1222 }
1223
1224 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1225                                 struct cgroup *cont)
1226 {
1227         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1228                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1229 }
1230
1231 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1232                                 struct cgroup *cont,
1233                                 struct cgroup *old_cont,
1234                                 struct task_struct *p)
1235 {
1236         struct mm_struct *mm;
1237         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1238
1239         mm = get_task_mm(p);
1240         if (mm == NULL)
1241                 return;
1242
1243         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1244         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1245
1246         /*
1247          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1248          * in effect owned by the leader
1249          */
1250         if (!thread_group_leader(p))
1251                 goto out;
1252
1253 out:
1254         mmput(mm);
1255 }
1256
1257 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1258         .name = "memory",
1259         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1260         .create = mem_cgroup_create,
1261         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1262         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1263         .populate = mem_cgroup_populate,
1264         .attach = mem_cgroup_move_task,
1265         .early_init = 0,
1266 };