memcg: add hints for branch
[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
36 #include <asm/uaccess.h>
37
38 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys __read_mostly;
39 static struct kmem_cache *page_cgroup_cache __read_mostly;
40 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES      5
41
42 /*
43  * Statistics for memory cgroup.
44  */
45 enum mem_cgroup_stat_index {
46         /*
47          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
48          */
49         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
50         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
51         MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT,   /* # of pages paged in */
52         MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT,  /* # of pages paged out */
53
54         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
55 };
56
57 struct mem_cgroup_stat_cpu {
58         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
59 } ____cacheline_aligned_in_smp;
60
61 struct mem_cgroup_stat {
62         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
63 };
64
65 /*
66  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
67  */
68 static void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat *stat,
69                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
70 {
71         int cpu = smp_processor_id();
72         stat->cpustat[cpu].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
89 enum mem_cgroup_zstat_index {
90         MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE,
91         MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE,
92
93         NR_MEM_CGROUP_ZSTAT,
94 };
95
96 struct mem_cgroup_per_zone {
97         /*
98          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
99          */
100         spinlock_t              lru_lock;
101         struct list_head        active_list;
102         struct list_head        inactive_list;
103         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
104 };
105 /* Macro for accessing counter */
106 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
107
108 struct mem_cgroup_per_node {
109         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
110 };
111
112 struct mem_cgroup_lru_info {
113         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
114 };
115
116 /*
117  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
118  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
119  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
120  * to help the administrator determine what knobs to tune.
121  *
122  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
123  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
124  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
125  * a feature that will be implemented much later in the future.
126  */
127 struct mem_cgroup {
128         struct cgroup_subsys_state css;
129         /*
130          * the counter to account for memory usage
131          */
132         struct res_counter res;
133         /*
134          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
135          * per zone LRU lists.
136          */
137         struct mem_cgroup_lru_info info;
138
139         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
140         /*
141          * statistics.
142          */
143         struct mem_cgroup_stat stat;
144 };
145 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
146
147 /*
148  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
149  * lock.  We need to ensure that page->page_cgroup is at least two
150  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin).  But since
151  * bit_spin_lock doesn't actually set that lock bit in a non-debug
152  * uniprocessor kernel, we should avoid setting it here too.
153  */
154 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
155 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_DEBUG_SPINLOCK)
156 #define PAGE_CGROUP_LOCK        (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
157 #else
158 #define PAGE_CGROUP_LOCK        0x0
159 #endif
160
161 /*
162  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
163  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
164  */
165 struct page_cgroup {
166         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
167         struct page *page;
168         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
169         int flags;
170 };
171 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
172 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
173
174 static int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
175 {
176         return page_to_nid(pc->page);
177 }
178
179 static enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
180 {
181         return page_zonenum(pc->page);
182 }
183
184 enum charge_type {
185         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
186         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
187         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE,   /* used by force_empty */
188 };
189
190 /*
191  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
192  */
193 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
194                                         bool charge)
195 {
196         int val = (charge)? 1 : -1;
197         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
198
199         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
200         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
201                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
202         else
203                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
204
205         if (charge)
206                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
207                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT, 1);
208         else
209                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
210                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT, 1);
211 }
212
213 static struct mem_cgroup_per_zone *
214 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
215 {
216         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
217 }
218
219 static struct mem_cgroup_per_zone *
220 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
221 {
222         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
223         int nid = page_cgroup_nid(pc);
224         int zid = page_cgroup_zid(pc);
225
226         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
227 }
228
229 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
230                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
231 {
232         int nid, zid;
233         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
234         u64 total = 0;
235
236         for_each_online_node(nid)
237                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
238                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
239                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
240                 }
241         return total;
242 }
243
244 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
245 {
246         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
247                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
248                                 css);
249 }
250
251 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
252 {
253         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
254                                 struct mem_cgroup, css);
255 }
256
257 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
258 {
259         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
260 }
261
262 static void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
263 {
264         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
265         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | PAGE_CGROUP_LOCK);
266 }
267
268 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
269 {
270         return (struct page_cgroup *) (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
271 }
272
273 static void lock_page_cgroup(struct page *page)
274 {
275         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
276 }
277
278 static int try_lock_page_cgroup(struct page *page)
279 {
280         return bit_spin_trylock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
281 }
282
283 static void unlock_page_cgroup(struct page *page)
284 {
285         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
286 }
287
288 static void __mem_cgroup_remove_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
289                         struct page_cgroup *pc)
290 {
291         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
292
293         if (from)
294                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
295         else
296                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
297
298         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
299         list_del(&pc->lru);
300 }
301
302 static void __mem_cgroup_add_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
303                                 struct page_cgroup *pc)
304 {
305         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
306
307         if (!to) {
308                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
309                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
310         } else {
311                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
312                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
313         }
314         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
315 }
316
317 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
318 {
319         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
320         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
321
322         if (from)
323                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
324         else
325                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
326
327         if (active) {
328                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
329                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
330                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
331         } else {
332                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
333                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
334                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
335         }
336 }
337
338 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
339 {
340         int ret;
341
342         task_lock(task);
343         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
344         task_unlock(task);
345         return ret;
346 }
347
348 /*
349  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
350  */
351 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, bool active)
352 {
353         struct page_cgroup *pc;
354         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
355         unsigned long flags;
356
357         /*
358          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
359          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
360          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
361          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
362          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
363          */
364         if (!try_lock_page_cgroup(page))
365                 return;
366
367         pc = page_get_page_cgroup(page);
368         if (pc) {
369                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
370                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
371                 __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
372                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
373         }
374         unlock_page_cgroup(page);
375 }
376
377 /*
378  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
379  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
380  */
381 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
382 {
383         long total, rss;
384
385         /*
386          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
387          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
388          */
389         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
390         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
391         return (int)((rss * 100L) / total);
392 }
393
394 /*
395  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
396  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
397  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
398  * zone's global lru imbalance.
399  */
400 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
401 {
402         unsigned long active, inactive;
403         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
404         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
405         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
406         return (long) (active / (inactive + 1));
407 }
408
409 /*
410  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
411  */
412 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
413 {
414         return mem->prev_priority;
415 }
416
417 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
418 {
419         if (priority < mem->prev_priority)
420                 mem->prev_priority = priority;
421 }
422
423 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
424 {
425         mem->prev_priority = priority;
426 }
427
428 /*
429  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
430  * See also vmscan.c
431  *
432  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
433  * (see include/linux/mmzone.h)
434  */
435
436 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
437                                    struct zone *zone, int priority)
438 {
439         long nr_active;
440         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
441         int zid = zone_idx(zone);
442         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
443
444         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
445         return (nr_active >> priority);
446 }
447
448 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
449                                         struct zone *zone, int priority)
450 {
451         long nr_inactive;
452         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
453         int zid = zone_idx(zone);
454         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
455
456         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
457         return (nr_inactive >> priority);
458 }
459
460 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
461                                         struct list_head *dst,
462                                         unsigned long *scanned, int order,
463                                         int mode, struct zone *z,
464                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
465                                         int active)
466 {
467         unsigned long nr_taken = 0;
468         struct page *page;
469         unsigned long scan;
470         LIST_HEAD(pc_list);
471         struct list_head *src;
472         struct page_cgroup *pc, *tmp;
473         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
474         int zid = zone_idx(z);
475         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
476
477         BUG_ON(!mem_cont);
478         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
479         if (active)
480                 src = &mz->active_list;
481         else
482                 src = &mz->inactive_list;
483
484
485         spin_lock(&mz->lru_lock);
486         scan = 0;
487         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
488                 if (scan >= nr_to_scan)
489                         break;
490                 page = pc->page;
491
492                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
493                         continue;
494
495                 if (PageActive(page) && !active) {
496                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
497                         continue;
498                 }
499                 if (!PageActive(page) && active) {
500                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
501                         continue;
502                 }
503
504                 scan++;
505                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
506
507                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
508                         list_move(&page->lru, dst);
509                         nr_taken++;
510                 }
511         }
512
513         list_splice(&pc_list, src);
514         spin_unlock(&mz->lru_lock);
515
516         *scanned = scan;
517         return nr_taken;
518 }
519
520 /*
521  * Charge the memory controller for page usage.
522  * Return
523  * 0 if the charge was successful
524  * < 0 if the cgroup is over its limit
525  */
526 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
527                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype,
528                                 struct mem_cgroup *memcg)
529 {
530         struct mem_cgroup *mem;
531         struct page_cgroup *pc;
532         unsigned long flags;
533         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
534         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
535
536         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
537                 return 0;
538
539         /*
540          * Should page_cgroup's go to their own slab?
541          * One could optimize the performance of the charging routine
542          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
543          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
544          * with it
545          */
546 retry:
547         lock_page_cgroup(page);
548         pc = page_get_page_cgroup(page);
549         /*
550          * The page_cgroup exists and
551          * the page has already been accounted.
552          */
553         if (unlikely(pc)) {
554                 VM_BUG_ON(pc->page != page);
555                 VM_BUG_ON(!pc->mem_cgroup);
556                 unlock_page_cgroup(page);
557                 goto done;
558         }
559         unlock_page_cgroup(page);
560
561         pc = kmem_cache_alloc(page_cgroup_cache, gfp_mask);
562         if (unlikely(pc == NULL))
563                 goto err;
564
565         /*
566          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
567          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
568          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
569          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
570          */
571         if (likely(!memcg)) {
572                 rcu_read_lock();
573                 mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
574                 /*
575                  * For every charge from the cgroup, increment reference count
576                  */
577                 css_get(&mem->css);
578                 rcu_read_unlock();
579         } else {
580                 mem = memcg;
581                 css_get(&memcg->css);
582         }
583
584         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
585                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
586                         goto out;
587
588                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
589                         continue;
590
591                 /*
592                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
593                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
594                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
595                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
596                  * current usage of the cgroup before giving up
597                  */
598                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
599                         continue;
600
601                 if (!nr_retries--) {
602                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
603                         goto out;
604                 }
605         }
606
607         pc->mem_cgroup = mem;
608         pc->page = page;
609         /*
610          * If a page is accounted as a page cache, insert to inactive list.
611          * If anon, insert to active list.
612          */
613         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
614                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
615         else
616                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
617
618         lock_page_cgroup(page);
619         if (unlikely(page_get_page_cgroup(page))) {
620                 unlock_page_cgroup(page);
621                 /*
622                  * Another charge has been added to this page already.
623                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
624                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
625                  */
626                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
627                 css_put(&mem->css);
628                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
629                 goto retry;
630         }
631         page_assign_page_cgroup(page, pc);
632
633         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
634         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
635         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
636         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
637
638         unlock_page_cgroup(page);
639 done:
640         return 0;
641 out:
642         css_put(&mem->css);
643         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
644 err:
645         return -ENOMEM;
646 }
647
648 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
649 {
650         /*
651          * If already mapped, we don't have to account.
652          * If page cache, page->mapping has address_space.
653          * But page->mapping may have out-of-use anon_vma pointer,
654          * detecit it by PageAnon() check. newly-mapped-anon's page->mapping
655          * is NULL.
656          */
657         if (page_mapped(page) || (page->mapping && !PageAnon(page)))
658                 return 0;
659         if (unlikely(!mm))
660                 mm = &init_mm;
661         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
662                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED, NULL);
663 }
664
665 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
666                                 gfp_t gfp_mask)
667 {
668         if (unlikely(!mm))
669                 mm = &init_mm;
670         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
671                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE, NULL);
672 }
673
674 /*
675  * uncharge if !page_mapped(page)
676  */
677 static void
678 __mem_cgroup_uncharge_common(struct page *page, enum charge_type ctype)
679 {
680         struct page_cgroup *pc;
681         struct mem_cgroup *mem;
682         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
683         unsigned long flags;
684
685         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
686                 return;
687
688         /*
689          * Check if our page_cgroup is valid
690          */
691         lock_page_cgroup(page);
692         pc = page_get_page_cgroup(page);
693         if (unlikely(!pc))
694                 goto unlock;
695
696         VM_BUG_ON(pc->page != page);
697
698         if ((ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED)
699             && ((pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
700                 || page_mapped(page)))
701                 goto unlock;
702
703         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
704         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
705         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
706         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
707
708         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
709         unlock_page_cgroup(page);
710
711         mem = pc->mem_cgroup;
712         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
713         css_put(&mem->css);
714
715         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
716         return;
717 unlock:
718         unlock_page_cgroup(page);
719 }
720
721 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
722 {
723         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
724 }
725
726 void mem_cgroup_uncharge_cache_page(struct page *page)
727 {
728         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
729         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
730 }
731
732 /*
733  * Before starting migration, account against new page.
734  */
735 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page, struct page *newpage)
736 {
737         struct page_cgroup *pc;
738         struct mem_cgroup *mem = NULL;
739         enum charge_type ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED;
740         int ret = 0;
741
742         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
743                 return 0;
744
745         lock_page_cgroup(page);
746         pc = page_get_page_cgroup(page);
747         if (pc) {
748                 mem = pc->mem_cgroup;
749                 css_get(&mem->css);
750                 if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
751                         ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
752         }
753         unlock_page_cgroup(page);
754         if (mem) {
755                 ret = mem_cgroup_charge_common(newpage, NULL, GFP_KERNEL,
756                         ctype, mem);
757                 css_put(&mem->css);
758         }
759         return ret;
760 }
761
762 /* remove redundant charge if migration failed*/
763 void mem_cgroup_end_migration(struct page *newpage)
764 {
765         /*
766          * At success, page->mapping is not NULL.
767          * special rollback care is necessary when
768          * 1. at migration failure. (newpage->mapping is cleared in this case)
769          * 2. the newpage was moved but not remapped again because the task
770          *    exits and the newpage is obsolete. In this case, the new page
771          *    may be a swapcache. So, we just call mem_cgroup_uncharge_page()
772          *    always for avoiding mess. The  page_cgroup will be removed if
773          *    unnecessary. File cache pages is still on radix-tree. Don't
774          *    care it.
775          */
776         if (!newpage->mapping)
777                 __mem_cgroup_uncharge_common(newpage,
778                                          MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
779         else if (PageAnon(newpage))
780                 mem_cgroup_uncharge_page(newpage);
781 }
782
783 /*
784  * A call to try to shrink memory usage under specified resource controller.
785  * This is typically used for page reclaiming for shmem for reducing side
786  * effect of page allocation from shmem, which is used by some mem_cgroup.
787  */
788 int mem_cgroup_shrink_usage(struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
789 {
790         struct mem_cgroup *mem;
791         int progress = 0;
792         int retry = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
793
794         rcu_read_lock();
795         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
796         css_get(&mem->css);
797         rcu_read_unlock();
798
799         do {
800                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask);
801         } while (!progress && --retry);
802
803         css_put(&mem->css);
804         if (!retry)
805                 return -ENOMEM;
806         return 0;
807 }
808
809 /*
810  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
811  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
812  */
813 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
814 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
815                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
816                             int active)
817 {
818         struct page_cgroup *pc;
819         struct page *page;
820         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
821         unsigned long flags;
822         struct list_head *list;
823
824         if (active)
825                 list = &mz->active_list;
826         else
827                 list = &mz->inactive_list;
828
829         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
830         while (!list_empty(list)) {
831                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
832                 page = pc->page;
833                 get_page(page);
834                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
835                 /*
836                  * Check if this page is on LRU. !LRU page can be found
837                  * if it's under page migration.
838                  */
839                 if (PageLRU(page)) {
840                         __mem_cgroup_uncharge_common(page,
841                                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
842                         put_page(page);
843                         if (--count <= 0) {
844                                 count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
845                                 cond_resched();
846                         }
847                 } else
848                         cond_resched();
849                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
850         }
851         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
852 }
853
854 /*
855  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
856  * This enables deleting this mem_cgroup.
857  */
858 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
859 {
860         int ret = -EBUSY;
861         int node, zid;
862
863         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
864                 return 0;
865
866         css_get(&mem->css);
867         /*
868          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
869          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
870          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
871          */
872         while (mem->res.usage > 0) {
873                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
874                         goto out;
875                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
876                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
877                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
878                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
879                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
880                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
881                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
882                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
883                         }
884         }
885         ret = 0;
886 out:
887         css_put(&mem->css);
888         return ret;
889 }
890
891 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
892 {
893         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
894                                     cft->private);
895 }
896
897 static int mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
898                             const char *buffer)
899 {
900         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
901                                  cft->private, buffer,
902                                  res_counter_memparse_write_strategy);
903 }
904
905 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
906 {
907         struct mem_cgroup *mem;
908
909         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
910         switch (event) {
911         case RES_MAX_USAGE:
912                 res_counter_reset_max(&mem->res);
913                 break;
914         case RES_FAILCNT:
915                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
916                 break;
917         }
918         return 0;
919 }
920
921 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
922 {
923         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
924 }
925
926 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
927         const char *msg;
928         u64 unit;
929 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
930         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
931         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
932         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT] = {"pgpgin", 1, },
933         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT] = {"pgpgout", 1, },
934 };
935
936 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
937                                  struct cgroup_map_cb *cb)
938 {
939         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
940         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
941         int i;
942
943         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
944                 s64 val;
945
946                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
947                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
948                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
949         }
950         /* showing # of active pages */
951         {
952                 unsigned long active, inactive;
953
954                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
955                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
956                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
957                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
958                 cb->fill(cb, "active", (active) * PAGE_SIZE);
959                 cb->fill(cb, "inactive", (inactive) * PAGE_SIZE);
960         }
961         return 0;
962 }
963
964 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
965         {
966                 .name = "usage_in_bytes",
967                 .private = RES_USAGE,
968                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
969         },
970         {
971                 .name = "max_usage_in_bytes",
972                 .private = RES_MAX_USAGE,
973                 .trigger = mem_cgroup_reset,
974                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
975         },
976         {
977                 .name = "limit_in_bytes",
978                 .private = RES_LIMIT,
979                 .write_string = mem_cgroup_write,
980                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
981         },
982         {
983                 .name = "failcnt",
984                 .private = RES_FAILCNT,
985                 .trigger = mem_cgroup_reset,
986                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
987         },
988         {
989                 .name = "force_empty",
990                 .trigger = mem_force_empty_write,
991         },
992         {
993                 .name = "stat",
994                 .read_map = mem_control_stat_show,
995         },
996 };
997
998 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
999 {
1000         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1001         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1002         int zone, tmp = node;
1003         /*
1004          * This routine is called against possible nodes.
1005          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1006          *
1007          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1008          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1009          *       function.
1010          */
1011         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
1012                 tmp = -1;
1013         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
1014         if (!pn)
1015                 return 1;
1016
1017         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1018         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1019
1020         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1021                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1022                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
1023                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
1024                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1025         }
1026         return 0;
1027 }
1028
1029 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1030 {
1031         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1032 }
1033
1034 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
1035 {
1036         struct mem_cgroup *mem;
1037
1038         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1039                 mem = kmalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
1040         else
1041                 mem = vmalloc(sizeof(*mem));
1042
1043         if (mem)
1044                 memset(mem, 0, sizeof(*mem));
1045         return mem;
1046 }
1047
1048 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *mem)
1049 {
1050         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1051                 kfree(mem);
1052         else
1053                 vfree(mem);
1054 }
1055
1056
1057 static struct cgroup_subsys_state *
1058 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1059 {
1060         struct mem_cgroup *mem;
1061         int node;
1062
1063         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1064                 mem = &init_mem_cgroup;
1065                 page_cgroup_cache = KMEM_CACHE(page_cgroup, SLAB_PANIC);
1066         } else {
1067                 mem = mem_cgroup_alloc();
1068                 if (!mem)
1069                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1070         }
1071
1072         res_counter_init(&mem->res);
1073
1074         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1075                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1076                         goto free_out;
1077
1078         return &mem->css;
1079 free_out:
1080         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1081                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1082         if (cont->parent != NULL)
1083                 mem_cgroup_free(mem);
1084         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1085 }
1086
1087 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1088                                         struct cgroup *cont)
1089 {
1090         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1091         mem_cgroup_force_empty(mem);
1092 }
1093
1094 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1095                                 struct cgroup *cont)
1096 {
1097         int node;
1098         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1099
1100         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1101                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1102
1103         mem_cgroup_free(mem_cgroup_from_cont(cont));
1104 }
1105
1106 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1107                                 struct cgroup *cont)
1108 {
1109         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1110                 return 0;
1111         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1112                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1113 }
1114
1115 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1116                                 struct cgroup *cont,
1117                                 struct cgroup *old_cont,
1118                                 struct task_struct *p)
1119 {
1120         struct mm_struct *mm;
1121         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1122
1123         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1124                 return;
1125
1126         mm = get_task_mm(p);
1127         if (mm == NULL)
1128                 return;
1129
1130         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1131         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1132
1133         if (mem == old_mem)
1134                 goto out;
1135
1136         /*
1137          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1138          * in effect owned by the leader
1139          */
1140         if (!thread_group_leader(p))
1141                 goto out;
1142
1143 out:
1144         mmput(mm);
1145 }
1146
1147 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1148         .name = "memory",
1149         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1150         .create = mem_cgroup_create,
1151         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1152         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1153         .populate = mem_cgroup_populate,
1154         .attach = mem_cgroup_move_task,
1155         .early_init = 0,
1156 };