per-zone and reclaim enhancements for memory controller: calculate the number of...
[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/swap.h>
30 #include <linux/spinlock.h>
31 #include <linux/fs.h>
32 #include <linux/seq_file.h>
33
34 #include <asm/uaccess.h>
35
36 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys;
37 static const int MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES = 5;
38
39 /*
40  * Statistics for memory cgroup.
41  */
42 enum mem_cgroup_stat_index {
43         /*
44          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
45          */
46         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
47         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
48
49         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
50 };
51
52 struct mem_cgroup_stat_cpu {
53         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
54 } ____cacheline_aligned_in_smp;
55
56 struct mem_cgroup_stat {
57         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
58 };
59
60 /*
61  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
62  */
63 static void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat *stat,
64                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
65 {
66         int cpu = smp_processor_id();
67         stat->cpustat[cpu].count[idx] += val;
68 }
69
70 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
71                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
72 {
73         int cpu;
74         s64 ret = 0;
75         for_each_possible_cpu(cpu)
76                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
77         return ret;
78 }
79
80 /*
81  * per-zone information in memory controller.
82  */
83
84 enum mem_cgroup_zstat_index {
85         MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE,
86         MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE,
87
88         NR_MEM_CGROUP_ZSTAT,
89 };
90
91 struct mem_cgroup_per_zone {
92         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
93 };
94 /* Macro for accessing counter */
95 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
96
97 struct mem_cgroup_per_node {
98         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
99 };
100
101 struct mem_cgroup_lru_info {
102         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
103 };
104
105 /*
106  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
107  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
108  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
109  * to help the administrator determine what knobs to tune.
110  *
111  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
112  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
113  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
114  * a feature that will be implemented much later in the future.
115  */
116 struct mem_cgroup {
117         struct cgroup_subsys_state css;
118         /*
119          * the counter to account for memory usage
120          */
121         struct res_counter res;
122         /*
123          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
124          * per zone LRU lists.
125          * TODO: Consider making these lists per zone
126          */
127         struct list_head active_list;
128         struct list_head inactive_list;
129         struct mem_cgroup_lru_info info;
130         /*
131          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
132          */
133         spinlock_t lru_lock;
134         unsigned long control_type;     /* control RSS or RSS+Pagecache */
135         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
136         /*
137          * statistics.
138          */
139         struct mem_cgroup_stat stat;
140 };
141
142 /*
143  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
144  * lock. We need to ensure that page->page_cgroup is atleast two
145  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin)
146  */
147 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
148 #define PAGE_CGROUP_LOCK                (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
149
150 /*
151  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
152  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
153  */
154 struct page_cgroup {
155         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
156         struct page *page;
157         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
158         atomic_t ref_cnt;               /* Helpful when pages move b/w  */
159                                         /* mapped and cached states     */
160         int      flags;
161 };
162 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
163 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
164
165 static inline int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
166 {
167         return page_to_nid(pc->page);
168 }
169
170 static inline enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
171 {
172         return page_zonenum(pc->page);
173 }
174
175 enum {
176         MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC = 0,
177         MEM_CGROUP_TYPE_MAPPED,
178         MEM_CGROUP_TYPE_CACHED,
179         MEM_CGROUP_TYPE_ALL,
180         MEM_CGROUP_TYPE_MAX,
181 };
182
183 enum charge_type {
184         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
185         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
186 };
187
188
189 /*
190  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
191  */
192 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
193                                         bool charge)
194 {
195         int val = (charge)? 1 : -1;
196         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
197         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
198
199         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
200                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
201                                         MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
202         else
203                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
204 }
205
206 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
207 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
208 {
209         BUG_ON(!mem->info.nodeinfo[nid]);
210         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
211 }
212
213 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
214 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
215 {
216         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
217         int nid = page_cgroup_nid(pc);
218         int zid = page_cgroup_zid(pc);
219
220         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
221 }
222
223 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
224                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
225 {
226         int nid, zid;
227         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
228         u64 total = 0;
229
230         for_each_online_node(nid)
231                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
232                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
233                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
234                 }
235         return total;
236 }
237
238 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
239
240 static inline
241 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
242 {
243         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
244                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
245                                 css);
246 }
247
248 static inline
249 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
250 {
251         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
252                                 struct mem_cgroup, css);
253 }
254
255 void mm_init_cgroup(struct mm_struct *mm, struct task_struct *p)
256 {
257         struct mem_cgroup *mem;
258
259         mem = mem_cgroup_from_task(p);
260         css_get(&mem->css);
261         mm->mem_cgroup = mem;
262 }
263
264 void mm_free_cgroup(struct mm_struct *mm)
265 {
266         css_put(&mm->mem_cgroup->css);
267 }
268
269 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
270 {
271         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT,
272                                         &page->page_cgroup);
273 }
274
275 void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
276 {
277         int locked;
278
279         /*
280          * While resetting the page_cgroup we might not hold the
281          * page_cgroup lock. free_hot_cold_page() is an example
282          * of such a scenario
283          */
284         if (pc)
285                 VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
286         locked = (page->page_cgroup & PAGE_CGROUP_LOCK);
287         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | locked);
288 }
289
290 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
291 {
292         return (struct page_cgroup *)
293                 (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
294 }
295
296 static void __always_inline lock_page_cgroup(struct page *page)
297 {
298         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
299         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
300 }
301
302 static void __always_inline unlock_page_cgroup(struct page *page)
303 {
304         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
305 }
306
307 /*
308  * Tie new page_cgroup to struct page under lock_page_cgroup()
309  * This can fail if the page has been tied to a page_cgroup.
310  * If success, returns 0.
311  */
312 static int page_cgroup_assign_new_page_cgroup(struct page *page,
313                                                 struct page_cgroup *pc)
314 {
315         int ret = 0;
316
317         lock_page_cgroup(page);
318         if (!page_get_page_cgroup(page))
319                 page_assign_page_cgroup(page, pc);
320         else /* A page is tied to other pc. */
321                 ret = 1;
322         unlock_page_cgroup(page);
323         return ret;
324 }
325
326 /*
327  * Clear page->page_cgroup member under lock_page_cgroup().
328  * If given "pc" value is different from one page->page_cgroup,
329  * page->cgroup is not cleared.
330  * Returns a value of page->page_cgroup at lock taken.
331  * A can can detect failure of clearing by following
332  *  clear_page_cgroup(page, pc) == pc
333  */
334
335 static struct page_cgroup *clear_page_cgroup(struct page *page,
336                                                 struct page_cgroup *pc)
337 {
338         struct page_cgroup *ret;
339         /* lock and clear */
340         lock_page_cgroup(page);
341         ret = page_get_page_cgroup(page);
342         if (likely(ret == pc))
343                 page_assign_page_cgroup(page, NULL);
344         unlock_page_cgroup(page);
345         return ret;
346 }
347
348 static void __mem_cgroup_remove_list(struct page_cgroup *pc)
349 {
350         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
351         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
352
353         if (from)
354                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
355         else
356                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
357
358         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
359         list_del_init(&pc->lru);
360 }
361
362 static void __mem_cgroup_add_list(struct page_cgroup *pc)
363 {
364         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
365         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
366
367         if (!to) {
368                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
369                 list_add(&pc->lru, &pc->mem_cgroup->inactive_list);
370         } else {
371                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
372                 list_add(&pc->lru, &pc->mem_cgroup->active_list);
373         }
374         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
375 }
376
377 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
378 {
379         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
380         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
381
382         if (from)
383                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
384         else
385                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
386
387         if (active) {
388                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
389                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
390                 list_move(&pc->lru, &pc->mem_cgroup->active_list);
391         } else {
392                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
393                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
394                 list_move(&pc->lru, &pc->mem_cgroup->inactive_list);
395         }
396 }
397
398 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
399 {
400         int ret;
401
402         task_lock(task);
403         ret = task->mm && mm_cgroup(task->mm) == mem;
404         task_unlock(task);
405         return ret;
406 }
407
408 /*
409  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
410  */
411 void mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
412 {
413         struct mem_cgroup *mem;
414         if (!pc)
415                 return;
416
417         mem = pc->mem_cgroup;
418
419         spin_lock(&mem->lru_lock);
420         __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
421         spin_unlock(&mem->lru_lock);
422 }
423
424 /*
425  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
426  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
427  */
428 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
429 {
430         long total, rss;
431
432         /*
433          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
434          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
435          */
436         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
437         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
438         return (int)((rss * 100L) / total);
439 }
440 /*
441  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
442  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
443  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
444  * zone's global lru imbalance.
445  */
446 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
447 {
448         unsigned long active, inactive;
449         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
450         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
451         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
452         return (long) (active / (inactive + 1));
453 }
454
455 /*
456  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
457  */
458 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
459 {
460         return mem->prev_priority;
461 }
462
463 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
464 {
465         if (priority < mem->prev_priority)
466                 mem->prev_priority = priority;
467 }
468
469 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
470 {
471         mem->prev_priority = priority;
472 }
473
474 /*
475  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
476  * See also vmscan.c
477  *
478  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
479  * (see include/linux/mmzone.h)
480  */
481
482 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
483                                    struct zone *zone, int priority)
484 {
485         long nr_active;
486         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
487         int zid = zone_idx(zone);
488         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
489
490         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
491         return (nr_active >> priority);
492 }
493
494 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
495                                         struct zone *zone, int priority)
496 {
497         long nr_inactive;
498         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
499         int zid = zone_idx(zone);
500         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
501
502         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
503
504         return (nr_inactive >> priority);
505 }
506
507 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
508                                         struct list_head *dst,
509                                         unsigned long *scanned, int order,
510                                         int mode, struct zone *z,
511                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
512                                         int active)
513 {
514         unsigned long nr_taken = 0;
515         struct page *page;
516         unsigned long scan;
517         LIST_HEAD(pc_list);
518         struct list_head *src;
519         struct page_cgroup *pc, *tmp;
520
521         if (active)
522                 src = &mem_cont->active_list;
523         else
524                 src = &mem_cont->inactive_list;
525
526         spin_lock(&mem_cont->lru_lock);
527         scan = 0;
528         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
529                 if (scan >= nr_to_scan)
530                         break;
531                 page = pc->page;
532                 VM_BUG_ON(!pc);
533
534                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
535                         continue;
536
537                 if (PageActive(page) && !active) {
538                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
539                         continue;
540                 }
541                 if (!PageActive(page) && active) {
542                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
543                         continue;
544                 }
545
546                 /*
547                  * Reclaim, per zone
548                  * TODO: make the active/inactive lists per zone
549                  */
550                 if (page_zone(page) != z)
551                         continue;
552
553                 scan++;
554                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
555
556                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
557                         list_move(&page->lru, dst);
558                         nr_taken++;
559                 }
560         }
561
562         list_splice(&pc_list, src);
563         spin_unlock(&mem_cont->lru_lock);
564
565         *scanned = scan;
566         return nr_taken;
567 }
568
569 /*
570  * Charge the memory controller for page usage.
571  * Return
572  * 0 if the charge was successful
573  * < 0 if the cgroup is over its limit
574  */
575 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
576                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
577 {
578         struct mem_cgroup *mem;
579         struct page_cgroup *pc;
580         unsigned long flags;
581         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
582
583         /*
584          * Should page_cgroup's go to their own slab?
585          * One could optimize the performance of the charging routine
586          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
587          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
588          * with it
589          */
590 retry:
591         if (page) {
592                 lock_page_cgroup(page);
593                 pc = page_get_page_cgroup(page);
594                 /*
595                  * The page_cgroup exists and
596                  * the page has already been accounted.
597                  */
598                 if (pc) {
599                         if (unlikely(!atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))) {
600                                 /* this page is under being uncharged ? */
601                                 unlock_page_cgroup(page);
602                                 cpu_relax();
603                                 goto retry;
604                         } else {
605                                 unlock_page_cgroup(page);
606                                 goto done;
607                         }
608                 }
609                 unlock_page_cgroup(page);
610         }
611
612         pc = kzalloc(sizeof(struct page_cgroup), gfp_mask);
613         if (pc == NULL)
614                 goto err;
615
616         /*
617          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
618          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
619          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
620          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
621          */
622         if (!mm)
623                 mm = &init_mm;
624
625         rcu_read_lock();
626         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
627         /*
628          * For every charge from the cgroup, increment reference
629          * count
630          */
631         css_get(&mem->css);
632         rcu_read_unlock();
633
634         /*
635          * If we created the page_cgroup, we should free it on exceeding
636          * the cgroup limit.
637          */
638         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
639                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
640                         goto out;
641
642                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
643                         continue;
644
645                 /*
646                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
647                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
648                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
649                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
650                  * current usage of the cgroup before giving up
651                  */
652                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
653                         continue;
654
655                 if (!nr_retries--) {
656                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
657                         goto out;
658                 }
659                 congestion_wait(WRITE, HZ/10);
660         }
661
662         atomic_set(&pc->ref_cnt, 1);
663         pc->mem_cgroup = mem;
664         pc->page = page;
665         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
666         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
667                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
668
669         if (!page || page_cgroup_assign_new_page_cgroup(page, pc)) {
670                 /*
671                  * Another charge has been added to this page already.
672                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
673                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
674                  */
675                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
676                 css_put(&mem->css);
677                 kfree(pc);
678                 if (!page)
679                         goto done;
680                 goto retry;
681         }
682
683         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
684         /* Update statistics vector */
685         __mem_cgroup_add_list(pc);
686         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
687
688 done:
689         return 0;
690 out:
691         css_put(&mem->css);
692         kfree(pc);
693 err:
694         return -ENOMEM;
695 }
696
697 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
698                         gfp_t gfp_mask)
699 {
700         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
701                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
702 }
703
704 /*
705  * See if the cached pages should be charged at all?
706  */
707 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
708                                 gfp_t gfp_mask)
709 {
710         int ret = 0;
711         struct mem_cgroup *mem;
712         if (!mm)
713                 mm = &init_mm;
714
715         rcu_read_lock();
716         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
717         css_get(&mem->css);
718         rcu_read_unlock();
719         if (mem->control_type == MEM_CGROUP_TYPE_ALL)
720                 ret = mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
721                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
722         css_put(&mem->css);
723         return ret;
724 }
725
726 /*
727  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
728  * uncharge.
729  */
730 void mem_cgroup_uncharge(struct page_cgroup *pc)
731 {
732         struct mem_cgroup *mem;
733         struct page *page;
734         unsigned long flags;
735
736         /*
737          * This can handle cases when a page is not charged at all and we
738          * are switching between handling the control_type.
739          */
740         if (!pc)
741                 return;
742
743         if (atomic_dec_and_test(&pc->ref_cnt)) {
744                 page = pc->page;
745                 /*
746                  * get page->cgroup and clear it under lock.
747                  * force_empty can drop page->cgroup without checking refcnt.
748                  */
749                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
750                         mem = pc->mem_cgroup;
751                         css_put(&mem->css);
752                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
753                         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
754                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
755                         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
756                         kfree(pc);
757                 }
758         }
759 }
760
761 /*
762  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
763  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
764  */
765
766 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
767 {
768         struct page_cgroup *pc;
769         int ret = 0;
770         lock_page_cgroup(page);
771         pc = page_get_page_cgroup(page);
772         if (pc && atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))
773                 ret = 1;
774         unlock_page_cgroup(page);
775         return ret;
776 }
777
778 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
779 {
780         struct page_cgroup *pc = page_get_page_cgroup(page);
781         mem_cgroup_uncharge(pc);
782 }
783 /*
784  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and Pg_locked.
785  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
786  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
787  */
788
789 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
790 {
791         struct page_cgroup *pc;
792         struct mem_cgroup *mem;
793         unsigned long flags;
794 retry:
795         pc = page_get_page_cgroup(page);
796         if (!pc)
797                 return;
798         mem = pc->mem_cgroup;
799         if (clear_page_cgroup(page, pc) != pc)
800                 goto retry;
801
802         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
803
804         __mem_cgroup_remove_list(pc);
805         pc->page = newpage;
806         lock_page_cgroup(newpage);
807         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
808         unlock_page_cgroup(newpage);
809         __mem_cgroup_add_list(pc);
810
811         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
812         return;
813 }
814
815 /*
816  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
817  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
818  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
819  */
820 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
821 static void
822 mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem, struct list_head *list)
823 {
824         struct page_cgroup *pc;
825         struct page *page;
826         int count;
827         unsigned long flags;
828
829 retry:
830         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
831         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
832
833         while (--count && !list_empty(list)) {
834                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
835                 page = pc->page;
836                 /* Avoid race with charge */
837                 atomic_set(&pc->ref_cnt, 0);
838                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
839                         css_put(&mem->css);
840                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
841                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
842                         kfree(pc);
843                 } else  /* being uncharged ? ...do relax */
844                         break;
845         }
846         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
847         if (!list_empty(list)) {
848                 cond_resched();
849                 goto retry;
850         }
851         return;
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
859 int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
860 {
861         int ret = -EBUSY;
862         css_get(&mem->css);
863         /*
864          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
865 `        * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
866          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
867          */
868         while (!(list_empty(&mem->active_list) &&
869                  list_empty(&mem->inactive_list))) {
870                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
871                         goto out;
872                 /* drop all page_cgroup in active_list */
873                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, &mem->active_list);
874                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
875                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, &mem->inactive_list);
876         }
877         ret = 0;
878 out:
879         css_put(&mem->css);
880         return ret;
881 }
882
883
884
885 int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
886 {
887         *tmp = memparse(buf, &buf);
888         if (*buf != '\0')
889                 return -EINVAL;
890
891         /*
892          * Round up the value to the closest page size
893          */
894         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
895         return 0;
896 }
897
898 static ssize_t mem_cgroup_read(struct cgroup *cont,
899                         struct cftype *cft, struct file *file,
900                         char __user *userbuf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
901 {
902         return res_counter_read(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
903                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
904                                 NULL);
905 }
906
907 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
908                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
909                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
910 {
911         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
912                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
913                                 mem_cgroup_write_strategy);
914 }
915
916 static ssize_t mem_control_type_write(struct cgroup *cont,
917                         struct cftype *cft, struct file *file,
918                         const char __user *userbuf,
919                         size_t nbytes, loff_t *pos)
920 {
921         int ret;
922         char *buf, *end;
923         unsigned long tmp;
924         struct mem_cgroup *mem;
925
926         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
927         buf = kmalloc(nbytes + 1, GFP_KERNEL);
928         ret = -ENOMEM;
929         if (buf == NULL)
930                 goto out;
931
932         buf[nbytes] = 0;
933         ret = -EFAULT;
934         if (copy_from_user(buf, userbuf, nbytes))
935                 goto out_free;
936
937         ret = -EINVAL;
938         tmp = simple_strtoul(buf, &end, 10);
939         if (*end != '\0')
940                 goto out_free;
941
942         if (tmp <= MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC || tmp >= MEM_CGROUP_TYPE_MAX)
943                 goto out_free;
944
945         mem->control_type = tmp;
946         ret = nbytes;
947 out_free:
948         kfree(buf);
949 out:
950         return ret;
951 }
952
953 static ssize_t mem_control_type_read(struct cgroup *cont,
954                                 struct cftype *cft,
955                                 struct file *file, char __user *userbuf,
956                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
957 {
958         unsigned long val;
959         char buf[64], *s;
960         struct mem_cgroup *mem;
961
962         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
963         s = buf;
964         val = mem->control_type;
965         s += sprintf(s, "%lu\n", val);
966         return simple_read_from_buffer((void __user *)userbuf, nbytes,
967                         ppos, buf, s - buf);
968 }
969
970
971 static ssize_t mem_force_empty_write(struct cgroup *cont,
972                                 struct cftype *cft, struct file *file,
973                                 const char __user *userbuf,
974                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
975 {
976         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
977         int ret;
978         ret = mem_cgroup_force_empty(mem);
979         if (!ret)
980                 ret = nbytes;
981         return ret;
982 }
983
984 /*
985  * Note: This should be removed if cgroup supports write-only file.
986  */
987
988 static ssize_t mem_force_empty_read(struct cgroup *cont,
989                                 struct cftype *cft,
990                                 struct file *file, char __user *userbuf,
991                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
992 {
993         return -EINVAL;
994 }
995
996
997 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
998         const char *msg;
999         u64 unit;
1000 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
1001         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
1002         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
1003 };
1004
1005 static int mem_control_stat_show(struct seq_file *m, void *arg)
1006 {
1007         struct cgroup *cont = m->private;
1008         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
1009         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
1010         int i;
1011
1012         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
1013                 s64 val;
1014
1015                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
1016                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
1017                 seq_printf(m, "%s %lld\n", mem_cgroup_stat_desc[i].msg,
1018                                 (long long)val);
1019         }
1020         /* showing # of active pages */
1021         {
1022                 unsigned long active, inactive;
1023
1024                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1025                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
1026                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1027                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
1028                 seq_printf(m, "active %ld\n", (active) * PAGE_SIZE);
1029                 seq_printf(m, "inactive %ld\n", (inactive) * PAGE_SIZE);
1030         }
1031         return 0;
1032 }
1033
1034 static const struct file_operations mem_control_stat_file_operations = {
1035         .read = seq_read,
1036         .llseek = seq_lseek,
1037         .release = single_release,
1038 };
1039
1040 static int mem_control_stat_open(struct inode *unused, struct file *file)
1041 {
1042         /* XXX __d_cont */
1043         struct cgroup *cont = file->f_dentry->d_parent->d_fsdata;
1044
1045         file->f_op = &mem_control_stat_file_operations;
1046         return single_open(file, mem_control_stat_show, cont);
1047 }
1048
1049
1050
1051 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1052         {
1053                 .name = "usage_in_bytes",
1054                 .private = RES_USAGE,
1055                 .read = mem_cgroup_read,
1056         },
1057         {
1058                 .name = "limit_in_bytes",
1059                 .private = RES_LIMIT,
1060                 .write = mem_cgroup_write,
1061                 .read = mem_cgroup_read,
1062         },
1063         {
1064                 .name = "failcnt",
1065                 .private = RES_FAILCNT,
1066                 .read = mem_cgroup_read,
1067         },
1068         {
1069                 .name = "control_type",
1070                 .write = mem_control_type_write,
1071                 .read = mem_control_type_read,
1072         },
1073         {
1074                 .name = "force_empty",
1075                 .write = mem_force_empty_write,
1076                 .read = mem_force_empty_read,
1077         },
1078         {
1079                 .name = "stat",
1080                 .open = mem_control_stat_open,
1081         },
1082 };
1083
1084 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1085 {
1086         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1087
1088         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, node);
1089         if (!pn)
1090                 return 1;
1091         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1092         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1093         return 0;
1094 }
1095
1096 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
1097
1098 static struct cgroup_subsys_state *
1099 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1100 {
1101         struct mem_cgroup *mem;
1102         int node;
1103
1104         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1105                 mem = &init_mem_cgroup;
1106                 init_mm.mem_cgroup = mem;
1107         } else
1108                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
1109
1110         if (mem == NULL)
1111                 return NULL;
1112
1113         res_counter_init(&mem->res);
1114         INIT_LIST_HEAD(&mem->active_list);
1115         INIT_LIST_HEAD(&mem->inactive_list);
1116         spin_lock_init(&mem->lru_lock);
1117         mem->control_type = MEM_CGROUP_TYPE_ALL;
1118         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1119
1120         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1121                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1122                         goto free_out;
1123
1124         return &mem->css;
1125 free_out:
1126         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1127                 kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1128         if (cont->parent != NULL)
1129                 kfree(mem);
1130         return NULL;
1131 }
1132
1133 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1134                                         struct cgroup *cont)
1135 {
1136         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1137         mem_cgroup_force_empty(mem);
1138 }
1139
1140 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1141                                 struct cgroup *cont)
1142 {
1143         int node;
1144         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1145
1146         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1147                 kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1148
1149         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1150 }
1151
1152 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1153                                 struct cgroup *cont)
1154 {
1155         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1156                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1157 }
1158
1159 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1160                                 struct cgroup *cont,
1161                                 struct cgroup *old_cont,
1162                                 struct task_struct *p)
1163 {
1164         struct mm_struct *mm;
1165         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1166
1167         mm = get_task_mm(p);
1168         if (mm == NULL)
1169                 return;
1170
1171         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1172         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1173
1174         if (mem == old_mem)
1175                 goto out;
1176
1177         /*
1178          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1179          * in effect owned by the leader
1180          */
1181         if (p->tgid != p->pid)
1182                 goto out;
1183
1184         css_get(&mem->css);
1185         rcu_assign_pointer(mm->mem_cgroup, mem);
1186         css_put(&old_mem->css);
1187
1188 out:
1189         mmput(mm);
1190         return;
1191 }
1192
1193 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1194         .name = "memory",
1195         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1196         .create = mem_cgroup_create,
1197         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1198         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1199         .populate = mem_cgroup_populate,
1200         .attach = mem_cgroup_move_task,
1201         .early_init = 0,
1202 };