315dee18012943541300d0a7003512058c5f0b9a
[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         /*
93          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
94          */
95         spinlock_t              lru_lock;
96         struct list_head        active_list;
97         struct list_head        inactive_list;
98         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
99 };
100 /* Macro for accessing counter */
101 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
102
103 struct mem_cgroup_per_node {
104         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
105 };
106
107 struct mem_cgroup_lru_info {
108         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
109 };
110
111 /*
112  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
113  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
114  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
115  * to help the administrator determine what knobs to tune.
116  *
117  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
118  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
119  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
120  * a feature that will be implemented much later in the future.
121  */
122 struct mem_cgroup {
123         struct cgroup_subsys_state css;
124         /*
125          * the counter to account for memory usage
126          */
127         struct res_counter res;
128         /*
129          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
130          * per zone LRU lists.
131          */
132         struct mem_cgroup_lru_info info;
133
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, &mz->inactive_list);
370         } else {
371                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
372                 list_add(&pc->lru, &mz->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, &mz->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, &mz->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_per_zone *mz;
414         unsigned long flags;
415
416         if (!pc)
417                 return;
418
419         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
420         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
421         __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
422         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
423 }
424
425 /*
426  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
427  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
428  */
429 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
430 {
431         long total, rss;
432
433         /*
434          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
435          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
436          */
437         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
438         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
439         return (int)((rss * 100L) / total);
440 }
441 /*
442  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
443  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
444  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
445  * zone's global lru imbalance.
446  */
447 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
448 {
449         unsigned long active, inactive;
450         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
451         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
452         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
453         return (long) (active / (inactive + 1));
454 }
455
456 /*
457  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
458  */
459 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
460 {
461         return mem->prev_priority;
462 }
463
464 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
465 {
466         if (priority < mem->prev_priority)
467                 mem->prev_priority = priority;
468 }
469
470 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
471 {
472         mem->prev_priority = priority;
473 }
474
475 /*
476  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
477  * See also vmscan.c
478  *
479  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
480  * (see include/linux/mmzone.h)
481  */
482
483 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
484                                    struct zone *zone, int priority)
485 {
486         long nr_active;
487         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
488         int zid = zone_idx(zone);
489         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
490
491         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
492         return (nr_active >> priority);
493 }
494
495 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
496                                         struct zone *zone, int priority)
497 {
498         long nr_inactive;
499         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
500         int zid = zone_idx(zone);
501         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
502
503         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
504
505         return (nr_inactive >> priority);
506 }
507
508 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
509                                         struct list_head *dst,
510                                         unsigned long *scanned, int order,
511                                         int mode, struct zone *z,
512                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
513                                         int active)
514 {
515         unsigned long nr_taken = 0;
516         struct page *page;
517         unsigned long scan;
518         LIST_HEAD(pc_list);
519         struct list_head *src;
520         struct page_cgroup *pc, *tmp;
521         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
522         int zid = zone_idx(z);
523         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
524
525         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
526         if (active)
527                 src = &mz->active_list;
528         else
529                 src = &mz->inactive_list;
530
531
532         spin_lock(&mz->lru_lock);
533         scan = 0;
534         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
535                 if (scan >= nr_to_scan)
536                         break;
537                 page = pc->page;
538                 VM_BUG_ON(!pc);
539
540                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
541                         continue;
542
543                 if (PageActive(page) && !active) {
544                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
545                         continue;
546                 }
547                 if (!PageActive(page) && active) {
548                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
549                         continue;
550                 }
551
552                 scan++;
553                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
554
555                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
556                         list_move(&page->lru, dst);
557                         nr_taken++;
558                 }
559         }
560
561         list_splice(&pc_list, src);
562         spin_unlock(&mz->lru_lock);
563
564         *scanned = scan;
565         return nr_taken;
566 }
567
568 /*
569  * Charge the memory controller for page usage.
570  * Return
571  * 0 if the charge was successful
572  * < 0 if the cgroup is over its limit
573  */
574 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
575                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
576 {
577         struct mem_cgroup *mem;
578         struct page_cgroup *pc;
579         unsigned long flags;
580         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
581         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
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         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
684         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
685         /* Update statistics vector */
686         __mem_cgroup_add_list(pc);
687         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
688
689 done:
690         return 0;
691 out:
692         css_put(&mem->css);
693         kfree(pc);
694 err:
695         return -ENOMEM;
696 }
697
698 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
699                         gfp_t gfp_mask)
700 {
701         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
702                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
703 }
704
705 /*
706  * See if the cached pages should be charged at all?
707  */
708 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
709                                 gfp_t gfp_mask)
710 {
711         int ret = 0;
712         struct mem_cgroup *mem;
713         if (!mm)
714                 mm = &init_mm;
715
716         rcu_read_lock();
717         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
718         css_get(&mem->css);
719         rcu_read_unlock();
720         if (mem->control_type == MEM_CGROUP_TYPE_ALL)
721                 ret = mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
722                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
723         css_put(&mem->css);
724         return ret;
725 }
726
727 /*
728  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
729  * uncharge.
730  */
731 void mem_cgroup_uncharge(struct page_cgroup *pc)
732 {
733         struct mem_cgroup *mem;
734         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
735         struct page *page;
736         unsigned long flags;
737
738         /*
739          * This can handle cases when a page is not charged at all and we
740          * are switching between handling the control_type.
741          */
742         if (!pc)
743                 return;
744
745         if (atomic_dec_and_test(&pc->ref_cnt)) {
746                 page = pc->page;
747                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
748                 /*
749                  * get page->cgroup and clear it under lock.
750                  * force_empty can drop page->cgroup without checking refcnt.
751                  */
752                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
753                         mem = pc->mem_cgroup;
754                         css_put(&mem->css);
755                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
756                         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
757                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
758                         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
759                         kfree(pc);
760                 }
761         }
762 }
763
764 /*
765  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
766  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
767  */
768
769 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
770 {
771         struct page_cgroup *pc;
772         int ret = 0;
773         lock_page_cgroup(page);
774         pc = page_get_page_cgroup(page);
775         if (pc && atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))
776                 ret = 1;
777         unlock_page_cgroup(page);
778         return ret;
779 }
780
781 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
782 {
783         struct page_cgroup *pc = page_get_page_cgroup(page);
784         mem_cgroup_uncharge(pc);
785 }
786 /*
787  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and Pg_locked.
788  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
789  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
790  */
791
792 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
793 {
794         struct page_cgroup *pc;
795         struct mem_cgroup *mem;
796         unsigned long flags;
797         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
798 retry:
799         pc = page_get_page_cgroup(page);
800         if (!pc)
801                 return;
802         mem = pc->mem_cgroup;
803         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
804         if (clear_page_cgroup(page, pc) != pc)
805                 goto retry;
806         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
807
808         __mem_cgroup_remove_list(pc);
809         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
810
811         pc->page = newpage;
812         lock_page_cgroup(newpage);
813         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
814         unlock_page_cgroup(newpage);
815
816         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
817         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
818         __mem_cgroup_add_list(pc);
819         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
820         return;
821 }
822
823 /*
824  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
825  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
826  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
827  */
828 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
829 static void
830 mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
831                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
832                             int active)
833 {
834         struct page_cgroup *pc;
835         struct page *page;
836         int count;
837         unsigned long flags;
838         struct list_head *list;
839
840         if (active)
841                 list = &mz->active_list;
842         else
843                 list = &mz->inactive_list;
844
845         if (list_empty(list))
846                 return;
847 retry:
848         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
849         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
850
851         while (--count && !list_empty(list)) {
852                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
853                 page = pc->page;
854                 /* Avoid race with charge */
855                 atomic_set(&pc->ref_cnt, 0);
856                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
857                         css_put(&mem->css);
858                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
859                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
860                         kfree(pc);
861                 } else  /* being uncharged ? ...do relax */
862                         break;
863         }
864         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
865         if (!list_empty(list)) {
866                 cond_resched();
867                 goto retry;
868         }
869         return;
870 }
871
872 /*
873  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
874  * This enables deleting this mem_cgroup.
875  */
876
877 int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
878 {
879         int ret = -EBUSY;
880         int node, zid;
881         css_get(&mem->css);
882         /*
883          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
884 `        * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
885          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
886          */
887         while (mem->res.usage > 0) {
888                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
889                         goto out;
890                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
891                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
892                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
893                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
894                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
895                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
896                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
897                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
898                         }
899         }
900         ret = 0;
901 out:
902         css_put(&mem->css);
903         return ret;
904 }
905
906
907
908 int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
909 {
910         *tmp = memparse(buf, &buf);
911         if (*buf != '\0')
912                 return -EINVAL;
913
914         /*
915          * Round up the value to the closest page size
916          */
917         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
918         return 0;
919 }
920
921 static ssize_t mem_cgroup_read(struct cgroup *cont,
922                         struct cftype *cft, struct file *file,
923                         char __user *userbuf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
924 {
925         return res_counter_read(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
926                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
927                                 NULL);
928 }
929
930 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
931                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
932                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
933 {
934         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
935                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
936                                 mem_cgroup_write_strategy);
937 }
938
939 static ssize_t mem_control_type_write(struct cgroup *cont,
940                         struct cftype *cft, struct file *file,
941                         const char __user *userbuf,
942                         size_t nbytes, loff_t *pos)
943 {
944         int ret;
945         char *buf, *end;
946         unsigned long tmp;
947         struct mem_cgroup *mem;
948
949         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
950         buf = kmalloc(nbytes + 1, GFP_KERNEL);
951         ret = -ENOMEM;
952         if (buf == NULL)
953                 goto out;
954
955         buf[nbytes] = 0;
956         ret = -EFAULT;
957         if (copy_from_user(buf, userbuf, nbytes))
958                 goto out_free;
959
960         ret = -EINVAL;
961         tmp = simple_strtoul(buf, &end, 10);
962         if (*end != '\0')
963                 goto out_free;
964
965         if (tmp <= MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC || tmp >= MEM_CGROUP_TYPE_MAX)
966                 goto out_free;
967
968         mem->control_type = tmp;
969         ret = nbytes;
970 out_free:
971         kfree(buf);
972 out:
973         return ret;
974 }
975
976 static ssize_t mem_control_type_read(struct cgroup *cont,
977                                 struct cftype *cft,
978                                 struct file *file, char __user *userbuf,
979                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
980 {
981         unsigned long val;
982         char buf[64], *s;
983         struct mem_cgroup *mem;
984
985         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
986         s = buf;
987         val = mem->control_type;
988         s += sprintf(s, "%lu\n", val);
989         return simple_read_from_buffer((void __user *)userbuf, nbytes,
990                         ppos, buf, s - buf);
991 }
992
993
994 static ssize_t mem_force_empty_write(struct cgroup *cont,
995                                 struct cftype *cft, struct file *file,
996                                 const char __user *userbuf,
997                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
998 {
999         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1000         int ret;
1001         ret = mem_cgroup_force_empty(mem);
1002         if (!ret)
1003                 ret = nbytes;
1004         return ret;
1005 }
1006
1007 /*
1008  * Note: This should be removed if cgroup supports write-only file.
1009  */
1010
1011 static ssize_t mem_force_empty_read(struct cgroup *cont,
1012                                 struct cftype *cft,
1013                                 struct file *file, char __user *userbuf,
1014                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
1015 {
1016         return -EINVAL;
1017 }
1018
1019
1020 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
1021         const char *msg;
1022         u64 unit;
1023 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
1024         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
1025         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
1026 };
1027
1028 static int mem_control_stat_show(struct seq_file *m, void *arg)
1029 {
1030         struct cgroup *cont = m->private;
1031         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
1032         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
1033         int i;
1034
1035         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
1036                 s64 val;
1037
1038                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
1039                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
1040                 seq_printf(m, "%s %lld\n", mem_cgroup_stat_desc[i].msg,
1041                                 (long long)val);
1042         }
1043         /* showing # of active pages */
1044         {
1045                 unsigned long active, inactive;
1046
1047                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1048                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
1049                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1050                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
1051                 seq_printf(m, "active %ld\n", (active) * PAGE_SIZE);
1052                 seq_printf(m, "inactive %ld\n", (inactive) * PAGE_SIZE);
1053         }
1054         return 0;
1055 }
1056
1057 static const struct file_operations mem_control_stat_file_operations = {
1058         .read = seq_read,
1059         .llseek = seq_lseek,
1060         .release = single_release,
1061 };
1062
1063 static int mem_control_stat_open(struct inode *unused, struct file *file)
1064 {
1065         /* XXX __d_cont */
1066         struct cgroup *cont = file->f_dentry->d_parent->d_fsdata;
1067
1068         file->f_op = &mem_control_stat_file_operations;
1069         return single_open(file, mem_control_stat_show, cont);
1070 }
1071
1072
1073
1074 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1075         {
1076                 .name = "usage_in_bytes",
1077                 .private = RES_USAGE,
1078                 .read = mem_cgroup_read,
1079         },
1080         {
1081                 .name = "limit_in_bytes",
1082                 .private = RES_LIMIT,
1083                 .write = mem_cgroup_write,
1084                 .read = mem_cgroup_read,
1085         },
1086         {
1087                 .name = "failcnt",
1088                 .private = RES_FAILCNT,
1089                 .read = mem_cgroup_read,
1090         },
1091         {
1092                 .name = "control_type",
1093                 .write = mem_control_type_write,
1094                 .read = mem_control_type_read,
1095         },
1096         {
1097                 .name = "force_empty",
1098                 .write = mem_force_empty_write,
1099                 .read = mem_force_empty_read,
1100         },
1101         {
1102                 .name = "stat",
1103                 .open = mem_control_stat_open,
1104         },
1105 };
1106
1107 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1108 {
1109         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1110         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1111         int zone;
1112         /*
1113          * This routine is called against possible nodes.
1114          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1115          *
1116          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1117          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1118          *       function.
1119          */
1120         if (node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1121                 pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, node);
1122         else
1123                 pn = kmalloc(sizeof(*pn), GFP_KERNEL);
1124         if (!pn)
1125                 return 1;
1126
1127         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1128         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1129
1130         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1131                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1132                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
1133                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
1134                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1135         }
1136         return 0;
1137 }
1138
1139 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1140 {
1141         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1142 }
1143
1144
1145 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
1146
1147 static struct cgroup_subsys_state *
1148 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1149 {
1150         struct mem_cgroup *mem;
1151         int node;
1152
1153         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1154                 mem = &init_mem_cgroup;
1155                 init_mm.mem_cgroup = mem;
1156         } else
1157                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
1158
1159         if (mem == NULL)
1160                 return NULL;
1161
1162         res_counter_init(&mem->res);
1163
1164         mem->control_type = MEM_CGROUP_TYPE_ALL;
1165         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1166
1167         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1168                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1169                         goto free_out;
1170
1171         return &mem->css;
1172 free_out:
1173         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1174                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1175         if (cont->parent != NULL)
1176                 kfree(mem);
1177         return NULL;
1178 }
1179
1180 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1181                                         struct cgroup *cont)
1182 {
1183         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1184         mem_cgroup_force_empty(mem);
1185 }
1186
1187 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1188                                 struct cgroup *cont)
1189 {
1190         int node;
1191         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1192
1193         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1194                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1195
1196         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1197 }
1198
1199 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1200                                 struct cgroup *cont)
1201 {
1202         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1203                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1204 }
1205
1206 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1207                                 struct cgroup *cont,
1208                                 struct cgroup *old_cont,
1209                                 struct task_struct *p)
1210 {
1211         struct mm_struct *mm;
1212         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1213
1214         mm = get_task_mm(p);
1215         if (mm == NULL)
1216                 return;
1217
1218         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1219         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1220
1221         if (mem == old_mem)
1222                 goto out;
1223
1224         /*
1225          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1226          * in effect owned by the leader
1227          */
1228         if (p->tgid != p->pid)
1229                 goto out;
1230
1231         css_get(&mem->css);
1232         rcu_assign_pointer(mm->mem_cgroup, mem);
1233         css_put(&old_mem->css);
1234
1235 out:
1236         mmput(mm);
1237         return;
1238 }
1239
1240 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1241         .name = "memory",
1242         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1243         .create = mem_cgroup_create,
1244         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1245         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1246         .populate = mem_cgroup_populate,
1247         .attach = mem_cgroup_move_task,
1248         .early_init = 0,
1249 };