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         /*
 254          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
 255          * if it races with swapoff, page migration, etc.
 256          * So this can be called with p == NULL.
 257          */
 258         if (unlikely(!p))
 259                 return NULL;
 260
 261         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
 262                                 struct mem_cgroup, css);
 263 }
 264
 265 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
 266 {
 267         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 268 }
 269
 270 static void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
 271 {
 272         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
 273         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | PAGE_CGROUP_LOCK);
 274 }
 275
 276 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
 277 {
 278         return (struct page_cgroup *) (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
 279 }
 280
 281 static void lock_page_cgroup(struct page *page)
 282 {
 283         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 284 }
 285
 286 static int try_lock_page_cgroup(struct page *page)
 287 {
 288         return bit_spin_trylock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 289 }
 290
 291 static void unlock_page_cgroup(struct page *page)
 292 {
 293         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 294 }
 295
 296 static void __mem_cgroup_remove_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
 297                         struct page_cgroup *pc)
 298 {
 299         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 300
 301         if (from)
 302                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
 303         else
 304                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
 305
 306         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
 307         list_del(&pc->lru);
 308 }
 309
 310 static void __mem_cgroup_add_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
 311                                 struct page_cgroup *pc)
 312 {
 313         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 314
 315         if (!to) {
 316                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
 317                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
 318         } else {
 319                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
 320                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
 321         }
 322         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
 323 }
 324
 325 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
 326 {
 327         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 328         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 329
 330         if (from)
 331                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
 332         else
 333                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
 334
 335         if (active) {
 336                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
 337                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 338                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
 339         } else {
 340                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
 341                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 342                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
 343         }
 344 }
 345
 346 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
 347 {
 348         int ret;
 349
 350         task_lock(task);
 351         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
 352         task_unlock(task);
 353         return ret;
 354 }
 355
 356 /*
 357  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
 358  */
 359 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, bool active)
 360 {
 361         struct page_cgroup *pc;
 362         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 363         unsigned long flags;
 364
 365         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 366                 return;
 367
 368         /*
 369          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
 370          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
 371          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
 372          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
 373          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
 374          */
 375         if (!try_lock_page_cgroup(page))
 376                 return;
 377
 378         pc = page_get_page_cgroup(page);
 379         if (pc) {
 380                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 381                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 382                 __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
 383                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 384         }
 385         unlock_page_cgroup(page);
 386 }
 387
 388 /*
 389  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
 390  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
 391  */
 392 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
 393 {
 394         long total, rss;
 395
 396         /*
 397          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
 398          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
 399          */
 400         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
 401         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
 402         return (int)((rss * 100L) / total);
 403 }
 404
 405 /*
 406  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
 407  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
 408  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
 409  * zone's global lru imbalance.
 410  */
 411 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
 412 {
 413         unsigned long active, inactive;
 414         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
 415         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 416         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 417         return (long) (active / (inactive + 1));
 418 }
 419
 420 /*
 421  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
 422  */
 423 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
 424 {
 425         return mem->prev_priority;
 426 }
 427
 428 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 429 {
 430         if (priority < mem->prev_priority)
 431                 mem->prev_priority = priority;
 432 }
 433
 434 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 435 {
 436         mem->prev_priority = priority;
 437 }
 438
 439 /*
 440  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
 441  * See also vmscan.c
 442  *
 443  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
 444  * (see include/linux/mmzone.h)
 445  */
 446
 447 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
 448                                    struct zone *zone, int priority)
 449 {
 450         long nr_active;
 451         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
 452         int zid = zone_idx(zone);
 453         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 454
 455         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 456         return (nr_active >> priority);
 457 }
 458
 459 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
 460                                         struct zone *zone, int priority)
 461 {
 462         long nr_inactive;
 463         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
 464         int zid = zone_idx(zone);
 465         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 466
 467         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 468         return (nr_inactive >> priority);
 469 }
 470
 471 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
 472                                         struct list_head *dst,
 473                                         unsigned long *scanned, int order,
 474                                         int mode, struct zone *z,
 475                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
 476                                         int active)
 477 {
 478         unsigned long nr_taken = 0;
 479         struct page *page;
 480         unsigned long scan;
 481         LIST_HEAD(pc_list);
 482         struct list_head *src;
 483         struct page_cgroup *pc, *tmp;
 484         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
 485         int zid = zone_idx(z);
 486         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 487
 488         BUG_ON(!mem_cont);
 489         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
 490         if (active)
 491                 src = &mz->active_list;
 492         else
 493                 src = &mz->inactive_list;
 494
 495
 496         spin_lock(&mz->lru_lock);
 497         scan = 0;
 498         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
 499                 if (scan >= nr_to_scan)
 500                         break;
 501                 page = pc->page;
 502
 503                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
 504                         continue;
 505
 506                 if (PageActive(page) && !active) {
 507                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
 508                         continue;
 509                 }
 510                 if (!PageActive(page) && active) {
 511                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
 512                         continue;
 513                 }
 514
 515                 scan++;
 516                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
 517
 518                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
 519                         list_move(&page->lru, dst);
 520                         nr_taken++;
 521                 }
 522         }
 523
 524         list_splice(&pc_list, src);
 525         spin_unlock(&mz->lru_lock);
 526
 527         *scanned = scan;
 528         return nr_taken;
 529 }
 530
 531 /*
 532  * Charge the memory controller for page usage.
 533  * Return
 534  * 0 if the charge was successful
 535  * < 0 if the cgroup is over its limit
 536  */
 537 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 538                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype,
 539                                 struct mem_cgroup *memcg)
 540 {
 541         struct mem_cgroup *mem;
 542         struct page_cgroup *pc;
 543         unsigned long flags;
 544         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
 545         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 546
 547         pc = kmem_cache_alloc(page_cgroup_cache, gfp_mask);
 548         if (unlikely(pc == NULL))
 549                 goto err;
 550
 551         /*
 552          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
 553          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
 554          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
 555          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
 556          */
 557         if (likely(!memcg)) {
 558                 rcu_read_lock();
 559                 mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
 560                 if (unlikely(!mem)) {
 561                         rcu_read_unlock();
 562                         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
 563                         return 0;
 564                 }
 565                 /*
 566                  * For every charge from the cgroup, increment reference count
 567                  */
 568                 css_get(&mem->css);
 569                 rcu_read_unlock();
 570         } else {
 571                 mem = memcg;
 572                 css_get(&memcg->css);
 573         }
 574
 575         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
 576                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
 577                         goto out;
 578
 579                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
 580                         continue;
 581
 582                 /*
 583                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
 584                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
 585                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
 586                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
 587                  * current usage of the cgroup before giving up
 588                  */
 589                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
 590                         continue;
 591
 592                 if (!nr_retries--) {
 593                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
 594                         goto out;
 595                 }
 596         }
 597
 598         pc->mem_cgroup = mem;
 599         pc->page = page;
 600         /*
 601          * If a page is accounted as a page cache, insert to inactive list.
 602          * If anon, insert to active list.
 603          */
 604         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
 605                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
 606         else
 607                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 608
 609         lock_page_cgroup(page);
 610         if (unlikely(page_get_page_cgroup(page))) {
 611                 unlock_page_cgroup(page);
 612                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 613                 css_put(&mem->css);
 614                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
 615                 goto done;
 616         }
 617         page_assign_page_cgroup(page, pc);
 618
 619         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 620         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 621         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
 622         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 623
 624         unlock_page_cgroup(page);
 625 done:
 626         return 0;
 627 out:
 628         css_put(&mem->css);
 629         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
 630 err:
 631         return -ENOMEM;
 632 }
 633
 634 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
 635 {
 636         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 637                 return 0;
 638
 639         /*
 640          * If already mapped, we don't have to account.
 641          * If page cache, page->mapping has address_space.
 642          * But page->mapping may have out-of-use anon_vma pointer,
 643          * detecit it by PageAnon() check. newly-mapped-anon's page->mapping
 644          * is NULL.
 645          */
 646         if (page_mapped(page) || (page->mapping && !PageAnon(page)))
 647                 return 0;
 648         if (unlikely(!mm))
 649                 mm = &init_mm;
 650         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 651                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED, NULL);
 652 }
 653
 654 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 655                                 gfp_t gfp_mask)
 656 {
 657         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 658                 return 0;
 659
 660         /*
 661          * Corner case handling. This is called from add_to_page_cache()
 662          * in usual. But some FS (shmem) precharges this page before calling it
 663          * and call add_to_page_cache() with GFP_NOWAIT.
 664          *
 665          * For GFP_NOWAIT case, the page may be pre-charged before calling
 666          * add_to_page_cache(). (See shmem.c) check it here and avoid to call
 667          * charge twice. (It works but has to pay a bit larger cost.)
 668          */
 669         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT)) {
 670                 struct page_cgroup *pc;
 671
 672                 lock_page_cgroup(page);
 673                 pc = page_get_page_cgroup(page);
 674                 if (pc) {
 675                         VM_BUG_ON(pc->page != page);
 676                         VM_BUG_ON(!pc->mem_cgroup);
 677                         unlock_page_cgroup(page);
 678                         return 0;
 679                 }
 680                 unlock_page_cgroup(page);
 681         }
 682
 683         if (unlikely(!mm))
 684                 mm = &init_mm;
 685
 686         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 687                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE, NULL);
 688 }
 689
 690 /*
 691  * uncharge if !page_mapped(page)
 692  */
 693 static void
 694 __mem_cgroup_uncharge_common(struct page *page, enum charge_type ctype)
 695 {
 696         struct page_cgroup *pc;
 697         struct mem_cgroup *mem;
 698         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 699         unsigned long flags;
 700
 701         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 702                 return;
 703
 704         /*
 705          * Check if our page_cgroup is valid
 706          */
 707         lock_page_cgroup(page);
 708         pc = page_get_page_cgroup(page);
 709         if (unlikely(!pc))
 710                 goto unlock;
 711
 712         VM_BUG_ON(pc->page != page);
 713
 714         if ((ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED)
 715             && ((pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
 716                 || page_mapped(page)))
 717                 goto unlock;
 718
 719         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 720         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 721         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
 722         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 723
 724         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
 725         unlock_page_cgroup(page);
 726
 727         mem = pc->mem_cgroup;
 728         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 729         css_put(&mem->css);
 730
 731         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
 732         return;
 733 unlock:
 734         unlock_page_cgroup(page);
 735 }
 736
 737 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
 738 {
 739         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
 740 }
 741
 742 void mem_cgroup_uncharge_cache_page(struct page *page)
 743 {
 744         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
 745         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
 746 }
 747
 748 /*
 749  * Before starting migration, account against new page.
 750  */
 751 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page, struct page *newpage)
 752 {
 753         struct page_cgroup *pc;
 754         struct mem_cgroup *mem = NULL;
 755         enum charge_type ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED;
 756         int ret = 0;
 757
 758         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 759                 return 0;
 760
 761         lock_page_cgroup(page);
 762         pc = page_get_page_cgroup(page);
 763         if (pc) {
 764                 mem = pc->mem_cgroup;
 765                 css_get(&mem->css);
 766                 if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
 767                         ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
 768         }
 769         unlock_page_cgroup(page);
 770         if (mem) {
 771                 ret = mem_cgroup_charge_common(newpage, NULL, GFP_KERNEL,
 772                         ctype, mem);
 773                 css_put(&mem->css);
 774         }
 775         return ret;
 776 }
 777
 778 /* remove redundant charge if migration failed*/
 779 void mem_cgroup_end_migration(struct page *newpage)
 780 {
 781         /*
 782          * At success, page->mapping is not NULL.
 783          * special rollback care is necessary when
 784          * 1. at migration failure. (newpage->mapping is cleared in this case)
 785          * 2. the newpage was moved but not remapped again because the task
 786          *    exits and the newpage is obsolete. In this case, the new page
 787          *    may be a swapcache. So, we just call mem_cgroup_uncharge_page()
 788          *    always for avoiding mess. The  page_cgroup will be removed if
 789          *    unnecessary. File cache pages is still on radix-tree. Don't
 790          *    care it.
 791          */
 792         if (!newpage->mapping)
 793                 __mem_cgroup_uncharge_common(newpage,
 794                                          MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
 795         else if (PageAnon(newpage))
 796                 mem_cgroup_uncharge_page(newpage);
 797 }
 798
 799 /*
 800  * A call to try to shrink memory usage under specified resource controller.
 801  * This is typically used for page reclaiming for shmem for reducing side
 802  * effect of page allocation from shmem, which is used by some mem_cgroup.
 803  */
 804 int mem_cgroup_shrink_usage(struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
 805 {
 806         struct mem_cgroup *mem;
 807         int progress = 0;
 808         int retry = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
 809
 810         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 811                 return 0;
 812         if (!mm)
 813                 return 0;
 814
 815         rcu_read_lock();
 816         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
 817         if (unlikely(!mem)) {
 818                 rcu_read_unlock();
 819                 return 0;
 820         }
 821         css_get(&mem->css);
 822         rcu_read_unlock();
 823
 824         do {
 825                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask);
 826                 progress += res_counter_check_under_limit(&mem->res);
 827         } while (!progress && --retry);
 828
 829         css_put(&mem->css);
 830         if (!retry)
 831                 return -ENOMEM;
 832         return 0;
 833 }
 834
 835 int mem_cgroup_resize_limit(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long long val)
 836 {
 837
 838         int retry_count = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
 839         int progress;
 840         int ret = 0;
 841
 842         while (res_counter_set_limit(&memcg->res, val)) {
 843                 if (signal_pending(current)) {
 844                         ret = -EINTR;
 845                         break;
 846                 }
 847                 if (!retry_count) {
 848                         ret = -EBUSY;
 849                         break;
 850                 }
 851                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, GFP_KERNEL);
 852                 if (!progress)
 853                         retry_count--;
 854         }
 855         return ret;
 856 }
 857
 858
 859 /*
 860  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
 861  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
 862  */
 863 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
 864 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
 865                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
 866                             int active)
 867 {
 868         struct page_cgroup *pc;
 869         struct page *page;
 870         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
 871         unsigned long flags;
 872         struct list_head *list;
 873
 874         if (active)
 875                 list = &mz->active_list;
 876         else
 877                 list = &mz->inactive_list;
 878
 879         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 880         while (!list_empty(list)) {
 881                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
 882                 page = pc->page;
 883                 get_page(page);
 884                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 885                 /*
 886                  * Check if this page is on LRU. !LRU page can be found
 887                  * if it's under page migration.
 888                  */
 889                 if (PageLRU(page)) {
 890                         __mem_cgroup_uncharge_common(page,
 891                                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
 892                         put_page(page);
 893                         if (--count <= 0) {
 894                                 count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
 895                                 cond_resched();
 896                         }
 897                 } else
 898                         cond_resched();
 899                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 900         }
 901         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 902 }
 903
 904 /*
 905  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
 906  * This enables deleting this mem_cgroup.
 907  */
 908 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
 909 {
 910         int ret = -EBUSY;
 911         int node, zid;
 912
 913         css_get(&mem->css);
 914         /*
 915          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
 916          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
 917          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
 918          */
 919         while (mem->res.usage > 0) {
 920                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
 921                         goto out;
 922                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
 923                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
 924                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 925                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
 926                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
 927                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
 928                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
 929                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
 930                         }
 931         }
 932         ret = 0;
 933 out:
 934         css_put(&mem->css);
 935         return ret;
 936 }
 937
 938 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
 939 {
 940         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 941                                     cft->private);
 942 }
 943 /*
 944  * The user of this function is...
 945  * RES_LIMIT.
 946  */
 947 static int mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
 948                             const char *buffer)
 949 {
 950         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_cont(cont);
 951         unsigned long long val;
 952         int ret;
 953
 954         switch (cft->private) {
 955         case RES_LIMIT:
 956                 /* This function does all necessary parse...reuse it */
 957                 ret = res_counter_memparse_write_strategy(buffer, &val);
 958                 if (!ret)
 959                         ret = mem_cgroup_resize_limit(memcg, val);
 960                 break;
 961         default:
 962                 ret = -EINVAL; /* should be BUG() ? */
 963                 break;
 964         }
 965         return ret;
 966 }
 967
 968 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
 969 {
 970         struct mem_cgroup *mem;
 971
 972         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 973         switch (event) {
 974         case RES_MAX_USAGE:
 975                 res_counter_reset_max(&mem->res);
 976                 break;
 977         case RES_FAILCNT:
 978                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
 979                 break;
 980         }
 981         return 0;
 982 }
 983
 984 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
 985 {
 986         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
 987 }
 988
 989 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
 990         const char *msg;
 991         u64 unit;
 992 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
 993         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
 994         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
 995         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT] = {"pgpgin", 1, },
 996         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT] = {"pgpgout", 1, },
 997 };
 998
 999 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
1000                                  struct cgroup_map_cb *cb)
1001 {
1002         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
1003         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
1004         int i;
1005
1006         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
1007                 s64 val;
1008
1009                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
1010                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
1011                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
1012         }
1013         /* showing # of active pages */
1014         {
1015                 unsigned long active, inactive;
1016
1017                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1018                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
1019                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1020                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
1021                 cb->fill(cb, "active", (active) * PAGE_SIZE);
1022                 cb->fill(cb, "inactive", (inactive) * PAGE_SIZE);
1023         }
1024         return 0;
1025 }
1026
1027 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1028         {
1029                 .name = "usage_in_bytes",
1030                 .private = RES_USAGE,
1031                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1032         },
1033         {
1034                 .name = "max_usage_in_bytes",
1035                 .private = RES_MAX_USAGE,
1036                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1037                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1038         },
1039         {
1040                 .name = "limit_in_bytes",
1041                 .private = RES_LIMIT,
1042                 .write_string = mem_cgroup_write,
1043                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1044         },
1045         {
1046                 .name = "failcnt",
1047                 .private = RES_FAILCNT,
1048                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1049                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1050         },
1051         {
1052                 .name = "force_empty",
1053                 .trigger = mem_force_empty_write,
1054         },
1055         {
1056                 .name = "stat",
1057                 .read_map = mem_control_stat_show,
1058         },
1059 };
1060
1061 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1062 {
1063         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1064         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1065         int zone, tmp = node;
1066         /*
1067          * This routine is called against possible nodes.
1068          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1069          *
1070          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1071          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1072          *       function.
1073          */
1074         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
1075                 tmp = -1;
1076         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
1077         if (!pn)
1078                 return 1;
1079
1080         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1081         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1082
1083         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1084                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1085                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
1086                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
1087                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1088         }
1089         return 0;
1090 }
1091
1092 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1093 {
1094         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1095 }
1096
1097 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
1098 {
1099         struct mem_cgroup *mem;
1100
1101         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1102                 mem = kmalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
1103         else
1104                 mem = vmalloc(sizeof(*mem));
1105
1106         if (mem)
1107                 memset(mem, 0, sizeof(*mem));
1108         return mem;
1109 }
1110
1111 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *mem)
1112 {
1113         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1114                 kfree(mem);
1115         else
1116                 vfree(mem);
1117 }
1118
1119
1120 static struct cgroup_subsys_state *
1121 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1122 {
1123         struct mem_cgroup *mem;
1124         int node;
1125
1126         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1127                 mem = &init_mem_cgroup;
1128                 page_cgroup_cache = KMEM_CACHE(page_cgroup, SLAB_PANIC);
1129         } else {
1130                 mem = mem_cgroup_alloc();
1131                 if (!mem)
1132                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1133         }
1134
1135         res_counter_init(&mem->res);
1136
1137         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1138                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1139                         goto free_out;
1140
1141         return &mem->css;
1142 free_out:
1143         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1144                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1145         if (cont->parent != NULL)
1146                 mem_cgroup_free(mem);
1147         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1148 }
1149
1150 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1151                                         struct cgroup *cont)
1152 {
1153         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1154         mem_cgroup_force_empty(mem);
1155 }
1156
1157 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1158                                 struct cgroup *cont)
1159 {
1160         int node;
1161         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1162
1163         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1164                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1165
1166         mem_cgroup_free(mem_cgroup_from_cont(cont));
1167 }
1168
1169 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1170                                 struct cgroup *cont)
1171 {
1172         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1173                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1174 }
1175
1176 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1177                                 struct cgroup *cont,
1178                                 struct cgroup *old_cont,
1179                                 struct task_struct *p)
1180 {
1181         struct mm_struct *mm;
1182         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1183
1184         mm = get_task_mm(p);
1185         if (mm == NULL)
1186                 return;
1187
1188         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1189         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1190
1191         /*
1192          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1193          * in effect owned by the leader
1194          */
1195         if (!thread_group_leader(p))
1196                 goto out;
1197
1198 out:
1199         mmput(mm);
1200 }
1201
1202 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1203         .name = "memory",
1204         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1205         .create = mem_cgroup_create,
1206         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1207         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1208         .populate = mem_cgroup_populate,
1209         .attach = mem_cgroup_move_task,
1210         .early_init = 0,
1211 };