41041c0a6898502091f7eacf156b5a854e906d54
[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         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
135         /*
136          * statistics.
137          */
138         struct mem_cgroup_stat stat;
139 };
140
141 /*
142  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
143  * lock. We need to ensure that page->page_cgroup is atleast two
144  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin)
145  */
146 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
147 #define PAGE_CGROUP_LOCK                (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
148
149 /*
150  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
151  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
152  */
153 struct page_cgroup {
154         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
155         struct page *page;
156         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
157         atomic_t ref_cnt;               /* Helpful when pages move b/w  */
158                                         /* mapped and cached states     */
159         int      flags;
160 };
161 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
162 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
163
164 static inline int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
165 {
166         return page_to_nid(pc->page);
167 }
168
169 static inline enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
170 {
171         return page_zonenum(pc->page);
172 }
173
174 enum {
175         MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC = 0,
176         MEM_CGROUP_TYPE_MAPPED,
177         MEM_CGROUP_TYPE_CACHED,
178         MEM_CGROUP_TYPE_ALL,
179         MEM_CGROUP_TYPE_MAX,
180 };
181
182 enum charge_type {
183         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
184         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
185 };
186
187
188 /*
189  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
190  */
191 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
192                                         bool charge)
193 {
194         int val = (charge)? 1 : -1;
195         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
196         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
197
198         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
199                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
200                                         MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
201         else
202                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
203 }
204
205 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
206 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
207 {
208         BUG_ON(!mem->info.nodeinfo[nid]);
209         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
210 }
211
212 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
213 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
214 {
215         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
216         int nid = page_cgroup_nid(pc);
217         int zid = page_cgroup_zid(pc);
218
219         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
220 }
221
222 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
223                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
224 {
225         int nid, zid;
226         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
227         u64 total = 0;
228
229         for_each_online_node(nid)
230                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
231                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
232                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
233                 }
234         return total;
235 }
236
237 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
238
239 static inline
240 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
241 {
242         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
243                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
244                                 css);
245 }
246
247 static inline
248 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
249 {
250         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
251                                 struct mem_cgroup, css);
252 }
253
254 void mm_init_cgroup(struct mm_struct *mm, struct task_struct *p)
255 {
256         struct mem_cgroup *mem;
257
258         mem = mem_cgroup_from_task(p);
259         css_get(&mem->css);
260         mm->mem_cgroup = mem;
261 }
262
263 void mm_free_cgroup(struct mm_struct *mm)
264 {
265         css_put(&mm->mem_cgroup->css);
266 }
267
268 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
269 {
270         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT,
271                                         &page->page_cgroup);
272 }
273
274 void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
275 {
276         int locked;
277
278         /*
279          * While resetting the page_cgroup we might not hold the
280          * page_cgroup lock. free_hot_cold_page() is an example
281          * of such a scenario
282          */
283         if (pc)
284                 VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
285         locked = (page->page_cgroup & PAGE_CGROUP_LOCK);
286         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | locked);
287 }
288
289 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
290 {
291         return (struct page_cgroup *)
292                 (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
293 }
294
295 static void __always_inline lock_page_cgroup(struct page *page)
296 {
297         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
298         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
299 }
300
301 static void __always_inline unlock_page_cgroup(struct page *page)
302 {
303         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
304 }
305
306 /*
307  * Tie new page_cgroup to struct page under lock_page_cgroup()
308  * This can fail if the page has been tied to a page_cgroup.
309  * If success, returns 0.
310  */
311 static int page_cgroup_assign_new_page_cgroup(struct page *page,
312                                                 struct page_cgroup *pc)
313 {
314         int ret = 0;
315
316         lock_page_cgroup(page);
317         if (!page_get_page_cgroup(page))
318                 page_assign_page_cgroup(page, pc);
319         else /* A page is tied to other pc. */
320                 ret = 1;
321         unlock_page_cgroup(page);
322         return ret;
323 }
324
325 /*
326  * Clear page->page_cgroup member under lock_page_cgroup().
327  * If given "pc" value is different from one page->page_cgroup,
328  * page->cgroup is not cleared.
329  * Returns a value of page->page_cgroup at lock taken.
330  * A can can detect failure of clearing by following
331  *  clear_page_cgroup(page, pc) == pc
332  */
333
334 static struct page_cgroup *clear_page_cgroup(struct page *page,
335                                                 struct page_cgroup *pc)
336 {
337         struct page_cgroup *ret;
338         /* lock and clear */
339         lock_page_cgroup(page);
340         ret = page_get_page_cgroup(page);
341         if (likely(ret == pc))
342                 page_assign_page_cgroup(page, NULL);
343         unlock_page_cgroup(page);
344         return ret;
345 }
346
347 static void __mem_cgroup_remove_list(struct page_cgroup *pc)
348 {
349         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
350         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
351
352         if (from)
353                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
354         else
355                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
356
357         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
358         list_del_init(&pc->lru);
359 }
360
361 static void __mem_cgroup_add_list(struct page_cgroup *pc)
362 {
363         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
364         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
365
366         if (!to) {
367                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
368                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
369         } else {
370                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
371                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
372         }
373         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
374 }
375
376 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
377 {
378         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
379         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
380
381         if (from)
382                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
383         else
384                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
385
386         if (active) {
387                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
388                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
389                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
390         } else {
391                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
392                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
393                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
394         }
395 }
396
397 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
398 {
399         int ret;
400
401         task_lock(task);
402         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
403         task_unlock(task);
404         return ret;
405 }
406
407 /*
408  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
409  */
410 void mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
411 {
412         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
413         unsigned long flags;
414
415         if (!pc)
416                 return;
417
418         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
419         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
420         __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
421         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
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         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
521         int zid = zone_idx(z);
522         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
523
524         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
525         if (active)
526                 src = &mz->active_list;
527         else
528                 src = &mz->inactive_list;
529
530
531         spin_lock(&mz->lru_lock);
532         scan = 0;
533         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
534                 if (scan >= nr_to_scan)
535                         break;
536                 page = pc->page;
537
538                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
539                         continue;
540
541                 if (PageActive(page) && !active) {
542                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
543                         continue;
544                 }
545                 if (!PageActive(page) && active) {
546                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
547                         continue;
548                 }
549
550                 scan++;
551                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
552
553                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
554                         list_move(&page->lru, dst);
555                         nr_taken++;
556                 }
557         }
558
559         list_splice(&pc_list, src);
560         spin_unlock(&mz->lru_lock);
561
562         *scanned = scan;
563         return nr_taken;
564 }
565
566 /*
567  * Charge the memory controller for page usage.
568  * Return
569  * 0 if the charge was successful
570  * < 0 if the cgroup is over its limit
571  */
572 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
573                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
574 {
575         struct mem_cgroup *mem;
576         struct page_cgroup *pc;
577         unsigned long flags;
578         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
579         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
580
581         /*
582          * Should page_cgroup's go to their own slab?
583          * One could optimize the performance of the charging routine
584          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
585          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
586          * with it
587          */
588 retry:
589         if (page) {
590                 lock_page_cgroup(page);
591                 pc = page_get_page_cgroup(page);
592                 /*
593                  * The page_cgroup exists and
594                  * the page has already been accounted.
595                  */
596                 if (pc) {
597                         if (unlikely(!atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))) {
598                                 /* this page is under being uncharged ? */
599                                 unlock_page_cgroup(page);
600                                 cpu_relax();
601                                 goto retry;
602                         } else {
603                                 unlock_page_cgroup(page);
604                                 goto done;
605                         }
606                 }
607                 unlock_page_cgroup(page);
608         }
609
610         pc = kzalloc(sizeof(struct page_cgroup), gfp_mask);
611         if (pc == NULL)
612                 goto err;
613
614         /*
615          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
616          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
617          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
618          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
619          */
620         if (!mm)
621                 mm = &init_mm;
622
623         rcu_read_lock();
624         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
625         /*
626          * For every charge from the cgroup, increment reference
627          * count
628          */
629         css_get(&mem->css);
630         rcu_read_unlock();
631
632         /*
633          * If we created the page_cgroup, we should free it on exceeding
634          * the cgroup limit.
635          */
636         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
637                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
638                         goto out;
639
640                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
641                         continue;
642
643                 /*
644                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
645                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
646                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
647                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
648                  * current usage of the cgroup before giving up
649                  */
650                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
651                         continue;
652
653                 if (!nr_retries--) {
654                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
655                         goto out;
656                 }
657                 congestion_wait(WRITE, HZ/10);
658         }
659
660         atomic_set(&pc->ref_cnt, 1);
661         pc->mem_cgroup = mem;
662         pc->page = page;
663         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
664         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
665                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
666
667         if (!page || page_cgroup_assign_new_page_cgroup(page, pc)) {
668                 /*
669                  * Another charge has been added to this page already.
670                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
671                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
672                  */
673                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
674                 css_put(&mem->css);
675                 kfree(pc);
676                 if (!page)
677                         goto done;
678                 goto retry;
679         }
680
681         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
682         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
683         /* Update statistics vector */
684         __mem_cgroup_add_list(pc);
685         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
686
687 done:
688         return 0;
689 out:
690         css_put(&mem->css);
691         kfree(pc);
692 err:
693         return -ENOMEM;
694 }
695
696 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
697                         gfp_t gfp_mask)
698 {
699         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
700                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
701 }
702
703 /*
704  * See if the cached pages should be charged at all?
705  */
706 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
707                                 gfp_t gfp_mask)
708 {
709         int ret = 0;
710         if (!mm)
711                 mm = &init_mm;
712
713         ret = mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
714                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
715         return ret;
716 }
717
718 /*
719  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
720  * uncharge. This routine should be called with lock_page_cgroup held
721  */
722 void mem_cgroup_uncharge(struct page_cgroup *pc)
723 {
724         struct mem_cgroup *mem;
725         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
726         struct page *page;
727         unsigned long flags;
728
729         /*
730          * Check if our page_cgroup is valid
731          */
732         if (!pc)
733                 return;
734
735         if (atomic_dec_and_test(&pc->ref_cnt)) {
736                 page = pc->page;
737                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
738                 /*
739                  * get page->cgroup and clear it under lock.
740                  * force_empty can drop page->cgroup without checking refcnt.
741                  */
742                 unlock_page_cgroup(page);
743                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
744                         mem = pc->mem_cgroup;
745                         css_put(&mem->css);
746                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
747                         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
748                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
749                         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
750                         kfree(pc);
751                 }
752                 lock_page_cgroup(page);
753         }
754 }
755
756 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
757 {
758         lock_page_cgroup(page);
759         mem_cgroup_uncharge(page_get_page_cgroup(page));
760         unlock_page_cgroup(page);
761 }
762
763 /*
764  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
765  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
766  */
767
768 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
769 {
770         struct page_cgroup *pc;
771         int ret = 0;
772         lock_page_cgroup(page);
773         pc = page_get_page_cgroup(page);
774         if (pc && atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))
775                 ret = 1;
776         unlock_page_cgroup(page);
777         return ret;
778 }
779
780 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
781 {
782         struct page_cgroup *pc;
783
784         lock_page_cgroup(page);
785         pc = page_get_page_cgroup(page);
786         mem_cgroup_uncharge(pc);
787         unlock_page_cgroup(page);
788 }
789 /*
790  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and Pg_locked.
791  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
792  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
793  */
794
795 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
796 {
797         struct page_cgroup *pc;
798         struct mem_cgroup *mem;
799         unsigned long flags;
800         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
801 retry:
802         pc = page_get_page_cgroup(page);
803         if (!pc)
804                 return;
805         mem = pc->mem_cgroup;
806         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
807         if (clear_page_cgroup(page, pc) != pc)
808                 goto retry;
809         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
810
811         __mem_cgroup_remove_list(pc);
812         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
813
814         pc->page = newpage;
815         lock_page_cgroup(newpage);
816         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
817         unlock_page_cgroup(newpage);
818
819         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
820         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
821         __mem_cgroup_add_list(pc);
822         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
823         return;
824 }
825
826 /*
827  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
828  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
829  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
830  */
831 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
832 static void
833 mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
834                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
835                             int active)
836 {
837         struct page_cgroup *pc;
838         struct page *page;
839         int count;
840         unsigned long flags;
841         struct list_head *list;
842
843         if (active)
844                 list = &mz->active_list;
845         else
846                 list = &mz->inactive_list;
847
848         if (list_empty(list))
849                 return;
850 retry:
851         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
852         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
853
854         while (--count && !list_empty(list)) {
855                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
856                 page = pc->page;
857                 /* Avoid race with charge */
858                 atomic_set(&pc->ref_cnt, 0);
859                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
860                         css_put(&mem->css);
861                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
862                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
863                         kfree(pc);
864                 } else  /* being uncharged ? ...do relax */
865                         break;
866         }
867         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
868         if (!list_empty(list)) {
869                 cond_resched();
870                 goto retry;
871         }
872         return;
873 }
874
875 /*
876  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
877  * This enables deleting this mem_cgroup.
878  */
879
880 int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
881 {
882         int ret = -EBUSY;
883         int node, zid;
884         css_get(&mem->css);
885         /*
886          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
887 `        * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
888          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
889          */
890         while (mem->res.usage > 0) {
891                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
892                         goto out;
893                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
894                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
895                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
896                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
897                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
898                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
899                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
900                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
901                         }
902         }
903         ret = 0;
904 out:
905         css_put(&mem->css);
906         return ret;
907 }
908
909
910
911 int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
912 {
913         *tmp = memparse(buf, &buf);
914         if (*buf != '\0')
915                 return -EINVAL;
916
917         /*
918          * Round up the value to the closest page size
919          */
920         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
921         return 0;
922 }
923
924 static ssize_t mem_cgroup_read(struct cgroup *cont,
925                         struct cftype *cft, struct file *file,
926                         char __user *userbuf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
927 {
928         return res_counter_read(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
929                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
930                                 NULL);
931 }
932
933 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
934                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
935                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
936 {
937         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
938                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
939                                 mem_cgroup_write_strategy);
940 }
941
942 static ssize_t mem_force_empty_write(struct cgroup *cont,
943                                 struct cftype *cft, struct file *file,
944                                 const char __user *userbuf,
945                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
946 {
947         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
948         int ret;
949         ret = mem_cgroup_force_empty(mem);
950         if (!ret)
951                 ret = nbytes;
952         return ret;
953 }
954
955 /*
956  * Note: This should be removed if cgroup supports write-only file.
957  */
958
959 static ssize_t mem_force_empty_read(struct cgroup *cont,
960                                 struct cftype *cft,
961                                 struct file *file, char __user *userbuf,
962                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
963 {
964         return -EINVAL;
965 }
966
967
968 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
969         const char *msg;
970         u64 unit;
971 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
972         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
973         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
974 };
975
976 static int mem_control_stat_show(struct seq_file *m, void *arg)
977 {
978         struct cgroup *cont = m->private;
979         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
980         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
981         int i;
982
983         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
984                 s64 val;
985
986                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
987                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
988                 seq_printf(m, "%s %lld\n", mem_cgroup_stat_desc[i].msg,
989                                 (long long)val);
990         }
991         /* showing # of active pages */
992         {
993                 unsigned long active, inactive;
994
995                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
996                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
997                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
998                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
999                 seq_printf(m, "active %ld\n", (active) * PAGE_SIZE);
1000                 seq_printf(m, "inactive %ld\n", (inactive) * PAGE_SIZE);
1001         }
1002         return 0;
1003 }
1004
1005 static const struct file_operations mem_control_stat_file_operations = {
1006         .read = seq_read,
1007         .llseek = seq_lseek,
1008         .release = single_release,
1009 };
1010
1011 static int mem_control_stat_open(struct inode *unused, struct file *file)
1012 {
1013         /* XXX __d_cont */
1014         struct cgroup *cont = file->f_dentry->d_parent->d_fsdata;
1015
1016         file->f_op = &mem_control_stat_file_operations;
1017         return single_open(file, mem_control_stat_show, cont);
1018 }
1019
1020
1021
1022 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1023         {
1024                 .name = "usage_in_bytes",
1025                 .private = RES_USAGE,
1026                 .read = mem_cgroup_read,
1027         },
1028         {
1029                 .name = "limit_in_bytes",
1030                 .private = RES_LIMIT,
1031                 .write = mem_cgroup_write,
1032                 .read = mem_cgroup_read,
1033         },
1034         {
1035                 .name = "failcnt",
1036                 .private = RES_FAILCNT,
1037                 .read = mem_cgroup_read,
1038         },
1039         {
1040                 .name = "force_empty",
1041                 .write = mem_force_empty_write,
1042                 .read = mem_force_empty_read,
1043         },
1044         {
1045                 .name = "stat",
1046                 .open = mem_control_stat_open,
1047         },
1048 };
1049
1050 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1051 {
1052         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1053         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1054         int zone;
1055         /*
1056          * This routine is called against possible nodes.
1057          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1058          *
1059          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1060          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1061          *       function.
1062          */
1063         if (node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1064                 pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, node);
1065         else
1066                 pn = kmalloc(sizeof(*pn), GFP_KERNEL);
1067         if (!pn)
1068                 return 1;
1069
1070         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1071         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1072
1073         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1074                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1075                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
1076                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
1077                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1078         }
1079         return 0;
1080 }
1081
1082 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1083 {
1084         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1085 }
1086
1087
1088 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
1089
1090 static struct cgroup_subsys_state *
1091 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1092 {
1093         struct mem_cgroup *mem;
1094         int node;
1095
1096         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1097                 mem = &init_mem_cgroup;
1098                 init_mm.mem_cgroup = mem;
1099         } else
1100                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
1101
1102         if (mem == NULL)
1103                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1104
1105         res_counter_init(&mem->res);
1106
1107         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1108
1109         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1110                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1111                         goto free_out;
1112
1113         return &mem->css;
1114 free_out:
1115         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1116                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1117         if (cont->parent != NULL)
1118                 kfree(mem);
1119         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1120 }
1121
1122 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1123                                         struct cgroup *cont)
1124 {
1125         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1126         mem_cgroup_force_empty(mem);
1127 }
1128
1129 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1130                                 struct cgroup *cont)
1131 {
1132         int node;
1133         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1134
1135         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1136                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1137
1138         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1139 }
1140
1141 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1142                                 struct cgroup *cont)
1143 {
1144         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1145                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1146 }
1147
1148 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1149                                 struct cgroup *cont,
1150                                 struct cgroup *old_cont,
1151                                 struct task_struct *p)
1152 {
1153         struct mm_struct *mm;
1154         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1155
1156         mm = get_task_mm(p);
1157         if (mm == NULL)
1158                 return;
1159
1160         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1161         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1162
1163         if (mem == old_mem)
1164                 goto out;
1165
1166         /*
1167          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1168          * in effect owned by the leader
1169          */
1170         if (p->tgid != p->pid)
1171                 goto out;
1172
1173         css_get(&mem->css);
1174         rcu_assign_pointer(mm->mem_cgroup, mem);
1175         css_put(&old_mem->css);
1176
1177 out:
1178         mmput(mm);
1179         return;
1180 }
1181
1182 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1183         .name = "memory",
1184         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1185         .create = mem_cgroup_create,
1186         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1187         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1188         .populate = mem_cgroup_populate,
1189         .attach = mem_cgroup_move_task,
1190         .early_init = 0,
1191 };