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 };