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 at least two
 144  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin).  But since
 145  * bit_spin_lock doesn't actually set that lock bit in a non-debug
 146  * uniprocessor kernel, we should avoid setting it here too.
 147  */
 148 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
 149 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_DEBUG_SPINLOCK)
 150 #define PAGE_CGROUP_LOCK        (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
 151 #else
 152 #define PAGE_CGROUP_LOCK        0x0
 153 #endif
 154
 155 /*
 156  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
 157  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
 158  */
 159 struct page_cgroup {
 160         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
 161         struct page *page;
 162         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
 163         atomic_t ref_cnt;               /* Helpful when pages move b/w  */
 164                                         /* mapped and cached states     */
 165         int      flags;
 166 };
 167 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
 168 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
 169
 170 static inline int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
 171 {
 172         return page_to_nid(pc->page);
 173 }
 174
 175 static inline enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
 176 {
 177         return page_zonenum(pc->page);
 178 }
 179
 180 enum {
 181         MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC = 0,
 182         MEM_CGROUP_TYPE_MAPPED,
 183         MEM_CGROUP_TYPE_CACHED,
 184         MEM_CGROUP_TYPE_ALL,
 185         MEM_CGROUP_TYPE_MAX,
 186 };
 187
 188 enum charge_type {
 189         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
 190         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
 191 };
 192
 193
 194 /*
 195  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
 196  */
 197 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
 198                                         bool charge)
 199 {
 200         int val = (charge)? 1 : -1;
 201         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
 202         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
 203
 204         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
 205                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
 206                                         MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
 207         else
 208                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
 209 }
 210
 211 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
 212 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
 213 {
 214         BUG_ON(!mem->info.nodeinfo[nid]);
 215         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
 216 }
 217
 218 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
 219 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
 220 {
 221         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
 222         int nid = page_cgroup_nid(pc);
 223         int zid = page_cgroup_zid(pc);
 224
 225         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 226 }
 227
 228 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
 229                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
 230 {
 231         int nid, zid;
 232         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 233         u64 total = 0;
 234
 235         for_each_online_node(nid)
 236                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
 237                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 238                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
 239                 }
 240         return total;
 241 }
 242
 243 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
 244
 245 static inline
 246 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
 247 {
 248         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
 249                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
 250                                 css);
 251 }
 252
 253 static inline
 254 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
 255 {
 256         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
 257                                 struct mem_cgroup, css);
 258 }
 259
 260 void mm_init_cgroup(struct mm_struct *mm, struct task_struct *p)
 261 {
 262         struct mem_cgroup *mem;
 263
 264         mem = mem_cgroup_from_task(p);
 265         css_get(&mem->css);
 266         mm->mem_cgroup = mem;
 267 }
 268
 269 void mm_free_cgroup(struct mm_struct *mm)
 270 {
 271         css_put(&mm->mem_cgroup->css);
 272 }
 273
 274 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
 275 {
 276         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT,
 277                                         &page->page_cgroup);
 278 }
 279
 280 static void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
 281 {
 282         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
 283         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | PAGE_CGROUP_LOCK);
 284 }
 285
 286 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
 287 {
 288         return (struct page_cgroup *)
 289                 (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
 290 }
 291
 292 static void __always_inline lock_page_cgroup(struct page *page)
 293 {
 294         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 295         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
 296 }
 297
 298 static void __always_inline unlock_page_cgroup(struct page *page)
 299 {
 300         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 301 }
 302
 303 /*
 304  * Tie new page_cgroup to struct page under lock_page_cgroup()
 305  * This can fail if the page has been tied to a page_cgroup.
 306  * If success, returns 0.
 307  */
 308 static int page_cgroup_assign_new_page_cgroup(struct page *page,
 309                                                 struct page_cgroup *pc)
 310 {
 311         int ret = 0;
 312
 313         lock_page_cgroup(page);
 314         if (!page_get_page_cgroup(page))
 315                 page_assign_page_cgroup(page, pc);
 316         else /* A page is tied to other pc. */
 317                 ret = 1;
 318         unlock_page_cgroup(page);
 319         return ret;
 320 }
 321
 322 /*
 323  * Clear page->page_cgroup member under lock_page_cgroup().
 324  * If given "pc" value is different from one page->page_cgroup,
 325  * page->cgroup is not cleared.
 326  * Returns a value of page->page_cgroup at lock taken.
 327  * A can can detect failure of clearing by following
 328  *  clear_page_cgroup(page, pc) == pc
 329  */
 330
 331 static struct page_cgroup *clear_page_cgroup(struct page *page,
 332                                                 struct page_cgroup *pc)
 333 {
 334         struct page_cgroup *ret;
 335         /* lock and clear */
 336         lock_page_cgroup(page);
 337         ret = page_get_page_cgroup(page);
 338         if (likely(ret == pc))
 339                 page_assign_page_cgroup(page, NULL);
 340         unlock_page_cgroup(page);
 341         return ret;
 342 }
 343
 344 static void __mem_cgroup_remove_list(struct page_cgroup *pc)
 345 {
 346         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 347         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 348
 349         if (from)
 350                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
 351         else
 352                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
 353
 354         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
 355         list_del_init(&pc->lru);
 356 }
 357
 358 static void __mem_cgroup_add_list(struct page_cgroup *pc)
 359 {
 360         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 361         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 362
 363         if (!to) {
 364                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
 365                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
 366         } else {
 367                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
 368                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
 369         }
 370         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
 371 }
 372
 373 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
 374 {
 375         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 376         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 377
 378         if (from)
 379                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
 380         else
 381                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
 382
 383         if (active) {
 384                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
 385                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 386                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
 387         } else {
 388                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
 389                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 390                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
 391         }
 392 }
 393
 394 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
 395 {
 396         int ret;
 397
 398         task_lock(task);
 399         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
 400         task_unlock(task);
 401         return ret;
 402 }
 403
 404 /*
 405  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
 406  */
 407 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, bool active)
 408 {
 409         struct page_cgroup *pc;
 410         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 411         unsigned long flags;
 412
 413         pc = page_get_page_cgroup(page);
 414         if (!pc)
 415                 return;
 416
 417         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 418         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 419         __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
 420         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 421 }
 422
 423 /*
 424  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
 425  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
 426  */
 427 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
 428 {
 429         long total, rss;
 430
 431         /*
 432          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
 433          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
 434          */
 435         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
 436         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
 437         return (int)((rss * 100L) / total);
 438 }
 439 /*
 440  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
 441  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
 442  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
 443  * zone's global lru imbalance.
 444  */
 445 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
 446 {
 447         unsigned long active, inactive;
 448         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
 449         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 450         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 451         return (long) (active / (inactive + 1));
 452 }
 453
 454 /*
 455  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
 456  */
 457 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
 458 {
 459         return mem->prev_priority;
 460 }
 461
 462 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 463 {
 464         if (priority < mem->prev_priority)
 465                 mem->prev_priority = priority;
 466 }
 467
 468 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 469 {
 470         mem->prev_priority = priority;
 471 }
 472
 473 /*
 474  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
 475  * See also vmscan.c
 476  *
 477  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
 478  * (see include/linux/mmzone.h)
 479  */
 480
 481 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
 482                                    struct zone *zone, int priority)
 483 {
 484         long nr_active;
 485         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
 486         int zid = zone_idx(zone);
 487         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 488
 489         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 490         return (nr_active >> priority);
 491 }
 492
 493 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
 494                                         struct zone *zone, int priority)
 495 {
 496         long nr_inactive;
 497         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
 498         int zid = zone_idx(zone);
 499         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 500
 501         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 502
 503         return (nr_inactive >> priority);
 504 }
 505
 506 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
 507                                         struct list_head *dst,
 508                                         unsigned long *scanned, int order,
 509                                         int mode, struct zone *z,
 510                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
 511                                         int active)
 512 {
 513         unsigned long nr_taken = 0;
 514         struct page *page;
 515         unsigned long scan;
 516         LIST_HEAD(pc_list);
 517         struct list_head *src;
 518         struct page_cgroup *pc, *tmp;
 519         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
 520         int zid = zone_idx(z);
 521         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 522
 523         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
 524         if (active)
 525                 src = &mz->active_list;
 526         else
 527                 src = &mz->inactive_list;
 528
 529
 530         spin_lock(&mz->lru_lock);
 531         scan = 0;
 532         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
 533                 if (scan >= nr_to_scan)
 534                         break;
 535                 page = pc->page;
 536
 537                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
 538                         continue;
 539
 540                 if (PageActive(page) && !active) {
 541                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
 542                         continue;
 543                 }
 544                 if (!PageActive(page) && active) {
 545                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
 546                         continue;
 547                 }
 548
 549                 scan++;
 550                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
 551
 552                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
 553                         list_move(&page->lru, dst);
 554                         nr_taken++;
 555                 }
 556         }
 557
 558         list_splice(&pc_list, src);
 559         spin_unlock(&mz->lru_lock);
 560
 561         *scanned = scan;
 562         return nr_taken;
 563 }
 564
 565 /*
 566  * Charge the memory controller for page usage.
 567  * Return
 568  * 0 if the charge was successful
 569  * < 0 if the cgroup is over its limit
 570  */
 571 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 572                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
 573 {
 574         struct mem_cgroup *mem;
 575         struct page_cgroup *pc;
 576         unsigned long flags;
 577         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
 578         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 579
 580         /*
 581          * Should page_cgroup's go to their own slab?
 582          * One could optimize the performance of the charging routine
 583          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
 584          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
 585          * with it
 586          */
 587 retry:
 588         if (page) {
 589                 lock_page_cgroup(page);
 590                 pc = page_get_page_cgroup(page);
 591                 /*
 592                  * The page_cgroup exists and
 593                  * the page has already been accounted.
 594                  */
 595                 if (pc) {
 596                         if (unlikely(!atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))) {
 597                                 /* this page is under being uncharged ? */
 598                                 unlock_page_cgroup(page);
 599                                 cpu_relax();
 600                                 goto retry;
 601                         } else {
 602                                 unlock_page_cgroup(page);
 603                                 goto done;
 604                         }
 605                 }
 606                 unlock_page_cgroup(page);
 607         }
 608
 609         pc = kzalloc(sizeof(struct page_cgroup), gfp_mask);
 610         if (pc == NULL)
 611                 goto err;
 612
 613         /*
 614          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
 615          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
 616          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
 617          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
 618          */
 619         if (!mm)
 620                 mm = &init_mm;
 621
 622         rcu_read_lock();
 623         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
 624         /*
 625          * For every charge from the cgroup, increment reference
 626          * count
 627          */
 628         css_get(&mem->css);
 629         rcu_read_unlock();
 630
 631         /*
 632          * If we created the page_cgroup, we should free it on exceeding
 633          * the cgroup limit.
 634          */
 635         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
 636                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
 637                         goto out;
 638
 639                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
 640                         continue;
 641
 642                 /*
 643                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
 644                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
 645                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
 646                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
 647                  * current usage of the cgroup before giving up
 648                  */
 649                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
 650                         continue;
 651
 652                 if (!nr_retries--) {
 653                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
 654                         goto out;
 655                 }
 656                 congestion_wait(WRITE, HZ/10);
 657         }
 658
 659         atomic_set(&pc->ref_cnt, 1);
 660         pc->mem_cgroup = mem;
 661         pc->page = page;
 662         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 663         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
 664                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
 665
 666         if (!page || page_cgroup_assign_new_page_cgroup(page, pc)) {
 667                 /*
 668                  * Another charge has been added to this page already.
 669                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
 670                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
 671                  */
 672                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 673                 css_put(&mem->css);
 674                 kfree(pc);
 675                 if (!page)
 676                         goto done;
 677                 goto retry;
 678         }
 679
 680         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 681         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 682         /* Update statistics vector */
 683         __mem_cgroup_add_list(pc);
 684         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 685
 686 done:
 687         return 0;
 688 out:
 689         css_put(&mem->css);
 690         kfree(pc);
 691 err:
 692         return -ENOMEM;
 693 }
 694
 695 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 696                         gfp_t gfp_mask)
 697 {
 698         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 699                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
 700 }
 701
 702 /*
 703  * See if the cached pages should be charged at all?
 704  */
 705 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 706                                 gfp_t gfp_mask)
 707 {
 708         int ret = 0;
 709         if (!mm)
 710                 mm = &init_mm;
 711
 712         ret = mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 713                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
 714         return ret;
 715 }
 716
 717 /*
 718  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
 719  * uncharge. This routine should be called with lock_page_cgroup held
 720  */
 721 void mem_cgroup_uncharge(struct page_cgroup *pc)
 722 {
 723         struct mem_cgroup *mem;
 724         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 725         struct page *page;
 726         unsigned long flags;
 727
 728         /*
 729          * Check if our page_cgroup is valid
 730          */
 731         if (!pc)
 732                 return;
 733
 734         if (atomic_dec_and_test(&pc->ref_cnt)) {
 735                 page = pc->page;
 736                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 737                 /*
 738                  * get page->cgroup and clear it under lock.
 739                  * force_empty can drop page->cgroup without checking refcnt.
 740                  */
 741                 unlock_page_cgroup(page);
 742                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
 743                         mem = pc->mem_cgroup;
 744                         css_put(&mem->css);
 745                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 746                         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 747                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 748                         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 749                         kfree(pc);
 750                 }
 751                 lock_page_cgroup(page);
 752         }
 753 }
 754
 755 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
 756 {
 757         lock_page_cgroup(page);
 758         mem_cgroup_uncharge(page_get_page_cgroup(page));
 759         unlock_page_cgroup(page);
 760 }
 761
 762 /*
 763  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
 764  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
 765  */
 766
 767 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
 768 {
 769         struct page_cgroup *pc;
 770         int ret = 0;
 771         lock_page_cgroup(page);
 772         pc = page_get_page_cgroup(page);
 773         if (pc && atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))
 774                 ret = 1;
 775         unlock_page_cgroup(page);
 776         return ret;
 777 }
 778
 779 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
 780 {
 781         struct page_cgroup *pc;
 782
 783         lock_page_cgroup(page);
 784         pc = page_get_page_cgroup(page);
 785         mem_cgroup_uncharge(pc);
 786         unlock_page_cgroup(page);
 787 }
 788 /*
 789  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and Pg_locked.
 790  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
 791  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
 792  */
 793
 794 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
 795 {
 796         struct page_cgroup *pc;
 797         struct mem_cgroup *mem;
 798         unsigned long flags;
 799         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 800 retry:
 801         pc = page_get_page_cgroup(page);
 802         if (!pc)
 803                 return;
 804         mem = pc->mem_cgroup;
 805         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 806         if (clear_page_cgroup(page, pc) != pc)
 807                 goto retry;
 808         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 809
 810         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 811         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 812
 813         pc->page = newpage;
 814         lock_page_cgroup(newpage);
 815         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
 816         unlock_page_cgroup(newpage);
 817
 818         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 819         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 820         __mem_cgroup_add_list(pc);
 821         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 822         return;
 823 }
 824
 825 /*
 826  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
 827  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
 828  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
 829  */
 830 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
 831 static void
 832 mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
 833                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
 834                             int active)
 835 {
 836         struct page_cgroup *pc;
 837         struct page *page;
 838         int count;
 839         unsigned long flags;
 840         struct list_head *list;
 841
 842         if (active)
 843                 list = &mz->active_list;
 844         else
 845                 list = &mz->inactive_list;
 846
 847         if (list_empty(list))
 848                 return;
 849 retry:
 850         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
 851         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 852
 853         while (--count && !list_empty(list)) {
 854                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
 855                 page = pc->page;
 856                 /* Avoid race with charge */
 857                 atomic_set(&pc->ref_cnt, 0);
 858                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
 859                         css_put(&mem->css);
 860                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 861                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 862                         kfree(pc);
 863                 } else  /* being uncharged ? ...do relax */
 864                         break;
 865         }
 866         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 867         if (!list_empty(list)) {
 868                 cond_resched();
 869                 goto retry;
 870         }
 871         return;
 872 }
 873
 874 /*
 875  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
 876  * This enables deleting this mem_cgroup.
 877  */
 878
 879 int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
 880 {
 881         int ret = -EBUSY;
 882         int node, zid;
 883         css_get(&mem->css);
 884         /*
 885          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
 886 `        * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
 887          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
 888          */
 889         while (mem->res.usage > 0) {
 890                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
 891                         goto out;
 892                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
 893                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
 894                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 895                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
 896                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
 897                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
 898                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
 899                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
 900                         }
 901         }
 902         ret = 0;
 903 out:
 904         css_put(&mem->css);
 905         return ret;
 906 }
 907
 908
 909
 910 int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
 911 {
 912         *tmp = memparse(buf, &buf);
 913         if (*buf != '\0')
 914                 return -EINVAL;
 915
 916         /*
 917          * Round up the value to the closest page size
 918          */
 919         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
 920         return 0;
 921 }
 922
 923 static ssize_t mem_cgroup_read(struct cgroup *cont,
 924                         struct cftype *cft, struct file *file,
 925                         char __user *userbuf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
 926 {
 927         return res_counter_read(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 928                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
 929                                 NULL);
 930 }
 931
 932 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
 933                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
 934                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 935 {
 936         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 937                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
 938                                 mem_cgroup_write_strategy);
 939 }
 940
 941 static ssize_t mem_force_empty_write(struct cgroup *cont,
 942                                 struct cftype *cft, struct file *file,
 943                                 const char __user *userbuf,
 944                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 945 {
 946         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 947         int ret;
 948         ret = mem_cgroup_force_empty(mem);
 949         if (!ret)
 950                 ret = nbytes;
 951         return ret;
 952 }
 953
 954 /*
 955  * Note: This should be removed if cgroup supports write-only file.
 956  */
 957
 958 static ssize_t mem_force_empty_read(struct cgroup *cont,
 959                                 struct cftype *cft,
 960                                 struct file *file, char __user *userbuf,
 961                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 962 {
 963         return -EINVAL;
 964 }
 965
 966
 967 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
 968         const char *msg;
 969         u64 unit;
 970 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
 971         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
 972         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
 973 };
 974
 975 static int mem_control_stat_show(struct seq_file *m, void *arg)
 976 {
 977         struct cgroup *cont = m->private;
 978         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
 979         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
 980         int i;
 981
 982         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
 983                 s64 val;
 984
 985                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
 986                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
 987                 seq_printf(m, "%s %lld\n", mem_cgroup_stat_desc[i].msg,
 988                                 (long long)val);
 989         }
 990         /* showing # of active pages */
 991         {
 992                 unsigned long active, inactive;
 993
 994                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
 995                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 996                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
 997                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 998                 seq_printf(m, "active %ld\n", (active) * PAGE_SIZE);
 999                 seq_printf(m, "inactive %ld\n", (inactive) * PAGE_SIZE);
1000         }
1001         return 0;
1002 }
1003
1004 static const struct file_operations mem_control_stat_file_operations = {
1005         .read = seq_read,
1006         .llseek = seq_lseek,
1007         .release = single_release,
1008 };
1009
1010 static int mem_control_stat_open(struct inode *unused, struct file *file)
1011 {
1012         /* XXX __d_cont */
1013         struct cgroup *cont = file->f_dentry->d_parent->d_fsdata;
1014
1015         file->f_op = &mem_control_stat_file_operations;
1016         return single_open(file, mem_control_stat_show, cont);
1017 }
1018
1019
1020
1021 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1022         {
1023                 .name = "usage_in_bytes",
1024                 .private = RES_USAGE,
1025                 .read = mem_cgroup_read,
1026         },
1027         {
1028                 .name = "limit_in_bytes",
1029                 .private = RES_LIMIT,
1030                 .write = mem_cgroup_write,
1031                 .read = mem_cgroup_read,
1032         },
1033         {
1034                 .name = "failcnt",
1035                 .private = RES_FAILCNT,
1036                 .read = mem_cgroup_read,
1037         },
1038         {
1039                 .name = "force_empty",
1040                 .write = mem_force_empty_write,
1041                 .read = mem_force_empty_read,
1042         },
1043         {
1044                 .name = "stat",
1045                 .open = mem_control_stat_open,
1046         },
1047 };
1048
1049 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1050 {
1051         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1052         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1053         int zone;
1054         /*
1055          * This routine is called against possible nodes.
1056          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1057          *
1058          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1059          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1060          *       function.
1061          */
1062         if (node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1063                 pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, node);
1064         else
1065                 pn = kmalloc(sizeof(*pn), GFP_KERNEL);
1066         if (!pn)
1067                 return 1;
1068
1069         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1070         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1071
1072         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1073                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1074                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
1075                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
1076                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1077         }
1078         return 0;
1079 }
1080
1081 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1082 {
1083         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1084 }
1085
1086
1087 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
1088
1089 static struct cgroup_subsys_state *
1090 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1091 {
1092         struct mem_cgroup *mem;
1093         int node;
1094
1095         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1096                 mem = &init_mem_cgroup;
1097                 init_mm.mem_cgroup = mem;
1098         } else
1099                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
1100
1101         if (mem == NULL)
1102                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1103
1104         res_counter_init(&mem->res);
1105
1106         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1107
1108         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1109                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1110                         goto free_out;
1111
1112         return &mem->css;
1113 free_out:
1114         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1115                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1116         if (cont->parent != NULL)
1117                 kfree(mem);
1118         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1119 }
1120
1121 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1122                                         struct cgroup *cont)
1123 {
1124         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1125         mem_cgroup_force_empty(mem);
1126 }
1127
1128 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1129                                 struct cgroup *cont)
1130 {
1131         int node;
1132         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1133
1134         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1135                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1136
1137         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1138 }
1139
1140 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1141                                 struct cgroup *cont)
1142 {
1143         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1144                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1145 }
1146
1147 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1148                                 struct cgroup *cont,
1149                                 struct cgroup *old_cont,
1150                                 struct task_struct *p)
1151 {
1152         struct mm_struct *mm;
1153         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1154
1155         mm = get_task_mm(p);
1156         if (mm == NULL)
1157                 return;
1158
1159         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1160         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1161
1162         if (mem == old_mem)
1163                 goto out;
1164
1165         /*
1166          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1167          * in effect owned by the leader
1168          */
1169         if (p->tgid != p->pid)
1170                 goto out;
1171
1172         css_get(&mem->css);
1173         rcu_assign_pointer(mm->mem_cgroup, mem);
1174         css_put(&old_mem->css);
1175
1176 out:
1177         mmput(mm);
1178         return;
1179 }
1180
1181 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1182         .name = "memory",
1183         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1184         .create = mem_cgroup_create,
1185         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1186         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1187         .populate = mem_cgroup_populate,
1188         .attach = mem_cgroup_move_task,
1189         .early_init = 0,
1190 };