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         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
  93 };
  94 /* Macro for accessing counter */
  95 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
  96
  97 struct mem_cgroup_per_node {
  98         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
  99 };
 100
 101 struct mem_cgroup_lru_info {
 102         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
 103 };
 104
 105 /*
 106  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
 107  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
 108  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
 109  * to help the administrator determine what knobs to tune.
 110  *
 111  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
 112  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
 113  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
 114  * a feature that will be implemented much later in the future.
 115  */
 116 struct mem_cgroup {
 117         struct cgroup_subsys_state css;
 118         /*
 119          * the counter to account for memory usage
 120          */
 121         struct res_counter res;
 122         /*
 123          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
 124          * per zone LRU lists.
 125          * TODO: Consider making these lists per zone
 126          */
 127         struct list_head active_list;
 128         struct list_head inactive_list;
 129         struct mem_cgroup_lru_info info;
 130         /*
 131          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
 132          */
 133         spinlock_t lru_lock;
 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, &pc->mem_cgroup->inactive_list);
 370         } else {
 371                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
 372                 list_add(&pc->lru, &pc->mem_cgroup->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, &pc->mem_cgroup->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, &pc->mem_cgroup->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 *mem;
 414         if (!pc)
 415                 return;
 416
 417         mem = pc->mem_cgroup;
 418
 419         spin_lock(&mem->lru_lock);
 420         __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
 421         spin_unlock(&mem->lru_lock);
 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 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
 475                                         struct list_head *dst,
 476                                         unsigned long *scanned, int order,
 477                                         int mode, struct zone *z,
 478                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
 479                                         int active)
 480 {
 481         unsigned long nr_taken = 0;
 482         struct page *page;
 483         unsigned long scan;
 484         LIST_HEAD(pc_list);
 485         struct list_head *src;
 486         struct page_cgroup *pc, *tmp;
 487
 488         if (active)
 489                 src = &mem_cont->active_list;
 490         else
 491                 src = &mem_cont->inactive_list;
 492
 493         spin_lock(&mem_cont->lru_lock);
 494         scan = 0;
 495         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
 496                 if (scan >= nr_to_scan)
 497                         break;
 498                 page = pc->page;
 499                 VM_BUG_ON(!pc);
 500
 501                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
 502                         continue;
 503
 504                 if (PageActive(page) && !active) {
 505                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
 506                         continue;
 507                 }
 508                 if (!PageActive(page) && active) {
 509                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
 510                         continue;
 511                 }
 512
 513                 /*
 514                  * Reclaim, per zone
 515                  * TODO: make the active/inactive lists per zone
 516                  */
 517                 if (page_zone(page) != z)
 518                         continue;
 519
 520                 scan++;
 521                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
 522
 523                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
 524                         list_move(&page->lru, dst);
 525                         nr_taken++;
 526                 }
 527         }
 528
 529         list_splice(&pc_list, src);
 530         spin_unlock(&mem_cont->lru_lock);
 531
 532         *scanned = scan;
 533         return nr_taken;
 534 }
 535
 536 /*
 537  * Charge the memory controller for page usage.
 538  * Return
 539  * 0 if the charge was successful
 540  * < 0 if the cgroup is over its limit
 541  */
 542 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 543                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
 544 {
 545         struct mem_cgroup *mem;
 546         struct page_cgroup *pc;
 547         unsigned long flags;
 548         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
 549
 550         /*
 551          * Should page_cgroup's go to their own slab?
 552          * One could optimize the performance of the charging routine
 553          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
 554          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
 555          * with it
 556          */
 557 retry:
 558         if (page) {
 559                 lock_page_cgroup(page);
 560                 pc = page_get_page_cgroup(page);
 561                 /*
 562                  * The page_cgroup exists and
 563                  * the page has already been accounted.
 564                  */
 565                 if (pc) {
 566                         if (unlikely(!atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))) {
 567                                 /* this page is under being uncharged ? */
 568                                 unlock_page_cgroup(page);
 569                                 cpu_relax();
 570                                 goto retry;
 571                         } else {
 572                                 unlock_page_cgroup(page);
 573                                 goto done;
 574                         }
 575                 }
 576                 unlock_page_cgroup(page);
 577         }
 578
 579         pc = kzalloc(sizeof(struct page_cgroup), gfp_mask);
 580         if (pc == NULL)
 581                 goto err;
 582
 583         /*
 584          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
 585          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
 586          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
 587          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
 588          */
 589         if (!mm)
 590                 mm = &init_mm;
 591
 592         rcu_read_lock();
 593         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
 594         /*
 595          * For every charge from the cgroup, increment reference
 596          * count
 597          */
 598         css_get(&mem->css);
 599         rcu_read_unlock();
 600
 601         /*
 602          * If we created the page_cgroup, we should free it on exceeding
 603          * the cgroup limit.
 604          */
 605         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
 606                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
 607                         goto out;
 608
 609                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
 610                         continue;
 611
 612                 /*
 613                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
 614                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
 615                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
 616                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
 617                  * current usage of the cgroup before giving up
 618                  */
 619                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
 620                         continue;
 621
 622                 if (!nr_retries--) {
 623                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
 624                         goto out;
 625                 }
 626                 congestion_wait(WRITE, HZ/10);
 627         }
 628
 629         atomic_set(&pc->ref_cnt, 1);
 630         pc->mem_cgroup = mem;
 631         pc->page = page;
 632         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 633         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
 634                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
 635
 636         if (!page || page_cgroup_assign_new_page_cgroup(page, pc)) {
 637                 /*
 638                  * Another charge has been added to this page already.
 639                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
 640                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
 641                  */
 642                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 643                 css_put(&mem->css);
 644                 kfree(pc);
 645                 if (!page)
 646                         goto done;
 647                 goto retry;
 648         }
 649
 650         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 651         /* Update statistics vector */
 652         __mem_cgroup_add_list(pc);
 653         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 654
 655 done:
 656         return 0;
 657 out:
 658         css_put(&mem->css);
 659         kfree(pc);
 660 err:
 661         return -ENOMEM;
 662 }
 663
 664 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 665                         gfp_t gfp_mask)
 666 {
 667         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 668                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
 669 }
 670
 671 /*
 672  * See if the cached pages should be charged at all?
 673  */
 674 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 675                                 gfp_t gfp_mask)
 676 {
 677         int ret = 0;
 678         struct mem_cgroup *mem;
 679         if (!mm)
 680                 mm = &init_mm;
 681
 682         rcu_read_lock();
 683         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
 684         css_get(&mem->css);
 685         rcu_read_unlock();
 686         if (mem->control_type == MEM_CGROUP_TYPE_ALL)
 687                 ret = mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 688                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
 689         css_put(&mem->css);
 690         return ret;
 691 }
 692
 693 /*
 694  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
 695  * uncharge.
 696  */
 697 void mem_cgroup_uncharge(struct page_cgroup *pc)
 698 {
 699         struct mem_cgroup *mem;
 700         struct page *page;
 701         unsigned long flags;
 702
 703         /*
 704          * This can handle cases when a page is not charged at all and we
 705          * are switching between handling the control_type.
 706          */
 707         if (!pc)
 708                 return;
 709
 710         if (atomic_dec_and_test(&pc->ref_cnt)) {
 711                 page = pc->page;
 712                 /*
 713                  * get page->cgroup and clear it under lock.
 714                  * force_empty can drop page->cgroup without checking refcnt.
 715                  */
 716                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
 717                         mem = pc->mem_cgroup;
 718                         css_put(&mem->css);
 719                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 720                         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 721                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 722                         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 723                         kfree(pc);
 724                 }
 725         }
 726 }
 727
 728 /*
 729  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
 730  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
 731  */
 732
 733 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
 734 {
 735         struct page_cgroup *pc;
 736         int ret = 0;
 737         lock_page_cgroup(page);
 738         pc = page_get_page_cgroup(page);
 739         if (pc && atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))
 740                 ret = 1;
 741         unlock_page_cgroup(page);
 742         return ret;
 743 }
 744
 745 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
 746 {
 747         struct page_cgroup *pc = page_get_page_cgroup(page);
 748         mem_cgroup_uncharge(pc);
 749 }
 750 /*
 751  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and Pg_locked.
 752  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
 753  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
 754  */
 755
 756 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
 757 {
 758         struct page_cgroup *pc;
 759         struct mem_cgroup *mem;
 760         unsigned long flags;
 761 retry:
 762         pc = page_get_page_cgroup(page);
 763         if (!pc)
 764                 return;
 765         mem = pc->mem_cgroup;
 766         if (clear_page_cgroup(page, pc) != pc)
 767                 goto retry;
 768
 769         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 770
 771         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 772         pc->page = newpage;
 773         lock_page_cgroup(newpage);
 774         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
 775         unlock_page_cgroup(newpage);
 776         __mem_cgroup_add_list(pc);
 777
 778         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 779         return;
 780 }
 781
 782 /*
 783  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
 784  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
 785  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
 786  */
 787 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
 788 static void
 789 mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem, struct list_head *list)
 790 {
 791         struct page_cgroup *pc;
 792         struct page *page;
 793         int count;
 794         unsigned long flags;
 795
 796 retry:
 797         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
 798         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 799
 800         while (--count && !list_empty(list)) {
 801                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
 802                 page = pc->page;
 803                 /* Avoid race with charge */
 804                 atomic_set(&pc->ref_cnt, 0);
 805                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
 806                         css_put(&mem->css);
 807                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 808                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 809                         kfree(pc);
 810                 } else  /* being uncharged ? ...do relax */
 811                         break;
 812         }
 813         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 814         if (!list_empty(list)) {
 815                 cond_resched();
 816                 goto retry;
 817         }
 818         return;
 819 }
 820
 821 /*
 822  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
 823  * This enables deleting this mem_cgroup.
 824  */
 825
 826 int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
 827 {
 828         int ret = -EBUSY;
 829         css_get(&mem->css);
 830         /*
 831          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
 832 `        * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
 833          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
 834          */
 835         while (!(list_empty(&mem->active_list) &&
 836                  list_empty(&mem->inactive_list))) {
 837                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
 838                         goto out;
 839                 /* drop all page_cgroup in active_list */
 840                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, &mem->active_list);
 841                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
 842                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, &mem->inactive_list);
 843         }
 844         ret = 0;
 845 out:
 846         css_put(&mem->css);
 847         return ret;
 848 }
 849
 850
 851
 852 int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
 853 {
 854         *tmp = memparse(buf, &buf);
 855         if (*buf != '\0')
 856                 return -EINVAL;
 857
 858         /*
 859          * Round up the value to the closest page size
 860          */
 861         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
 862         return 0;
 863 }
 864
 865 static ssize_t mem_cgroup_read(struct cgroup *cont,
 866                         struct cftype *cft, struct file *file,
 867                         char __user *userbuf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
 868 {
 869         return res_counter_read(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 870                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
 871                                 NULL);
 872 }
 873
 874 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
 875                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
 876                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 877 {
 878         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 879                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
 880                                 mem_cgroup_write_strategy);
 881 }
 882
 883 static ssize_t mem_control_type_write(struct cgroup *cont,
 884                         struct cftype *cft, struct file *file,
 885                         const char __user *userbuf,
 886                         size_t nbytes, loff_t *pos)
 887 {
 888         int ret;
 889         char *buf, *end;
 890         unsigned long tmp;
 891         struct mem_cgroup *mem;
 892
 893         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 894         buf = kmalloc(nbytes + 1, GFP_KERNEL);
 895         ret = -ENOMEM;
 896         if (buf == NULL)
 897                 goto out;
 898
 899         buf[nbytes] = 0;
 900         ret = -EFAULT;
 901         if (copy_from_user(buf, userbuf, nbytes))
 902                 goto out_free;
 903
 904         ret = -EINVAL;
 905         tmp = simple_strtoul(buf, &end, 10);
 906         if (*end != '\0')
 907                 goto out_free;
 908
 909         if (tmp <= MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC || tmp >= MEM_CGROUP_TYPE_MAX)
 910                 goto out_free;
 911
 912         mem->control_type = tmp;
 913         ret = nbytes;
 914 out_free:
 915         kfree(buf);
 916 out:
 917         return ret;
 918 }
 919
 920 static ssize_t mem_control_type_read(struct cgroup *cont,
 921                                 struct cftype *cft,
 922                                 struct file *file, char __user *userbuf,
 923                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 924 {
 925         unsigned long val;
 926         char buf[64], *s;
 927         struct mem_cgroup *mem;
 928
 929         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 930         s = buf;
 931         val = mem->control_type;
 932         s += sprintf(s, "%lu\n", val);
 933         return simple_read_from_buffer((void __user *)userbuf, nbytes,
 934                         ppos, buf, s - buf);
 935 }
 936
 937
 938 static ssize_t mem_force_empty_write(struct cgroup *cont,
 939                                 struct cftype *cft, struct file *file,
 940                                 const char __user *userbuf,
 941                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 942 {
 943         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 944         int ret;
 945         ret = mem_cgroup_force_empty(mem);
 946         if (!ret)
 947                 ret = nbytes;
 948         return ret;
 949 }
 950
 951 /*
 952  * Note: This should be removed if cgroup supports write-only file.
 953  */
 954
 955 static ssize_t mem_force_empty_read(struct cgroup *cont,
 956                                 struct cftype *cft,
 957                                 struct file *file, char __user *userbuf,
 958                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 959 {
 960         return -EINVAL;
 961 }
 962
 963
 964 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
 965         const char *msg;
 966         u64 unit;
 967 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
 968         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
 969         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
 970 };
 971
 972 static int mem_control_stat_show(struct seq_file *m, void *arg)
 973 {
 974         struct cgroup *cont = m->private;
 975         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
 976         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
 977         int i;
 978
 979         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
 980                 s64 val;
 981
 982                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
 983                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
 984                 seq_printf(m, "%s %lld\n", mem_cgroup_stat_desc[i].msg,
 985                                 (long long)val);
 986         }
 987         /* showing # of active pages */
 988         {
 989                 unsigned long active, inactive;
 990
 991                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
 992                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 993                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
 994                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 995                 seq_printf(m, "active %ld\n", (active) * PAGE_SIZE);
 996                 seq_printf(m, "inactive %ld\n", (inactive) * PAGE_SIZE);
 997         }
 998         return 0;
 999 }
1000
1001 static const struct file_operations mem_control_stat_file_operations = {
1002         .read = seq_read,
1003         .llseek = seq_lseek,
1004         .release = single_release,
1005 };
1006
1007 static int mem_control_stat_open(struct inode *unused, struct file *file)
1008 {
1009         /* XXX __d_cont */
1010         struct cgroup *cont = file->f_dentry->d_parent->d_fsdata;
1011
1012         file->f_op = &mem_control_stat_file_operations;
1013         return single_open(file, mem_control_stat_show, cont);
1014 }
1015
1016
1017
1018 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1019         {
1020                 .name = "usage_in_bytes",
1021                 .private = RES_USAGE,
1022                 .read = mem_cgroup_read,
1023         },
1024         {
1025                 .name = "limit_in_bytes",
1026                 .private = RES_LIMIT,
1027                 .write = mem_cgroup_write,
1028                 .read = mem_cgroup_read,
1029         },
1030         {
1031                 .name = "failcnt",
1032                 .private = RES_FAILCNT,
1033                 .read = mem_cgroup_read,
1034         },
1035         {
1036                 .name = "control_type",
1037                 .write = mem_control_type_write,
1038                 .read = mem_control_type_read,
1039         },
1040         {
1041                 .name = "force_empty",
1042                 .write = mem_force_empty_write,
1043                 .read = mem_force_empty_read,
1044         },
1045         {
1046                 .name = "stat",
1047                 .open = mem_control_stat_open,
1048         },
1049 };
1050
1051 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1052 {
1053         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1054
1055         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, node);
1056         if (!pn)
1057                 return 1;
1058         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1059         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1060         return 0;
1061 }
1062
1063 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
1064
1065 static struct cgroup_subsys_state *
1066 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1067 {
1068         struct mem_cgroup *mem;
1069         int node;
1070
1071         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1072                 mem = &init_mem_cgroup;
1073                 init_mm.mem_cgroup = mem;
1074         } else
1075                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
1076
1077         if (mem == NULL)
1078                 return NULL;
1079
1080         res_counter_init(&mem->res);
1081         INIT_LIST_HEAD(&mem->active_list);
1082         INIT_LIST_HEAD(&mem->inactive_list);
1083         spin_lock_init(&mem->lru_lock);
1084         mem->control_type = MEM_CGROUP_TYPE_ALL;
1085         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1086
1087         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1088                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1089                         goto free_out;
1090
1091         return &mem->css;
1092 free_out:
1093         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1094                 kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1095         if (cont->parent != NULL)
1096                 kfree(mem);
1097         return NULL;
1098 }
1099
1100 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1101                                         struct cgroup *cont)
1102 {
1103         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1104         mem_cgroup_force_empty(mem);
1105 }
1106
1107 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1108                                 struct cgroup *cont)
1109 {
1110         int node;
1111         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1112
1113         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1114                 kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1115
1116         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1117 }
1118
1119 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1120                                 struct cgroup *cont)
1121 {
1122         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1123                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1124 }
1125
1126 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1127                                 struct cgroup *cont,
1128                                 struct cgroup *old_cont,
1129                                 struct task_struct *p)
1130 {
1131         struct mm_struct *mm;
1132         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1133
1134         mm = get_task_mm(p);
1135         if (mm == NULL)
1136                 return;
1137
1138         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1139         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1140
1141         if (mem == old_mem)
1142                 goto out;
1143
1144         /*
1145          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1146          * in effect owned by the leader
1147          */
1148         if (p->tgid != p->pid)
1149                 goto out;
1150
1151         css_get(&mem->css);
1152         rcu_assign_pointer(mm->mem_cgroup, mem);
1153         css_put(&old_mem->css);
1154
1155 out:
1156         mmput(mm);
1157         return;
1158 }
1159
1160 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1161         .name = "memory",
1162         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1163         .create = mem_cgroup_create,
1164         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1165         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1166         .populate = mem_cgroup_populate,
1167         .attach = mem_cgroup_move_task,
1168         .early_init = 0,
1169 };