mm/memcontrol.c

   1 /* memcontrol.c - Memory Controller
   2  *
   3  * Copyright IBM Corporation, 2007
   4  * Author Balbir Singh <balbir@linux.vnet.ibm.com>
   5  *
   6  * Copyright 2007 OpenVZ SWsoft Inc
   7  * Author: Pavel Emelianov <xemul@openvz.org>
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  12  * (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  17  * GNU General Public License for more details.
  18  */
  19
  20 #include <linux/res_counter.h>
  21 #include <linux/memcontrol.h>
  22 #include <linux/cgroup.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/smp.h>
  25 #include <linux/page-flags.h>
  26 #include <linux/backing-dev.h>
  27 #include <linux/bit_spinlock.h>
  28 #include <linux/rcupdate.h>
  29 #include <linux/slab.h>
  30 #include <linux/swap.h>
  31 #include <linux/spinlock.h>
  32 #include <linux/fs.h>
  33 #include <linux/seq_file.h>
  34 #include <linux/vmalloc.h>
  35
  36 #include <asm/uaccess.h>
  37
  38 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys;
  39 static const int MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES = 5;
  40 static struct kmem_cache *page_cgroup_cache;
  41
  42 /*
  43  * Statistics for memory cgroup.
  44  */
  45 enum mem_cgroup_stat_index {
  46         /*
  47          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
  48          */
  49         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
  50         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
  51         MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT,   /* # of pages paged in */
  52         MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT,  /* # of pages paged out */
  53
  54         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
  55 };
  56
  57 struct mem_cgroup_stat_cpu {
  58         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
  59 } ____cacheline_aligned_in_smp;
  60
  61 struct mem_cgroup_stat {
  62         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
  63 };
  64
  65 /*
  66  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
  67  */
  68 static void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat *stat,
  69                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
  70 {
  71         int cpu = smp_processor_id();
  72         stat->cpustat[cpu].count[idx] += val;
  73 }
  74
  75 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
  76                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
  77 {
  78         int cpu;
  79         s64 ret = 0;
  80         for_each_possible_cpu(cpu)
  81                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
  82         return ret;
  83 }
  84
  85 /*
  86  * per-zone information in memory controller.
  87  */
  88
  89 enum mem_cgroup_zstat_index {
  90         MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE,
  91         MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE,
  92
  93         NR_MEM_CGROUP_ZSTAT,
  94 };
  95
  96 struct mem_cgroup_per_zone {
  97         /*
  98          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
  99          */
 100         spinlock_t              lru_lock;
 101         struct list_head        active_list;
 102         struct list_head        inactive_list;
 103         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
 104 };
 105 /* Macro for accessing counter */
 106 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
 107
 108 struct mem_cgroup_per_node {
 109         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
 110 };
 111
 112 struct mem_cgroup_lru_info {
 113         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
 114 };
 115
 116 /*
 117  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
 118  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
 119  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
 120  * to help the administrator determine what knobs to tune.
 121  *
 122  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
 123  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
 124  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
 125  * a feature that will be implemented much later in the future.
 126  */
 127 struct mem_cgroup {
 128         struct cgroup_subsys_state css;
 129         /*
 130          * the counter to account for memory usage
 131          */
 132         struct res_counter res;
 133         /*
 134          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
 135          * per zone LRU lists.
 136          */
 137         struct mem_cgroup_lru_info info;
 138
 139         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
 140         /*
 141          * statistics.
 142          */
 143         struct mem_cgroup_stat stat;
 144 };
 145 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
 146
 147 /*
 148  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
 149  * lock.  We need to ensure that page->page_cgroup is at least two
 150  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin).  But since
 151  * bit_spin_lock doesn't actually set that lock bit in a non-debug
 152  * uniprocessor kernel, we should avoid setting it here too.
 153  */
 154 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
 155 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_DEBUG_SPINLOCK)
 156 #define PAGE_CGROUP_LOCK        (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
 157 #else
 158 #define PAGE_CGROUP_LOCK        0x0
 159 #endif
 160
 161 /*
 162  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
 163  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
 164  */
 165 struct page_cgroup {
 166         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
 167         struct page *page;
 168         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
 169         int ref_cnt;                    /* cached, mapped, migrating */
 170         int flags;
 171 };
 172 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
 173 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
 174
 175 static int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
 176 {
 177         return page_to_nid(pc->page);
 178 }
 179
 180 static enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
 181 {
 182         return page_zonenum(pc->page);
 183 }
 184
 185 enum charge_type {
 186         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
 187         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
 188 };
 189
 190 /*
 191  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
 192  */
 193 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
 194                                         bool charge)
 195 {
 196         int val = (charge)? 1 : -1;
 197         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
 198
 199         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
 200         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
 201                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
 202         else
 203                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
 204
 205         if (charge)
 206                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
 207                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT, 1);
 208         else
 209                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
 210                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT, 1);
 211 }
 212
 213 static struct mem_cgroup_per_zone *
 214 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
 215 {
 216         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
 217 }
 218
 219 static struct mem_cgroup_per_zone *
 220 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
 221 {
 222         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
 223         int nid = page_cgroup_nid(pc);
 224         int zid = page_cgroup_zid(pc);
 225
 226         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 227 }
 228
 229 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
 230                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
 231 {
 232         int nid, zid;
 233         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 234         u64 total = 0;
 235
 236         for_each_online_node(nid)
 237                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
 238                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 239                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
 240                 }
 241         return total;
 242 }
 243
 244 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
 245 {
 246         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
 247                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
 248                                 css);
 249 }
 250
 251 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
 252 {
 253         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
 254                                 struct mem_cgroup, css);
 255 }
 256
 257 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
 258 {
 259         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 260 }
 261
 262 static void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
 263 {
 264         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
 265         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | PAGE_CGROUP_LOCK);
 266 }
 267
 268 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
 269 {
 270         return (struct page_cgroup *) (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
 271 }
 272
 273 static void lock_page_cgroup(struct page *page)
 274 {
 275         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 276 }
 277
 278 static int try_lock_page_cgroup(struct page *page)
 279 {
 280         return bit_spin_trylock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 281 }
 282
 283 static void unlock_page_cgroup(struct page *page)
 284 {
 285         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 286 }
 287
 288 static void __mem_cgroup_remove_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
 289                         struct page_cgroup *pc)
 290 {
 291         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 292
 293         if (from)
 294                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
 295         else
 296                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
 297
 298         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
 299         list_del_init(&pc->lru);
 300 }
 301
 302 static void __mem_cgroup_add_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
 303                                 struct page_cgroup *pc)
 304 {
 305         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 306
 307         if (!to) {
 308                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
 309                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
 310         } else {
 311                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
 312                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
 313         }
 314         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
 315 }
 316
 317 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
 318 {
 319         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 320         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 321
 322         if (from)
 323                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
 324         else
 325                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
 326
 327         if (active) {
 328                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
 329                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 330                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
 331         } else {
 332                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
 333                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 334                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
 335         }
 336 }
 337
 338 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
 339 {
 340         int ret;
 341
 342         task_lock(task);
 343         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
 344         task_unlock(task);
 345         return ret;
 346 }
 347
 348 /*
 349  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
 350  */
 351 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, bool active)
 352 {
 353         struct page_cgroup *pc;
 354         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 355         unsigned long flags;
 356
 357         /*
 358          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
 359          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
 360          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
 361          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
 362          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
 363          */
 364         if (!try_lock_page_cgroup(page))
 365                 return;
 366
 367         pc = page_get_page_cgroup(page);
 368         if (pc) {
 369                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 370                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 371                 __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
 372                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 373         }
 374         unlock_page_cgroup(page);
 375 }
 376
 377 /*
 378  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
 379  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
 380  */
 381 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
 382 {
 383         long total, rss;
 384
 385         /*
 386          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
 387          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
 388          */
 389         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
 390         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
 391         return (int)((rss * 100L) / total);
 392 }
 393
 394 /*
 395  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
 396  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
 397  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
 398  * zone's global lru imbalance.
 399  */
 400 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
 401 {
 402         unsigned long active, inactive;
 403         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
 404         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 405         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 406         return (long) (active / (inactive + 1));
 407 }
 408
 409 /*
 410  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
 411  */
 412 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
 413 {
 414         return mem->prev_priority;
 415 }
 416
 417 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 418 {
 419         if (priority < mem->prev_priority)
 420                 mem->prev_priority = priority;
 421 }
 422
 423 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 424 {
 425         mem->prev_priority = priority;
 426 }
 427
 428 /*
 429  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
 430  * See also vmscan.c
 431  *
 432  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
 433  * (see include/linux/mmzone.h)
 434  */
 435
 436 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
 437                                    struct zone *zone, int priority)
 438 {
 439         long nr_active;
 440         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
 441         int zid = zone_idx(zone);
 442         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 443
 444         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 445         return (nr_active >> priority);
 446 }
 447
 448 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
 449                                         struct zone *zone, int priority)
 450 {
 451         long nr_inactive;
 452         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
 453         int zid = zone_idx(zone);
 454         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 455
 456         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 457         return (nr_inactive >> priority);
 458 }
 459
 460 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
 461                                         struct list_head *dst,
 462                                         unsigned long *scanned, int order,
 463                                         int mode, struct zone *z,
 464                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
 465                                         int active)
 466 {
 467         unsigned long nr_taken = 0;
 468         struct page *page;
 469         unsigned long scan;
 470         LIST_HEAD(pc_list);
 471         struct list_head *src;
 472         struct page_cgroup *pc, *tmp;
 473         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
 474         int zid = zone_idx(z);
 475         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 476
 477         BUG_ON(!mem_cont);
 478         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
 479         if (active)
 480                 src = &mz->active_list;
 481         else
 482                 src = &mz->inactive_list;
 483
 484
 485         spin_lock(&mz->lru_lock);
 486         scan = 0;
 487         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
 488                 if (scan >= nr_to_scan)
 489                         break;
 490                 page = pc->page;
 491
 492                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
 493                         continue;
 494
 495                 if (PageActive(page) && !active) {
 496                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
 497                         continue;
 498                 }
 499                 if (!PageActive(page) && active) {
 500                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
 501                         continue;
 502                 }
 503
 504                 scan++;
 505                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
 506
 507                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
 508                         list_move(&page->lru, dst);
 509                         nr_taken++;
 510                 }
 511         }
 512
 513         list_splice(&pc_list, src);
 514         spin_unlock(&mz->lru_lock);
 515
 516         *scanned = scan;
 517         return nr_taken;
 518 }
 519
 520 /*
 521  * Charge the memory controller for page usage.
 522  * Return
 523  * 0 if the charge was successful
 524  * < 0 if the cgroup is over its limit
 525  */
 526 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 527                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
 528 {
 529         struct mem_cgroup *mem;
 530         struct page_cgroup *pc;
 531         unsigned long flags;
 532         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
 533         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 534
 535         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 536                 return 0;
 537
 538         /*
 539          * Should page_cgroup's go to their own slab?
 540          * One could optimize the performance of the charging routine
 541          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
 542          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
 543          * with it
 544          */
 545 retry:
 546         lock_page_cgroup(page);
 547         pc = page_get_page_cgroup(page);
 548         /*
 549          * The page_cgroup exists and
 550          * the page has already been accounted.
 551          */
 552         if (pc) {
 553                 VM_BUG_ON(pc->page != page);
 554                 VM_BUG_ON(pc->ref_cnt <= 0);
 555
 556                 pc->ref_cnt++;
 557                 unlock_page_cgroup(page);
 558                 goto done;
 559         }
 560         unlock_page_cgroup(page);
 561
 562         pc = kmem_cache_zalloc(page_cgroup_cache, gfp_mask);
 563         if (pc == NULL)
 564                 goto err;
 565
 566         /*
 567          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
 568          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
 569          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
 570          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
 571          */
 572         if (!mm)
 573                 mm = &init_mm;
 574
 575         rcu_read_lock();
 576         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
 577         /*
 578          * For every charge from the cgroup, increment reference count
 579          */
 580         css_get(&mem->css);
 581         rcu_read_unlock();
 582
 583         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
 584                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
 585                         goto out;
 586
 587                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
 588                         continue;
 589
 590                 /*
 591                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
 592                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
 593                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
 594                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
 595                  * current usage of the cgroup before giving up
 596                  */
 597                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
 598                         continue;
 599
 600                 if (!nr_retries--) {
 601                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
 602                         goto out;
 603                 }
 604         }
 605
 606         pc->ref_cnt = 1;
 607         pc->mem_cgroup = mem;
 608         pc->page = page;
 609         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 610         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
 611                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
 612
 613         lock_page_cgroup(page);
 614         if (page_get_page_cgroup(page)) {
 615                 unlock_page_cgroup(page);
 616                 /*
 617                  * Another charge has been added to this page already.
 618                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
 619                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
 620                  */
 621                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 622                 css_put(&mem->css);
 623                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
 624                 goto retry;
 625         }
 626         page_assign_page_cgroup(page, pc);
 627
 628         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 629         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 630         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
 631         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 632
 633         unlock_page_cgroup(page);
 634 done:
 635         return 0;
 636 out:
 637         css_put(&mem->css);
 638         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
 639 err:
 640         return -ENOMEM;
 641 }
 642
 643 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
 644 {
 645         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 646                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
 647 }
 648
 649 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 650                                 gfp_t gfp_mask)
 651 {
 652         if (!mm)
 653                 mm = &init_mm;
 654         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 655                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
 656 }
 657
 658 /*
 659  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
 660  * uncharge.
 661  */
 662 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
 663 {
 664         struct page_cgroup *pc;
 665         struct mem_cgroup *mem;
 666         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 667         unsigned long flags;
 668
 669         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 670                 return;
 671
 672         /*
 673          * Check if our page_cgroup is valid
 674          */
 675         lock_page_cgroup(page);
 676         pc = page_get_page_cgroup(page);
 677         if (!pc)
 678                 goto unlock;
 679
 680         VM_BUG_ON(pc->page != page);
 681         VM_BUG_ON(pc->ref_cnt <= 0);
 682
 683         if (--(pc->ref_cnt) == 0) {
 684                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 685                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 686                 __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
 687                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 688
 689                 page_assign_page_cgroup(page, NULL);
 690                 unlock_page_cgroup(page);
 691
 692                 mem = pc->mem_cgroup;
 693                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 694                 css_put(&mem->css);
 695
 696                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
 697                 return;
 698         }
 699
 700 unlock:
 701         unlock_page_cgroup(page);
 702 }
 703
 704 /*
 705  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
 706  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
 707  */
 708 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
 709 {
 710         struct page_cgroup *pc;
 711
 712         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 713                 return 0;
 714
 715         lock_page_cgroup(page);
 716         pc = page_get_page_cgroup(page);
 717         if (pc)
 718                 pc->ref_cnt++;
 719         unlock_page_cgroup(page);
 720         return pc != NULL;
 721 }
 722
 723 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
 724 {
 725         mem_cgroup_uncharge_page(page);
 726 }
 727
 728 /*
 729  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and PG_locked.
 730  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
 731  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
 732  */
 733 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
 734 {
 735         struct page_cgroup *pc;
 736         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 737         unsigned long flags;
 738
 739         lock_page_cgroup(page);
 740         pc = page_get_page_cgroup(page);
 741         if (!pc) {
 742                 unlock_page_cgroup(page);
 743                 return;
 744         }
 745
 746         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 747         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 748         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
 749         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 750
 751         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
 752         unlock_page_cgroup(page);
 753
 754         pc->page = newpage;
 755         lock_page_cgroup(newpage);
 756         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
 757
 758         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 759         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 760         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
 761         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 762
 763         unlock_page_cgroup(newpage);
 764 }
 765
 766 /*
 767  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
 768  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
 769  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
 770  */
 771 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
 772 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
 773                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
 774                             int active)
 775 {
 776         struct page_cgroup *pc;
 777         struct page *page;
 778         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
 779         unsigned long flags;
 780         struct list_head *list;
 781
 782         if (active)
 783                 list = &mz->active_list;
 784         else
 785                 list = &mz->inactive_list;
 786
 787         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 788         while (!list_empty(list)) {
 789                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
 790                 page = pc->page;
 791                 get_page(page);
 792                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 793                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
 794                 put_page(page);
 795                 if (--count <= 0) {
 796                         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
 797                         cond_resched();
 798                 }
 799                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 800         }
 801         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 802 }
 803
 804 /*
 805  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
 806  * This enables deleting this mem_cgroup.
 807  */
 808 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
 809 {
 810         int ret = -EBUSY;
 811         int node, zid;
 812
 813         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 814                 return 0;
 815
 816         css_get(&mem->css);
 817         /*
 818          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
 819          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
 820          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
 821          */
 822         while (mem->res.usage > 0) {
 823                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
 824                         goto out;
 825                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
 826                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
 827                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 828                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
 829                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
 830                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
 831                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
 832                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
 833                         }
 834         }
 835         ret = 0;
 836 out:
 837         css_put(&mem->css);
 838         return ret;
 839 }
 840
 841 static int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
 842 {
 843         *tmp = memparse(buf, &buf);
 844         if (*buf != '\0')
 845                 return -EINVAL;
 846
 847         /*
 848          * Round up the value to the closest page size
 849          */
 850         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
 851         return 0;
 852 }
 853
 854 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
 855 {
 856         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 857                                     cft->private);
 858 }
 859
 860 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
 861                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
 862                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 863 {
 864         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 865                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
 866                                 mem_cgroup_write_strategy);
 867 }
 868
 869 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
 870 {
 871         struct mem_cgroup *mem;
 872
 873         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 874         switch (event) {
 875         case RES_MAX_USAGE:
 876                 res_counter_reset_max(&mem->res);
 877                 break;
 878         case RES_FAILCNT:
 879                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
 880                 break;
 881         }
 882         return 0;
 883 }
 884
 885 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
 886 {
 887         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
 888 }
 889
 890 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
 891         const char *msg;
 892         u64 unit;
 893 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
 894         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
 895         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
 896         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT] = {"pgpgin", 1, },
 897         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT] = {"pgpgout", 1, },
 898 };
 899
 900 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
 901                                  struct cgroup_map_cb *cb)
 902 {
 903         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
 904         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
 905         int i;
 906
 907         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
 908                 s64 val;
 909
 910                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
 911                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
 912                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
 913         }
 914         /* showing # of active pages */
 915         {
 916                 unsigned long active, inactive;
 917
 918                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
 919                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 920                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
 921                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 922                 cb->fill(cb, "active", (active) * PAGE_SIZE);
 923                 cb->fill(cb, "inactive", (inactive) * PAGE_SIZE);
 924         }
 925         return 0;
 926 }
 927
 928 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
 929         {
 930                 .name = "usage_in_bytes",
 931                 .private = RES_USAGE,
 932                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
 933         },
 934         {
 935                 .name = "max_usage_in_bytes",
 936                 .private = RES_MAX_USAGE,
 937                 .trigger = mem_cgroup_reset,
 938                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
 939         },
 940         {
 941                 .name = "limit_in_bytes",
 942                 .private = RES_LIMIT,
 943                 .write = mem_cgroup_write,
 944                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
 945         },
 946         {
 947                 .name = "failcnt",
 948                 .private = RES_FAILCNT,
 949                 .trigger = mem_cgroup_reset,
 950                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
 951         },
 952         {
 953                 .name = "force_empty",
 954                 .trigger = mem_force_empty_write,
 955         },
 956         {
 957                 .name = "stat",
 958                 .read_map = mem_control_stat_show,
 959         },
 960 };
 961
 962 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
 963 {
 964         struct mem_cgroup_per_node *pn;
 965         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 966         int zone, tmp = node;
 967         /*
 968          * This routine is called against possible nodes.
 969          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
 970          *
 971          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
 972          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
 973          *       function.
 974          */
 975         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
 976                 tmp = -1;
 977         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
 978         if (!pn)
 979                 return 1;
 980
 981         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
 982         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
 983
 984         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
 985                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
 986                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
 987                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
 988                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
 989         }
 990         return 0;
 991 }
 992
 993 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
 994 {
 995         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
 996 }
 997
 998 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
 999 {
1000         struct mem_cgroup *mem;
1001
1002         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1003                 mem = kmalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
1004         else
1005                 mem = vmalloc(sizeof(*mem));
1006
1007         if (mem)
1008                 memset(mem, 0, sizeof(*mem));
1009         return mem;
1010 }
1011
1012 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *mem)
1013 {
1014         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1015                 kfree(mem);
1016         else
1017                 vfree(mem);
1018 }
1019
1020
1021 static struct cgroup_subsys_state *
1022 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1023 {
1024         struct mem_cgroup *mem;
1025         int node;
1026
1027         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1028                 mem = &init_mem_cgroup;
1029                 page_cgroup_cache = KMEM_CACHE(page_cgroup, SLAB_PANIC);
1030         } else {
1031                 mem = mem_cgroup_alloc();
1032                 if (!mem)
1033                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1034         }
1035
1036         res_counter_init(&mem->res);
1037
1038         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1039                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1040                         goto free_out;
1041
1042         return &mem->css;
1043 free_out:
1044         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1045                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1046         if (cont->parent != NULL)
1047                 mem_cgroup_free(mem);
1048         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1049 }
1050
1051 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1052                                         struct cgroup *cont)
1053 {
1054         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1055         mem_cgroup_force_empty(mem);
1056 }
1057
1058 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1059                                 struct cgroup *cont)
1060 {
1061         int node;
1062         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1063
1064         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1065                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1066
1067         mem_cgroup_free(mem_cgroup_from_cont(cont));
1068 }
1069
1070 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1071                                 struct cgroup *cont)
1072 {
1073         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1074                 return 0;
1075         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1076                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1077 }
1078
1079 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1080                                 struct cgroup *cont,
1081                                 struct cgroup *old_cont,
1082                                 struct task_struct *p)
1083 {
1084         struct mm_struct *mm;
1085         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1086
1087         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1088                 return;
1089
1090         mm = get_task_mm(p);
1091         if (mm == NULL)
1092                 return;
1093
1094         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1095         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1096
1097         if (mem == old_mem)
1098                 goto out;
1099
1100         /*
1101          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1102          * in effect owned by the leader
1103          */
1104         if (!thread_group_leader(p))
1105                 goto out;
1106
1107 out:
1108         mmput(mm);
1109 }
1110
1111 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1112         .name = "memory",
1113         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1114         .create = mem_cgroup_create,
1115         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1116         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1117         .populate = mem_cgroup_populate,
1118         .attach = mem_cgroup_move_task,
1119         .early_init = 0,
1120 };