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