SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - 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         struct list_head        active_list;
  93         struct list_head        inactive_list;
  94         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
  95 };
  96 /* Macro for accessing counter */
  97 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
  98
  99 struct mem_cgroup_per_node {
 100         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
 101 };
 102
 103 struct mem_cgroup_lru_info {
 104         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
 105 };
 106
 107 /*
 108  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
 109  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
 110  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
 111  * to help the administrator determine what knobs to tune.
 112  *
 113  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
 114  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
 115  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
 116  * a feature that will be implemented much later in the future.
 117  */
 118 struct mem_cgroup {
 119         struct cgroup_subsys_state css;
 120         /*
 121          * the counter to account for memory usage
 122          */
 123         struct res_counter res;
 124         /*
 125          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
 126          * per zone LRU lists.
 127          */
 128         struct mem_cgroup_lru_info info;
 129         /*
 130          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
 131          */
 132         spinlock_t lru_lock;
 133         unsigned long control_type;     /* control RSS or RSS+Pagecache */
 134         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
 135         /*
 136          * statistics.
 137          */
 138         struct mem_cgroup_stat stat;
 139 };
 140
 141 /*
 142  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
 143  * lock. We need to ensure that page->page_cgroup is atleast two
 144  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin)
 145  */
 146 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
 147 #define PAGE_CGROUP_LOCK                (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
 148
 149 /*
 150  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
 151  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
 152  */
 153 struct page_cgroup {
 154         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
 155         struct page *page;
 156         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
 157         atomic_t ref_cnt;               /* Helpful when pages move b/w  */
 158                                         /* mapped and cached states     */
 159         int      flags;
 160 };
 161 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
 162 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
 163
 164 static inline int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
 165 {
 166         return page_to_nid(pc->page);
 167 }
 168
 169 static inline enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
 170 {
 171         return page_zonenum(pc->page);
 172 }
 173
 174 enum {
 175         MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC = 0,
 176         MEM_CGROUP_TYPE_MAPPED,
 177         MEM_CGROUP_TYPE_CACHED,
 178         MEM_CGROUP_TYPE_ALL,
 179         MEM_CGROUP_TYPE_MAX,
 180 };
 181
 182 enum charge_type {
 183         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
 184         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
 185 };
 186
 187
 188 /*
 189  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
 190  */
 191 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
 192                                         bool charge)
 193 {
 194         int val = (charge)? 1 : -1;
 195         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
 196         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
 197
 198         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
 199                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
 200                                         MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
 201         else
 202                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
 203 }
 204
 205 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
 206 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
 207 {
 208         BUG_ON(!mem->info.nodeinfo[nid]);
 209         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
 210 }
 211
 212 static inline struct mem_cgroup_per_zone *
 213 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
 214 {
 215         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
 216         int nid = page_cgroup_nid(pc);
 217         int zid = page_cgroup_zid(pc);
 218
 219         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 220 }
 221
 222 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
 223                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
 224 {
 225         int nid, zid;
 226         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 227         u64 total = 0;
 228
 229         for_each_online_node(nid)
 230                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
 231                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 232                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
 233                 }
 234         return total;
 235 }
 236
 237 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
 238
 239 static inline
 240 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
 241 {
 242         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
 243                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
 244                                 css);
 245 }
 246
 247 static inline
 248 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
 249 {
 250         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
 251                                 struct mem_cgroup, css);
 252 }
 253
 254 void mm_init_cgroup(struct mm_struct *mm, struct task_struct *p)
 255 {
 256         struct mem_cgroup *mem;
 257
 258         mem = mem_cgroup_from_task(p);
 259         css_get(&mem->css);
 260         mm->mem_cgroup = mem;
 261 }
 262
 263 void mm_free_cgroup(struct mm_struct *mm)
 264 {
 265         css_put(&mm->mem_cgroup->css);
 266 }
 267
 268 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
 269 {
 270         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT,
 271                                         &page->page_cgroup);
 272 }
 273
 274 void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
 275 {
 276         int locked;
 277
 278         /*
 279          * While resetting the page_cgroup we might not hold the
 280          * page_cgroup lock. free_hot_cold_page() is an example
 281          * of such a scenario
 282          */
 283         if (pc)
 284                 VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
 285         locked = (page->page_cgroup & PAGE_CGROUP_LOCK);
 286         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | locked);
 287 }
 288
 289 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
 290 {
 291         return (struct page_cgroup *)
 292                 (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
 293 }
 294
 295 static void __always_inline lock_page_cgroup(struct page *page)
 296 {
 297         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 298         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
 299 }
 300
 301 static void __always_inline unlock_page_cgroup(struct page *page)
 302 {
 303         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
 304 }
 305
 306 /*
 307  * Tie new page_cgroup to struct page under lock_page_cgroup()
 308  * This can fail if the page has been tied to a page_cgroup.
 309  * If success, returns 0.
 310  */
 311 static int page_cgroup_assign_new_page_cgroup(struct page *page,
 312                                                 struct page_cgroup *pc)
 313 {
 314         int ret = 0;
 315
 316         lock_page_cgroup(page);
 317         if (!page_get_page_cgroup(page))
 318                 page_assign_page_cgroup(page, pc);
 319         else /* A page is tied to other pc. */
 320                 ret = 1;
 321         unlock_page_cgroup(page);
 322         return ret;
 323 }
 324
 325 /*
 326  * Clear page->page_cgroup member under lock_page_cgroup().
 327  * If given "pc" value is different from one page->page_cgroup,
 328  * page->cgroup is not cleared.
 329  * Returns a value of page->page_cgroup at lock taken.
 330  * A can can detect failure of clearing by following
 331  *  clear_page_cgroup(page, pc) == pc
 332  */
 333
 334 static struct page_cgroup *clear_page_cgroup(struct page *page,
 335                                                 struct page_cgroup *pc)
 336 {
 337         struct page_cgroup *ret;
 338         /* lock and clear */
 339         lock_page_cgroup(page);
 340         ret = page_get_page_cgroup(page);
 341         if (likely(ret == pc))
 342                 page_assign_page_cgroup(page, NULL);
 343         unlock_page_cgroup(page);
 344         return ret;
 345 }
 346
 347 static void __mem_cgroup_remove_list(struct page_cgroup *pc)
 348 {
 349         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 350         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 351
 352         if (from)
 353                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
 354         else
 355                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
 356
 357         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
 358         list_del_init(&pc->lru);
 359 }
 360
 361 static void __mem_cgroup_add_list(struct page_cgroup *pc)
 362 {
 363         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 364         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 365
 366         if (!to) {
 367                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
 368                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
 369         } else {
 370                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
 371                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
 372         }
 373         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
 374 }
 375
 376 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
 377 {
 378         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 379         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 380
 381         if (from)
 382                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
 383         else
 384                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
 385
 386         if (active) {
 387                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
 388                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 389                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
 390         } else {
 391                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
 392                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 393                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
 394         }
 395 }
 396
 397 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
 398 {
 399         int ret;
 400
 401         task_lock(task);
 402         ret = task->mm && mm_cgroup(task->mm) == mem;
 403         task_unlock(task);
 404         return ret;
 405 }
 406
 407 /*
 408  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
 409  */
 410 void mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
 411 {
 412         struct mem_cgroup *mem;
 413         if (!pc)
 414                 return;
 415
 416         mem = pc->mem_cgroup;
 417
 418         spin_lock(&mem->lru_lock);
 419         __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
 420         spin_unlock(&mem->lru_lock);
 421 }
 422
 423 /*
 424  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
 425  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
 426  */
 427 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
 428 {
 429         long total, rss;
 430
 431         /*
 432          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
 433          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
 434          */
 435         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
 436         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
 437         return (int)((rss * 100L) / total);
 438 }
 439 /*
 440  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
 441  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
 442  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
 443  * zone's global lru imbalance.
 444  */
 445 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
 446 {
 447         unsigned long active, inactive;
 448         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
 449         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 450         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 451         return (long) (active / (inactive + 1));
 452 }
 453
 454 /*
 455  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
 456  */
 457 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
 458 {
 459         return mem->prev_priority;
 460 }
 461
 462 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 463 {
 464         if (priority < mem->prev_priority)
 465                 mem->prev_priority = priority;
 466 }
 467
 468 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 469 {
 470         mem->prev_priority = priority;
 471 }
 472
 473 /*
 474  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
 475  * See also vmscan.c
 476  *
 477  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
 478  * (see include/linux/mmzone.h)
 479  */
 480
 481 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
 482                                    struct zone *zone, int priority)
 483 {
 484         long nr_active;
 485         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
 486         int zid = zone_idx(zone);
 487         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 488
 489         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
 490         return (nr_active >> priority);
 491 }
 492
 493 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
 494                                         struct zone *zone, int priority)
 495 {
 496         long nr_inactive;
 497         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
 498         int zid = zone_idx(zone);
 499         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 500
 501         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
 502
 503         return (nr_inactive >> priority);
 504 }
 505
 506 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
 507                                         struct list_head *dst,
 508                                         unsigned long *scanned, int order,
 509                                         int mode, struct zone *z,
 510                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
 511                                         int active)
 512 {
 513         unsigned long nr_taken = 0;
 514         struct page *page;
 515         unsigned long scan;
 516         LIST_HEAD(pc_list);
 517         struct list_head *src;
 518         struct page_cgroup *pc, *tmp;
 519         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
 520         int zid = zone_idx(z);
 521         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 522
 523         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
 524         if (active)
 525                 src = &mz->active_list;
 526         else
 527                 src = &mz->inactive_list;
 528
 529
 530         spin_lock(&mem_cont->lru_lock);
 531         scan = 0;
 532         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
 533                 if (scan >= nr_to_scan)
 534                         break;
 535                 page = pc->page;
 536                 VM_BUG_ON(!pc);
 537
 538                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
 539                         continue;
 540
 541                 if (PageActive(page) && !active) {
 542                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
 543                         continue;
 544                 }
 545                 if (!PageActive(page) && active) {
 546                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
 547                         continue;
 548                 }
 549
 550                 scan++;
 551                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
 552
 553                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
 554                         list_move(&page->lru, dst);
 555                         nr_taken++;
 556                 }
 557         }
 558
 559         list_splice(&pc_list, src);
 560         spin_unlock(&mem_cont->lru_lock);
 561
 562         *scanned = scan;
 563         return nr_taken;
 564 }
 565
 566 /*
 567  * Charge the memory controller for page usage.
 568  * Return
 569  * 0 if the charge was successful
 570  * < 0 if the cgroup is over its limit
 571  */
 572 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 573                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
 574 {
 575         struct mem_cgroup *mem;
 576         struct page_cgroup *pc;
 577         unsigned long flags;
 578         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
 579
 580         /*
 581          * Should page_cgroup's go to their own slab?
 582          * One could optimize the performance of the charging routine
 583          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
 584          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
 585          * with it
 586          */
 587 retry:
 588         if (page) {
 589                 lock_page_cgroup(page);
 590                 pc = page_get_page_cgroup(page);
 591                 /*
 592                  * The page_cgroup exists and
 593                  * the page has already been accounted.
 594                  */
 595                 if (pc) {
 596                         if (unlikely(!atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))) {
 597                                 /* this page is under being uncharged ? */
 598                                 unlock_page_cgroup(page);
 599                                 cpu_relax();
 600                                 goto retry;
 601                         } else {
 602                                 unlock_page_cgroup(page);
 603                                 goto done;
 604                         }
 605                 }
 606                 unlock_page_cgroup(page);
 607         }
 608
 609         pc = kzalloc(sizeof(struct page_cgroup), gfp_mask);
 610         if (pc == NULL)
 611                 goto err;
 612
 613         /*
 614          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
 615          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
 616          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
 617          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
 618          */
 619         if (!mm)
 620                 mm = &init_mm;
 621
 622         rcu_read_lock();
 623         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
 624         /*
 625          * For every charge from the cgroup, increment reference
 626          * count
 627          */
 628         css_get(&mem->css);
 629         rcu_read_unlock();
 630
 631         /*
 632          * If we created the page_cgroup, we should free it on exceeding
 633          * the cgroup limit.
 634          */
 635         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
 636                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
 637                         goto out;
 638
 639                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
 640                         continue;
 641
 642                 /*
 643                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
 644                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
 645                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
 646                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
 647                  * current usage of the cgroup before giving up
 648                  */
 649                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
 650                         continue;
 651
 652                 if (!nr_retries--) {
 653                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
 654                         goto out;
 655                 }
 656                 congestion_wait(WRITE, HZ/10);
 657         }
 658
 659         atomic_set(&pc->ref_cnt, 1);
 660         pc->mem_cgroup = mem;
 661         pc->page = page;
 662         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
 663         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
 664                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
 665
 666         if (!page || page_cgroup_assign_new_page_cgroup(page, pc)) {
 667                 /*
 668                  * Another charge has been added to this page already.
 669                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
 670                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
 671                  */
 672                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 673                 css_put(&mem->css);
 674                 kfree(pc);
 675                 if (!page)
 676                         goto done;
 677                 goto retry;
 678         }
 679
 680         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 681         /* Update statistics vector */
 682         __mem_cgroup_add_list(pc);
 683         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 684
 685 done:
 686         return 0;
 687 out:
 688         css_put(&mem->css);
 689         kfree(pc);
 690 err:
 691         return -ENOMEM;
 692 }
 693
 694 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 695                         gfp_t gfp_mask)
 696 {
 697         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 698                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
 699 }
 700
 701 /*
 702  * See if the cached pages should be charged at all?
 703  */
 704 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 705                                 gfp_t gfp_mask)
 706 {
 707         int ret = 0;
 708         struct mem_cgroup *mem;
 709         if (!mm)
 710                 mm = &init_mm;
 711
 712         rcu_read_lock();
 713         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
 714         css_get(&mem->css);
 715         rcu_read_unlock();
 716         if (mem->control_type == MEM_CGROUP_TYPE_ALL)
 717                 ret = mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 718                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
 719         css_put(&mem->css);
 720         return ret;
 721 }
 722
 723 /*
 724  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
 725  * uncharge.
 726  */
 727 void mem_cgroup_uncharge(struct page_cgroup *pc)
 728 {
 729         struct mem_cgroup *mem;
 730         struct page *page;
 731         unsigned long flags;
 732
 733         /*
 734          * This can handle cases when a page is not charged at all and we
 735          * are switching between handling the control_type.
 736          */
 737         if (!pc)
 738                 return;
 739
 740         if (atomic_dec_and_test(&pc->ref_cnt)) {
 741                 page = pc->page;
 742                 /*
 743                  * get page->cgroup and clear it under lock.
 744                  * force_empty can drop page->cgroup without checking refcnt.
 745                  */
 746                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
 747                         mem = pc->mem_cgroup;
 748                         css_put(&mem->css);
 749                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 750                         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 751                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 752                         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 753                         kfree(pc);
 754                 }
 755         }
 756 }
 757
 758 /*
 759  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
 760  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
 761  */
 762
 763 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
 764 {
 765         struct page_cgroup *pc;
 766         int ret = 0;
 767         lock_page_cgroup(page);
 768         pc = page_get_page_cgroup(page);
 769         if (pc && atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))
 770                 ret = 1;
 771         unlock_page_cgroup(page);
 772         return ret;
 773 }
 774
 775 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
 776 {
 777         struct page_cgroup *pc = page_get_page_cgroup(page);
 778         mem_cgroup_uncharge(pc);
 779 }
 780 /*
 781  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and Pg_locked.
 782  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
 783  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
 784  */
 785
 786 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
 787 {
 788         struct page_cgroup *pc;
 789         struct mem_cgroup *mem;
 790         unsigned long flags;
 791 retry:
 792         pc = page_get_page_cgroup(page);
 793         if (!pc)
 794                 return;
 795         mem = pc->mem_cgroup;
 796         if (clear_page_cgroup(page, pc) != pc)
 797                 goto retry;
 798
 799         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 800
 801         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 802         pc->page = newpage;
 803         lock_page_cgroup(newpage);
 804         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
 805         unlock_page_cgroup(newpage);
 806         __mem_cgroup_add_list(pc);
 807
 808         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 809         return;
 810 }
 811
 812 /*
 813  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
 814  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
 815  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
 816  */
 817 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
 818 static void
 819 mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem, struct list_head *list)
 820 {
 821         struct page_cgroup *pc;
 822         struct page *page;
 823         int count;
 824         unsigned long flags;
 825
 826         if (list_empty(list))
 827                 return;
 828 retry:
 829         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
 830         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
 831
 832         while (--count && !list_empty(list)) {
 833                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
 834                 page = pc->page;
 835                 /* Avoid race with charge */
 836                 atomic_set(&pc->ref_cnt, 0);
 837                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
 838                         css_put(&mem->css);
 839                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 840                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
 841                         kfree(pc);
 842                 } else  /* being uncharged ? ...do relax */
 843                         break;
 844         }
 845         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
 846         if (!list_empty(list)) {
 847                 cond_resched();
 848                 goto retry;
 849         }
 850         return;
 851 }
 852
 853 /*
 854  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
 855  * This enables deleting this mem_cgroup.
 856  */
 857
 858 int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
 859 {
 860         int ret = -EBUSY;
 861         int node, zid;
 862         css_get(&mem->css);
 863         /*
 864          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
 865 `        * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
 866          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
 867          */
 868         while (mem->res.usage > 0) {
 869                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
 870                         goto out;
 871                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
 872                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
 873                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 874                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
 875                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
 876                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem,
 877                                                         &mz->active_list);
 878                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
 879                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem,
 880                                                         &mz->inactive_list);
 881                         }
 882         }
 883         ret = 0;
 884 out:
 885         css_put(&mem->css);
 886         return ret;
 887 }
 888
 889
 890
 891 int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
 892 {
 893         *tmp = memparse(buf, &buf);
 894         if (*buf != '\0')
 895                 return -EINVAL;
 896
 897         /*
 898          * Round up the value to the closest page size
 899          */
 900         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
 901         return 0;
 902 }
 903
 904 static ssize_t mem_cgroup_read(struct cgroup *cont,
 905                         struct cftype *cft, struct file *file,
 906                         char __user *userbuf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
 907 {
 908         return res_counter_read(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 909                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
 910                                 NULL);
 911 }
 912
 913 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
 914                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
 915                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 916 {
 917         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 918                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
 919                                 mem_cgroup_write_strategy);
 920 }
 921
 922 static ssize_t mem_control_type_write(struct cgroup *cont,
 923                         struct cftype *cft, struct file *file,
 924                         const char __user *userbuf,
 925                         size_t nbytes, loff_t *pos)
 926 {
 927         int ret;
 928         char *buf, *end;
 929         unsigned long tmp;
 930         struct mem_cgroup *mem;
 931
 932         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 933         buf = kmalloc(nbytes + 1, GFP_KERNEL);
 934         ret = -ENOMEM;
 935         if (buf == NULL)
 936                 goto out;
 937
 938         buf[nbytes] = 0;
 939         ret = -EFAULT;
 940         if (copy_from_user(buf, userbuf, nbytes))
 941                 goto out_free;
 942
 943         ret = -EINVAL;
 944         tmp = simple_strtoul(buf, &end, 10);
 945         if (*end != '\0')
 946                 goto out_free;
 947
 948         if (tmp <= MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC || tmp >= MEM_CGROUP_TYPE_MAX)
 949                 goto out_free;
 950
 951         mem->control_type = tmp;
 952         ret = nbytes;
 953 out_free:
 954         kfree(buf);
 955 out:
 956         return ret;
 957 }
 958
 959 static ssize_t mem_control_type_read(struct cgroup *cont,
 960                                 struct cftype *cft,
 961                                 struct file *file, char __user *userbuf,
 962                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 963 {
 964         unsigned long val;
 965         char buf[64], *s;
 966         struct mem_cgroup *mem;
 967
 968         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 969         s = buf;
 970         val = mem->control_type;
 971         s += sprintf(s, "%lu\n", val);
 972         return simple_read_from_buffer((void __user *)userbuf, nbytes,
 973                         ppos, buf, s - buf);
 974 }
 975
 976
 977 static ssize_t mem_force_empty_write(struct cgroup *cont,
 978                                 struct cftype *cft, struct file *file,
 979                                 const char __user *userbuf,
 980                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 981 {
 982         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
 983         int ret;
 984         ret = mem_cgroup_force_empty(mem);
 985         if (!ret)
 986                 ret = nbytes;
 987         return ret;
 988 }
 989
 990 /*
 991  * Note: This should be removed if cgroup supports write-only file.
 992  */
 993
 994 static ssize_t mem_force_empty_read(struct cgroup *cont,
 995                                 struct cftype *cft,
 996                                 struct file *file, char __user *userbuf,
 997                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
 998 {
 999         return -EINVAL;
1000 }
1001
1002
1003 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
1004         const char *msg;
1005         u64 unit;
1006 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
1007         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
1008         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
1009 };
1010
1011 static int mem_control_stat_show(struct seq_file *m, void *arg)
1012 {
1013         struct cgroup *cont = m->private;
1014         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
1015         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
1016         int i;
1017
1018         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
1019                 s64 val;
1020
1021                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
1022                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
1023                 seq_printf(m, "%s %lld\n", mem_cgroup_stat_desc[i].msg,
1024                                 (long long)val);
1025         }
1026         /* showing # of active pages */
1027         {
1028                 unsigned long active, inactive;
1029
1030                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1031                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
1032                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1033                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
1034                 seq_printf(m, "active %ld\n", (active) * PAGE_SIZE);
1035                 seq_printf(m, "inactive %ld\n", (inactive) * PAGE_SIZE);
1036         }
1037         return 0;
1038 }
1039
1040 static const struct file_operations mem_control_stat_file_operations = {
1041         .read = seq_read,
1042         .llseek = seq_lseek,
1043         .release = single_release,
1044 };
1045
1046 static int mem_control_stat_open(struct inode *unused, struct file *file)
1047 {
1048         /* XXX __d_cont */
1049         struct cgroup *cont = file->f_dentry->d_parent->d_fsdata;
1050
1051         file->f_op = &mem_control_stat_file_operations;
1052         return single_open(file, mem_control_stat_show, cont);
1053 }
1054
1055
1056
1057 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1058         {
1059                 .name = "usage_in_bytes",
1060                 .private = RES_USAGE,
1061                 .read = mem_cgroup_read,
1062         },
1063         {
1064                 .name = "limit_in_bytes",
1065                 .private = RES_LIMIT,
1066                 .write = mem_cgroup_write,
1067                 .read = mem_cgroup_read,
1068         },
1069         {
1070                 .name = "failcnt",
1071                 .private = RES_FAILCNT,
1072                 .read = mem_cgroup_read,
1073         },
1074         {
1075                 .name = "control_type",
1076                 .write = mem_control_type_write,
1077                 .read = mem_control_type_read,
1078         },
1079         {
1080                 .name = "force_empty",
1081                 .write = mem_force_empty_write,
1082                 .read = mem_force_empty_read,
1083         },
1084         {
1085                 .name = "stat",
1086                 .open = mem_control_stat_open,
1087         },
1088 };
1089
1090 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1091 {
1092         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1093         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1094         int zone;
1095         /*
1096          * This routine is called against possible nodes.
1097          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1098          *
1099          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1100          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1101          *       function.
1102          */
1103         if (node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1104                 pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, node);
1105         else
1106                 pn = kmalloc(sizeof(*pn), GFP_KERNEL);
1107         if (!pn)
1108                 return 1;
1109
1110         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1111         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1112
1113         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1114                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1115                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
1116                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
1117         }
1118         return 0;
1119 }
1120
1121 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1122 {
1123         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1124 }
1125
1126
1127 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
1128
1129 static struct cgroup_subsys_state *
1130 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1131 {
1132         struct mem_cgroup *mem;
1133         int node;
1134
1135         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1136                 mem = &init_mem_cgroup;
1137                 init_mm.mem_cgroup = mem;
1138         } else
1139                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
1140
1141         if (mem == NULL)
1142                 return NULL;
1143
1144         res_counter_init(&mem->res);
1145
1146         spin_lock_init(&mem->lru_lock);
1147         mem->control_type = MEM_CGROUP_TYPE_ALL;
1148         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1149
1150         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1151                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1152                         goto free_out;
1153
1154         return &mem->css;
1155 free_out:
1156         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1157                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1158         if (cont->parent != NULL)
1159                 kfree(mem);
1160         return NULL;
1161 }
1162
1163 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1164                                         struct cgroup *cont)
1165 {
1166         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1167         mem_cgroup_force_empty(mem);
1168 }
1169
1170 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1171                                 struct cgroup *cont)
1172 {
1173         int node;
1174         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1175
1176         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1177                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1178
1179         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1180 }
1181
1182 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1183                                 struct cgroup *cont)
1184 {
1185         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1186                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1187 }
1188
1189 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1190                                 struct cgroup *cont,
1191                                 struct cgroup *old_cont,
1192                                 struct task_struct *p)
1193 {
1194         struct mm_struct *mm;
1195         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1196
1197         mm = get_task_mm(p);
1198         if (mm == NULL)
1199                 return;
1200
1201         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1202         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1203
1204         if (mem == old_mem)
1205                 goto out;
1206
1207         /*
1208          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1209          * in effect owned by the leader
1210          */
1211         if (p->tgid != p->pid)
1212                 goto out;
1213
1214         css_get(&mem->css);
1215         rcu_assign_pointer(mm->mem_cgroup, mem);
1216         css_put(&old_mem->css);
1217
1218 out:
1219         mmput(mm);
1220         return;
1221 }
1222
1223 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1224         .name = "memory",
1225         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1226         .create = mem_cgroup_create,
1227         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1228         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1229         .populate = mem_cgroup_populate,
1230         .attach = mem_cgroup_move_task,
1231         .early_init = 0,
1232 };