per-zone and reclaim enhancements for memory controller: calculate active/inactive...
[safe/jmp/linux-2.6] / mm / memcontrol.c
1 /* memcontrol.c - Memory Controller
2  *
3  * Copyright IBM Corporation, 2007
4  * Author Balbir Singh <balbir@linux.vnet.ibm.com>
5  *
6  * Copyright 2007 OpenVZ SWsoft Inc
7  * Author: Pavel Emelianov <xemul@openvz.org>
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
12  * (at your option) any later version.
13  *
14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
17  * GNU General Public License for more details.
18  */
19
20 #include <linux/res_counter.h>
21 #include <linux/memcontrol.h>
22 #include <linux/cgroup.h>
23 #include <linux/mm.h>
24 #include <linux/smp.h>
25 #include <linux/page-flags.h>
26 #include <linux/backing-dev.h>
27 #include <linux/bit_spinlock.h>
28 #include <linux/rcupdate.h>
29 #include <linux/swap.h>
30 #include <linux/spinlock.h>
31 #include <linux/fs.h>
32 #include <linux/seq_file.h>
33
34 #include <asm/uaccess.h>
35
36 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys;
37 static const int MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES = 5;
38
39 /*
40  * Statistics for memory cgroup.
41  */
42 enum mem_cgroup_stat_index {
43         /*
44          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
45          */
46         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
47         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
48
49         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
50 };
51
52 struct mem_cgroup_stat_cpu {
53         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
54 } ____cacheline_aligned_in_smp;
55
56 struct mem_cgroup_stat {
57         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
58 };
59
60 /*
61  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
62  */
63 static void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat *stat,
64                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
65 {
66         int cpu = smp_processor_id();
67         stat->cpustat[cpu].count[idx] += val;
68 }
69
70 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
71                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
72 {
73         int cpu;
74         s64 ret = 0;
75         for_each_possible_cpu(cpu)
76                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
77         return ret;
78 }
79
80 /*
81  * per-zone information in memory controller.
82  */
83
84 enum mem_cgroup_zstat_index {
85         MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE,
86         MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE,
87
88         NR_MEM_CGROUP_ZSTAT,
89 };
90
91 struct mem_cgroup_per_zone {
92         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
93 };
94 /* Macro for accessing counter */
95 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
96
97 struct mem_cgroup_per_node {
98         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
99 };
100
101 struct mem_cgroup_lru_info {
102         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
103 };
104
105 /*
106  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
107  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
108  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
109  * to help the administrator determine what knobs to tune.
110  *
111  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
112  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
113  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
114  * a feature that will be implemented much later in the future.
115  */
116 struct mem_cgroup {
117         struct cgroup_subsys_state css;
118         /*
119          * the counter to account for memory usage
120          */
121         struct res_counter res;
122         /*
123          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
124          * per zone LRU lists.
125          * TODO: Consider making these lists per zone
126          */
127         struct list_head active_list;
128         struct list_head inactive_list;
129         struct mem_cgroup_lru_info info;
130         /*
131          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
132          */
133         spinlock_t lru_lock;
134         unsigned long control_type;     /* control RSS or RSS+Pagecache */
135         /*
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, &pc->mem_cgroup->inactive_list);
369         } else {
370                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
371                 list_add(&pc->lru, &pc->mem_cgroup->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, &pc->mem_cgroup->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, &pc->mem_cgroup->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 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
455                                         struct list_head *dst,
456                                         unsigned long *scanned, int order,
457                                         int mode, struct zone *z,
458                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
459                                         int active)
460 {
461         unsigned long nr_taken = 0;
462         struct page *page;
463         unsigned long scan;
464         LIST_HEAD(pc_list);
465         struct list_head *src;
466         struct page_cgroup *pc, *tmp;
467
468         if (active)
469                 src = &mem_cont->active_list;
470         else
471                 src = &mem_cont->inactive_list;
472
473         spin_lock(&mem_cont->lru_lock);
474         scan = 0;
475         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
476                 if (scan >= nr_to_scan)
477                         break;
478                 page = pc->page;
479                 VM_BUG_ON(!pc);
480
481                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
482                         continue;
483
484                 if (PageActive(page) && !active) {
485                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
486                         continue;
487                 }
488                 if (!PageActive(page) && active) {
489                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
490                         continue;
491                 }
492
493                 /*
494                  * Reclaim, per zone
495                  * TODO: make the active/inactive lists per zone
496                  */
497                 if (page_zone(page) != z)
498                         continue;
499
500                 scan++;
501                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
502
503                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
504                         list_move(&page->lru, dst);
505                         nr_taken++;
506                 }
507         }
508
509         list_splice(&pc_list, src);
510         spin_unlock(&mem_cont->lru_lock);
511
512         *scanned = scan;
513         return nr_taken;
514 }
515
516 /*
517  * Charge the memory controller for page usage.
518  * Return
519  * 0 if the charge was successful
520  * < 0 if the cgroup is over its limit
521  */
522 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
523                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
524 {
525         struct mem_cgroup *mem;
526         struct page_cgroup *pc;
527         unsigned long flags;
528         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
529
530         /*
531          * Should page_cgroup's go to their own slab?
532          * One could optimize the performance of the charging routine
533          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
534          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
535          * with it
536          */
537 retry:
538         if (page) {
539                 lock_page_cgroup(page);
540                 pc = page_get_page_cgroup(page);
541                 /*
542                  * The page_cgroup exists and
543                  * the page has already been accounted.
544                  */
545                 if (pc) {
546                         if (unlikely(!atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))) {
547                                 /* this page is under being uncharged ? */
548                                 unlock_page_cgroup(page);
549                                 cpu_relax();
550                                 goto retry;
551                         } else {
552                                 unlock_page_cgroup(page);
553                                 goto done;
554                         }
555                 }
556                 unlock_page_cgroup(page);
557         }
558
559         pc = kzalloc(sizeof(struct page_cgroup), gfp_mask);
560         if (pc == NULL)
561                 goto err;
562
563         /*
564          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
565          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
566          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
567          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
568          */
569         if (!mm)
570                 mm = &init_mm;
571
572         rcu_read_lock();
573         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
574         /*
575          * For every charge from the cgroup, increment reference
576          * count
577          */
578         css_get(&mem->css);
579         rcu_read_unlock();
580
581         /*
582          * If we created the page_cgroup, we should free it on exceeding
583          * the cgroup limit.
584          */
585         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
586                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
587                         goto out;
588
589                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
590                         continue;
591
592                 /*
593                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
594                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
595                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
596                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
597                  * current usage of the cgroup before giving up
598                  */
599                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
600                         continue;
601
602                 if (!nr_retries--) {
603                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
604                         goto out;
605                 }
606                 congestion_wait(WRITE, HZ/10);
607         }
608
609         atomic_set(&pc->ref_cnt, 1);
610         pc->mem_cgroup = mem;
611         pc->page = page;
612         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
613         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
614                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
615
616         if (!page || page_cgroup_assign_new_page_cgroup(page, pc)) {
617                 /*
618                  * Another charge has been added to this page already.
619                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
620                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
621                  */
622                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
623                 css_put(&mem->css);
624                 kfree(pc);
625                 if (!page)
626                         goto done;
627                 goto retry;
628         }
629
630         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
631         /* Update statistics vector */
632         __mem_cgroup_add_list(pc);
633         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
634
635 done:
636         return 0;
637 out:
638         css_put(&mem->css);
639         kfree(pc);
640 err:
641         return -ENOMEM;
642 }
643
644 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
645                         gfp_t gfp_mask)
646 {
647         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
648                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
649 }
650
651 /*
652  * See if the cached pages should be charged at all?
653  */
654 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
655                                 gfp_t gfp_mask)
656 {
657         int ret = 0;
658         struct mem_cgroup *mem;
659         if (!mm)
660                 mm = &init_mm;
661
662         rcu_read_lock();
663         mem = rcu_dereference(mm->mem_cgroup);
664         css_get(&mem->css);
665         rcu_read_unlock();
666         if (mem->control_type == MEM_CGROUP_TYPE_ALL)
667                 ret = mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
668                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
669         css_put(&mem->css);
670         return ret;
671 }
672
673 /*
674  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
675  * uncharge.
676  */
677 void mem_cgroup_uncharge(struct page_cgroup *pc)
678 {
679         struct mem_cgroup *mem;
680         struct page *page;
681         unsigned long flags;
682
683         /*
684          * This can handle cases when a page is not charged at all and we
685          * are switching between handling the control_type.
686          */
687         if (!pc)
688                 return;
689
690         if (atomic_dec_and_test(&pc->ref_cnt)) {
691                 page = pc->page;
692                 /*
693                  * get page->cgroup and clear it under lock.
694                  * force_empty can drop page->cgroup without checking refcnt.
695                  */
696                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
697                         mem = pc->mem_cgroup;
698                         css_put(&mem->css);
699                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
700                         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
701                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
702                         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
703                         kfree(pc);
704                 }
705         }
706 }
707
708 /*
709  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
710  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
711  */
712
713 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
714 {
715         struct page_cgroup *pc;
716         int ret = 0;
717         lock_page_cgroup(page);
718         pc = page_get_page_cgroup(page);
719         if (pc && atomic_inc_not_zero(&pc->ref_cnt))
720                 ret = 1;
721         unlock_page_cgroup(page);
722         return ret;
723 }
724
725 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
726 {
727         struct page_cgroup *pc = page_get_page_cgroup(page);
728         mem_cgroup_uncharge(pc);
729 }
730 /*
731  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and Pg_locked.
732  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
733  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
734  */
735
736 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
737 {
738         struct page_cgroup *pc;
739         struct mem_cgroup *mem;
740         unsigned long flags;
741 retry:
742         pc = page_get_page_cgroup(page);
743         if (!pc)
744                 return;
745         mem = pc->mem_cgroup;
746         if (clear_page_cgroup(page, pc) != pc)
747                 goto retry;
748
749         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
750
751         __mem_cgroup_remove_list(pc);
752         pc->page = newpage;
753         lock_page_cgroup(newpage);
754         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
755         unlock_page_cgroup(newpage);
756         __mem_cgroup_add_list(pc);
757
758         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
759         return;
760 }
761
762 /*
763  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
764  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
765  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
766  */
767 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
768 static void
769 mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem, struct list_head *list)
770 {
771         struct page_cgroup *pc;
772         struct page *page;
773         int count;
774         unsigned long flags;
775
776 retry:
777         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
778         spin_lock_irqsave(&mem->lru_lock, flags);
779
780         while (--count && !list_empty(list)) {
781                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
782                 page = pc->page;
783                 /* Avoid race with charge */
784                 atomic_set(&pc->ref_cnt, 0);
785                 if (clear_page_cgroup(page, pc) == pc) {
786                         css_put(&mem->css);
787                         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
788                         __mem_cgroup_remove_list(pc);
789                         kfree(pc);
790                 } else  /* being uncharged ? ...do relax */
791                         break;
792         }
793         spin_unlock_irqrestore(&mem->lru_lock, flags);
794         if (!list_empty(list)) {
795                 cond_resched();
796                 goto retry;
797         }
798         return;
799 }
800
801 /*
802  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
803  * This enables deleting this mem_cgroup.
804  */
805
806 int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
807 {
808         int ret = -EBUSY;
809         css_get(&mem->css);
810         /*
811          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
812 `        * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
813          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
814          */
815         while (!(list_empty(&mem->active_list) &&
816                  list_empty(&mem->inactive_list))) {
817                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
818                         goto out;
819                 /* drop all page_cgroup in active_list */
820                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, &mem->active_list);
821                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
822                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, &mem->inactive_list);
823         }
824         ret = 0;
825 out:
826         css_put(&mem->css);
827         return ret;
828 }
829
830
831
832 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 ssize_t mem_cgroup_read(struct cgroup *cont,
846                         struct cftype *cft, struct file *file,
847                         char __user *userbuf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
848 {
849         return res_counter_read(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
850                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
851                                 NULL);
852 }
853
854 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
855                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
856                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
857 {
858         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
859                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
860                                 mem_cgroup_write_strategy);
861 }
862
863 static ssize_t mem_control_type_write(struct cgroup *cont,
864                         struct cftype *cft, struct file *file,
865                         const char __user *userbuf,
866                         size_t nbytes, loff_t *pos)
867 {
868         int ret;
869         char *buf, *end;
870         unsigned long tmp;
871         struct mem_cgroup *mem;
872
873         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
874         buf = kmalloc(nbytes + 1, GFP_KERNEL);
875         ret = -ENOMEM;
876         if (buf == NULL)
877                 goto out;
878
879         buf[nbytes] = 0;
880         ret = -EFAULT;
881         if (copy_from_user(buf, userbuf, nbytes))
882                 goto out_free;
883
884         ret = -EINVAL;
885         tmp = simple_strtoul(buf, &end, 10);
886         if (*end != '\0')
887                 goto out_free;
888
889         if (tmp <= MEM_CGROUP_TYPE_UNSPEC || tmp >= MEM_CGROUP_TYPE_MAX)
890                 goto out_free;
891
892         mem->control_type = tmp;
893         ret = nbytes;
894 out_free:
895         kfree(buf);
896 out:
897         return ret;
898 }
899
900 static ssize_t mem_control_type_read(struct cgroup *cont,
901                                 struct cftype *cft,
902                                 struct file *file, char __user *userbuf,
903                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
904 {
905         unsigned long val;
906         char buf[64], *s;
907         struct mem_cgroup *mem;
908
909         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
910         s = buf;
911         val = mem->control_type;
912         s += sprintf(s, "%lu\n", val);
913         return simple_read_from_buffer((void __user *)userbuf, nbytes,
914                         ppos, buf, s - buf);
915 }
916
917
918 static ssize_t mem_force_empty_write(struct cgroup *cont,
919                                 struct cftype *cft, struct file *file,
920                                 const char __user *userbuf,
921                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
922 {
923         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
924         int ret;
925         ret = mem_cgroup_force_empty(mem);
926         if (!ret)
927                 ret = nbytes;
928         return ret;
929 }
930
931 /*
932  * Note: This should be removed if cgroup supports write-only file.
933  */
934
935 static ssize_t mem_force_empty_read(struct cgroup *cont,
936                                 struct cftype *cft,
937                                 struct file *file, char __user *userbuf,
938                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
939 {
940         return -EINVAL;
941 }
942
943
944 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
945         const char *msg;
946         u64 unit;
947 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
948         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
949         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
950 };
951
952 static int mem_control_stat_show(struct seq_file *m, void *arg)
953 {
954         struct cgroup *cont = m->private;
955         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
956         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
957         int i;
958
959         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
960                 s64 val;
961
962                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
963                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
964                 seq_printf(m, "%s %lld\n", mem_cgroup_stat_desc[i].msg,
965                                 (long long)val);
966         }
967         /* showing # of active pages */
968         {
969                 unsigned long active, inactive;
970
971                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
972                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
973                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
974                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
975                 seq_printf(m, "active %ld\n", (active) * PAGE_SIZE);
976                 seq_printf(m, "inactive %ld\n", (inactive) * PAGE_SIZE);
977         }
978         return 0;
979 }
980
981 static const struct file_operations mem_control_stat_file_operations = {
982         .read = seq_read,
983         .llseek = seq_lseek,
984         .release = single_release,
985 };
986
987 static int mem_control_stat_open(struct inode *unused, struct file *file)
988 {
989         /* XXX __d_cont */
990         struct cgroup *cont = file->f_dentry->d_parent->d_fsdata;
991
992         file->f_op = &mem_control_stat_file_operations;
993         return single_open(file, mem_control_stat_show, cont);
994 }
995
996
997
998 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
999         {
1000                 .name = "usage_in_bytes",
1001                 .private = RES_USAGE,
1002                 .read = mem_cgroup_read,
1003         },
1004         {
1005                 .name = "limit_in_bytes",
1006                 .private = RES_LIMIT,
1007                 .write = mem_cgroup_write,
1008                 .read = mem_cgroup_read,
1009         },
1010         {
1011                 .name = "failcnt",
1012                 .private = RES_FAILCNT,
1013                 .read = mem_cgroup_read,
1014         },
1015         {
1016                 .name = "control_type",
1017                 .write = mem_control_type_write,
1018                 .read = mem_control_type_read,
1019         },
1020         {
1021                 .name = "force_empty",
1022                 .write = mem_force_empty_write,
1023                 .read = mem_force_empty_read,
1024         },
1025         {
1026                 .name = "stat",
1027                 .open = mem_control_stat_open,
1028         },
1029 };
1030
1031 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1032 {
1033         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1034
1035         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, node);
1036         if (!pn)
1037                 return 1;
1038         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1039         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1040         return 0;
1041 }
1042
1043 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
1044
1045 static struct cgroup_subsys_state *
1046 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1047 {
1048         struct mem_cgroup *mem;
1049         int node;
1050
1051         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1052                 mem = &init_mem_cgroup;
1053                 init_mm.mem_cgroup = mem;
1054         } else
1055                 mem = kzalloc(sizeof(struct mem_cgroup), GFP_KERNEL);
1056
1057         if (mem == NULL)
1058                 return NULL;
1059
1060         res_counter_init(&mem->res);
1061         INIT_LIST_HEAD(&mem->active_list);
1062         INIT_LIST_HEAD(&mem->inactive_list);
1063         spin_lock_init(&mem->lru_lock);
1064         mem->control_type = MEM_CGROUP_TYPE_ALL;
1065         memset(&mem->info, 0, sizeof(mem->info));
1066
1067         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1068                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1069                         goto free_out;
1070
1071         return &mem->css;
1072 free_out:
1073         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1074                 kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1075         if (cont->parent != NULL)
1076                 kfree(mem);
1077         return NULL;
1078 }
1079
1080 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1081                                         struct cgroup *cont)
1082 {
1083         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1084         mem_cgroup_force_empty(mem);
1085 }
1086
1087 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1088                                 struct cgroup *cont)
1089 {
1090         int node;
1091         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1092
1093         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1094                 kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1095
1096         kfree(mem_cgroup_from_cont(cont));
1097 }
1098
1099 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1100                                 struct cgroup *cont)
1101 {
1102         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1103                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1104 }
1105
1106 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1107                                 struct cgroup *cont,
1108                                 struct cgroup *old_cont,
1109                                 struct task_struct *p)
1110 {
1111         struct mm_struct *mm;
1112         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1113
1114         mm = get_task_mm(p);
1115         if (mm == NULL)
1116                 return;
1117
1118         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1119         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1120
1121         if (mem == old_mem)
1122                 goto out;
1123
1124         /*
1125          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1126          * in effect owned by the leader
1127          */
1128         if (p->tgid != p->pid)
1129                 goto out;
1130
1131         css_get(&mem->css);
1132         rcu_assign_pointer(mm->mem_cgroup, mem);
1133         css_put(&old_mem->css);
1134
1135 out:
1136         mmput(mm);
1137         return;
1138 }
1139
1140 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1141         .name = "memory",
1142         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1143         .create = mem_cgroup_create,
1144         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1145         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1146         .populate = mem_cgroup_populate,
1147         .attach = mem_cgroup_move_task,
1148         .early_init = 0,
1149 };