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/slab.h>
  30 #include <linux/swap.h>
  31 #include <linux/spinlock.h>
  32 #include <linux/fs.h>
  33 #include <linux/seq_file.h>
  34 #include <linux/vmalloc.h>
  35 #include <linux/mm_inline.h>
  36 #include <linux/page_cgroup.h>
  37
  38 #include <asm/uaccess.h>
  39
  40 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys __read_mostly;
  41 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES      5
  42
  43 /*
  44  * Statistics for memory cgroup.
  45  */
  46 enum mem_cgroup_stat_index {
  47         /*
  48          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
  49          */
  50         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
  51         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
  52         MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT,   /* # of pages paged in */
  53         MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT,  /* # of pages paged out */
  54
  55         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
  56 };
  57
  58 struct mem_cgroup_stat_cpu {
  59         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
  60 } ____cacheline_aligned_in_smp;
  61
  62 struct mem_cgroup_stat {
  63         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
  64 };
  65
  66 /*
  67  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
  68  */
  69 static inline void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat_cpu *stat,
  70                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
  71 {
  72         stat->count[idx] += val;
  73 }
  74
  75 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
  76                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
  77 {
  78         int cpu;
  79         s64 ret = 0;
  80         for_each_possible_cpu(cpu)
  81                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
  82         return ret;
  83 }
  84
  85 /*
  86  * per-zone information in memory controller.
  87  */
  88 struct mem_cgroup_per_zone {
  89         /*
  90          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
  91          */
  92         spinlock_t              lru_lock;
  93         struct list_head        lists[NR_LRU_LISTS];
  94         unsigned long           count[NR_LRU_LISTS];
  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         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
 131         /*
 132          * statistics.
 133          */
 134         struct mem_cgroup_stat stat;
 135 };
 136 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
 137
 138 enum charge_type {
 139         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
 140         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
 141         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM,   /* used by page migration of shmem */
 142         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE,   /* used by force_empty */
 143         NR_CHARGE_TYPE,
 144 };
 145
 146 /* only for here (for easy reading.) */
 147 #define PCGF_CACHE      (1UL << PCG_CACHE)
 148 #define PCGF_USED       (1UL << PCG_USED)
 149 #define PCGF_ACTIVE     (1UL << PCG_ACTIVE)
 150 #define PCGF_LOCK       (1UL << PCG_LOCK)
 151 #define PCGF_FILE       (1UL << PCG_FILE)
 152 static const unsigned long
 153 pcg_default_flags[NR_CHARGE_TYPE] = {
 154         PCGF_CACHE | PCGF_FILE | PCGF_USED | PCGF_LOCK, /* File Cache */
 155         PCGF_ACTIVE | PCGF_USED | PCGF_LOCK, /* Anon */
 156         PCGF_ACTIVE | PCGF_CACHE | PCGF_USED | PCGF_LOCK, /* Shmem */
 157         0, /* FORCE */
 158 };
 159
 160 /*
 161  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
 162  */
 163 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem,
 164                                          struct page_cgroup *pc,
 165                                          bool charge)
 166 {
 167         int val = (charge)? 1 : -1;
 168         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
 169         struct mem_cgroup_stat_cpu *cpustat;
 170
 171         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
 172
 173         cpustat = &stat->cpustat[smp_processor_id()];
 174         if (PageCgroupCache(pc))
 175                 __mem_cgroup_stat_add_safe(cpustat, MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
 176         else
 177                 __mem_cgroup_stat_add_safe(cpustat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
 178
 179         if (charge)
 180                 __mem_cgroup_stat_add_safe(cpustat,
 181                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT, 1);
 182         else
 183                 __mem_cgroup_stat_add_safe(cpustat,
 184                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT, 1);
 185 }
 186
 187 static struct mem_cgroup_per_zone *
 188 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
 189 {
 190         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
 191 }
 192
 193 static struct mem_cgroup_per_zone *
 194 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
 195 {
 196         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
 197         int nid = page_cgroup_nid(pc);
 198         int zid = page_cgroup_zid(pc);
 199
 200         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 201 }
 202
 203 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
 204                                         enum lru_list idx)
 205 {
 206         int nid, zid;
 207         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 208         u64 total = 0;
 209
 210         for_each_online_node(nid)
 211                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
 212                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 213                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
 214                 }
 215         return total;
 216 }
 217
 218 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
 219 {
 220         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
 221                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
 222                                 css);
 223 }
 224
 225 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
 226 {
 227         /*
 228          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
 229          * if it races with swapoff, page migration, etc.
 230          * So this can be called with p == NULL.
 231          */
 232         if (unlikely(!p))
 233                 return NULL;
 234
 235         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
 236                                 struct mem_cgroup, css);
 237 }
 238
 239 static void __mem_cgroup_remove_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
 240                         struct page_cgroup *pc)
 241 {
 242         int lru = LRU_BASE;
 243
 244         if (PageCgroupUnevictable(pc))
 245                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
 246         else {
 247                 if (PageCgroupActive(pc))
 248                         lru += LRU_ACTIVE;
 249                 if (PageCgroupFile(pc))
 250                         lru += LRU_FILE;
 251         }
 252
 253         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) -= 1;
 254
 255         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc, false);
 256         list_del(&pc->lru);
 257 }
 258
 259 static void __mem_cgroup_add_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
 260                                 struct page_cgroup *pc)
 261 {
 262         int lru = LRU_BASE;
 263
 264         if (PageCgroupUnevictable(pc))
 265                 lru = LRU_UNEVICTABLE;
 266         else {
 267                 if (PageCgroupActive(pc))
 268                         lru += LRU_ACTIVE;
 269                 if (PageCgroupFile(pc))
 270                         lru += LRU_FILE;
 271         }
 272
 273         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) += 1;
 274         list_add(&pc->lru, &mz->lists[lru]);
 275
 276         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc, true);
 277 }
 278
 279 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, enum lru_list lru)
 280 {
 281         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 282         int active    = PageCgroupActive(pc);
 283         int file      = PageCgroupFile(pc);
 284         int unevictable = PageCgroupUnevictable(pc);
 285         enum lru_list from = unevictable ? LRU_UNEVICTABLE :
 286                                 (LRU_FILE * !!file + !!active);
 287
 288         if (lru == from)
 289                 return;
 290
 291         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, from) -= 1;
 292         /*
 293          * However this is done under mz->lru_lock, another flags, which
 294          * are not related to LRU, will be modified from out-of-lock.
 295          * We have to use atomic set/clear flags.
 296          */
 297         if (is_unevictable_lru(lru)) {
 298                 ClearPageCgroupActive(pc);
 299                 SetPageCgroupUnevictable(pc);
 300         } else {
 301                 if (is_active_lru(lru))
 302                         SetPageCgroupActive(pc);
 303                 else
 304                         ClearPageCgroupActive(pc);
 305                 ClearPageCgroupUnevictable(pc);
 306         }
 307
 308         MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru) += 1;
 309         list_move(&pc->lru, &mz->lists[lru]);
 310 }
 311
 312 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
 313 {
 314         int ret;
 315
 316         task_lock(task);
 317         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
 318         task_unlock(task);
 319         return ret;
 320 }
 321
 322 /*
 323  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
 324  */
 325 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, enum lru_list lru)
 326 {
 327         struct page_cgroup *pc;
 328         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 329         unsigned long flags;
 330
 331         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 332                 return;
 333
 334         /*
 335          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
 336          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
 337          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
 338          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
 339          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
 340          */
 341         pc = lookup_page_cgroup(page);
 342         if (!trylock_page_cgroup(pc))
 343                 return;
 344         if (pc && PageCgroupUsed(pc)) {
 345                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 346                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 347                 __mem_cgroup_move_lists(pc, lru);
 348                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 349         }
 350         unlock_page_cgroup(pc);
 351 }
 352
 353 /*
 354  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
 355  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
 356  */
 357 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
 358 {
 359         long total, rss;
 360
 361         /*
 362          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
 363          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
 364          */
 365         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
 366         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
 367         return (int)((rss * 100L) / total);
 368 }
 369
 370 /*
 371  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
 372  */
 373 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
 374 {
 375         return mem->prev_priority;
 376 }
 377
 378 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 379 {
 380         if (priority < mem->prev_priority)
 381                 mem->prev_priority = priority;
 382 }
 383
 384 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
 385 {
 386         mem->prev_priority = priority;
 387 }
 388
 389 /*
 390  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
 391  * See also vmscan.c
 392  *
 393  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
 394  * (see include/linux/mmzone.h)
 395  */
 396
 397 long mem_cgroup_calc_reclaim(struct mem_cgroup *mem, struct zone *zone,
 398                                         int priority, enum lru_list lru)
 399 {
 400         long nr_pages;
 401         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
 402         int zid = zone_idx(zone);
 403         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
 404
 405         nr_pages = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, lru);
 406
 407         return (nr_pages >> priority);
 408 }
 409
 410 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
 411                                         struct list_head *dst,
 412                                         unsigned long *scanned, int order,
 413                                         int mode, struct zone *z,
 414                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
 415                                         int active, int file)
 416 {
 417         unsigned long nr_taken = 0;
 418         struct page *page;
 419         unsigned long scan;
 420         LIST_HEAD(pc_list);
 421         struct list_head *src;
 422         struct page_cgroup *pc, *tmp;
 423         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
 424         int zid = zone_idx(z);
 425         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 426         int lru = LRU_FILE * !!file + !!active;
 427
 428         BUG_ON(!mem_cont);
 429         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
 430         src = &mz->lists[lru];
 431
 432         spin_lock(&mz->lru_lock);
 433         scan = 0;
 434         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
 435                 if (scan >= nr_to_scan)
 436                         break;
 437                 if (unlikely(!PageCgroupUsed(pc)))
 438                         continue;
 439                 page = pc->page;
 440
 441                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
 442                         continue;
 443
 444                 /*
 445                  * TODO: play better with lumpy reclaim, grabbing anything.
 446                  */
 447                 if (PageUnevictable(page) ||
 448                     (PageActive(page) && !active) ||
 449                     (!PageActive(page) && active)) {
 450                         __mem_cgroup_move_lists(pc, page_lru(page));
 451                         continue;
 452                 }
 453
 454                 scan++;
 455                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
 456
 457                 if (__isolate_lru_page(page, mode, file) == 0) {
 458                         list_move(&page->lru, dst);
 459                         nr_taken++;
 460                 }
 461         }
 462
 463         list_splice(&pc_list, src);
 464         spin_unlock(&mz->lru_lock);
 465
 466         *scanned = scan;
 467         return nr_taken;
 468 }
 469
 470
 471 /**
 472  * mem_cgroup_try_charge - get charge of PAGE_SIZE.
 473  * @mm: an mm_struct which is charged against. (when *memcg is NULL)
 474  * @gfp_mask: gfp_mask for reclaim.
 475  * @memcg: a pointer to memory cgroup which is charged against.
 476  *
 477  * charge against memory cgroup pointed by *memcg. if *memcg == NULL, estimated
 478  * memory cgroup from @mm is got and stored in *memcg.
 479  *
 480  * Returns 0 if success. -ENOMEM at failure.
 481  */
 482
 483 int mem_cgroup_try_charge(struct mm_struct *mm,
 484                         gfp_t gfp_mask, struct mem_cgroup **memcg)
 485 {
 486         struct mem_cgroup *mem;
 487         int nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
 488         /*
 489          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
 490          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
 491          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
 492          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
 493          */
 494         if (likely(!*memcg)) {
 495                 rcu_read_lock();
 496                 mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
 497                 if (unlikely(!mem)) {
 498                         rcu_read_unlock();
 499                         return 0;
 500                 }
 501                 /*
 502                  * For every charge from the cgroup, increment reference count
 503                  */
 504                 css_get(&mem->css);
 505                 *memcg = mem;
 506                 rcu_read_unlock();
 507         } else {
 508                 mem = *memcg;
 509                 css_get(&mem->css);
 510         }
 511
 512
 513         while (unlikely(res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE))) {
 514                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
 515                         goto nomem;
 516
 517                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
 518                         continue;
 519
 520                 /*
 521                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
 522                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
 523                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
 524                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
 525                  * current usage of the cgroup before giving up
 526                  */
 527                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
 528                         continue;
 529
 530                 if (!nr_retries--) {
 531                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
 532                         goto nomem;
 533                 }
 534         }
 535         return 0;
 536 nomem:
 537         css_put(&mem->css);
 538         return -ENOMEM;
 539 }
 540
 541 /*
 542  * commit a charge got by mem_cgroup_try_charge() and makes page_cgroup to be
 543  * USED state. If already USED, uncharge and return.
 544  */
 545
 546 static void __mem_cgroup_commit_charge(struct mem_cgroup *mem,
 547                                      struct page_cgroup *pc,
 548                                      enum charge_type ctype)
 549 {
 550         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 551         unsigned long flags;
 552
 553         /* try_charge() can return NULL to *memcg, taking care of it. */
 554         if (!mem)
 555                 return;
 556
 557         lock_page_cgroup(pc);
 558         if (unlikely(PageCgroupUsed(pc))) {
 559                 unlock_page_cgroup(pc);
 560                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 561                 css_put(&mem->css);
 562                 return;
 563         }
 564         pc->mem_cgroup = mem;
 565         /*
 566          * If a page is accounted as a page cache, insert to inactive list.
 567          * If anon, insert to active list.
 568          */
 569         pc->flags = pcg_default_flags[ctype];
 570
 571         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 572
 573         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 574         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
 575         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 576         unlock_page_cgroup(pc);
 577 }
 578
 579 /*
 580  * Charge the memory controller for page usage.
 581  * Return
 582  * 0 if the charge was successful
 583  * < 0 if the cgroup is over its limit
 584  */
 585 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 586                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype,
 587                                 struct mem_cgroup *memcg)
 588 {
 589         struct mem_cgroup *mem;
 590         struct page_cgroup *pc;
 591         int ret;
 592
 593         pc = lookup_page_cgroup(page);
 594         /* can happen at boot */
 595         if (unlikely(!pc))
 596                 return 0;
 597         prefetchw(pc);
 598
 599         mem = memcg;
 600         ret = mem_cgroup_try_charge(mm, gfp_mask, &mem);
 601         if (ret)
 602                 return ret;
 603
 604         __mem_cgroup_commit_charge(mem, pc, ctype);
 605         return 0;
 606 }
 607
 608 int mem_cgroup_newpage_charge(struct page *page,
 609                               struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
 610 {
 611         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 612                 return 0;
 613         if (PageCompound(page))
 614                 return 0;
 615         /*
 616          * If already mapped, we don't have to account.
 617          * If page cache, page->mapping has address_space.
 618          * But page->mapping may have out-of-use anon_vma pointer,
 619          * detecit it by PageAnon() check. newly-mapped-anon's page->mapping
 620          * is NULL.
 621          */
 622         if (page_mapped(page) || (page->mapping && !PageAnon(page)))
 623                 return 0;
 624         if (unlikely(!mm))
 625                 mm = &init_mm;
 626         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 627                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED, NULL);
 628 }
 629
 630 /*
 631  * same as mem_cgroup_newpage_charge(), now.
 632  * But what we assume is different from newpage, and this is special case.
 633  * treat this in special function. easy for maintenance.
 634  */
 635
 636 int mem_cgroup_charge_migrate_fixup(struct page *page,
 637                                 struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
 638 {
 639         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 640                 return 0;
 641
 642         if (PageCompound(page))
 643                 return 0;
 644
 645         if (page_mapped(page) || (page->mapping && !PageAnon(page)))
 646                 return 0;
 647
 648         if (unlikely(!mm))
 649                 mm = &init_mm;
 650
 651         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 652                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED, NULL);
 653 }
 654
 655
 656
 657
 658 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
 659                                 gfp_t gfp_mask)
 660 {
 661         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 662                 return 0;
 663         if (PageCompound(page))
 664                 return 0;
 665         /*
 666          * Corner case handling. This is called from add_to_page_cache()
 667          * in usual. But some FS (shmem) precharges this page before calling it
 668          * and call add_to_page_cache() with GFP_NOWAIT.
 669          *
 670          * For GFP_NOWAIT case, the page may be pre-charged before calling
 671          * add_to_page_cache(). (See shmem.c) check it here and avoid to call
 672          * charge twice. (It works but has to pay a bit larger cost.)
 673          */
 674         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT)) {
 675                 struct page_cgroup *pc;
 676
 677
 678                 pc = lookup_page_cgroup(page);
 679                 if (!pc)
 680                         return 0;
 681                 lock_page_cgroup(pc);
 682                 if (PageCgroupUsed(pc)) {
 683                         unlock_page_cgroup(pc);
 684                         return 0;
 685                 }
 686                 unlock_page_cgroup(pc);
 687         }
 688
 689         if (unlikely(!mm))
 690                 mm = &init_mm;
 691
 692         if (page_is_file_cache(page))
 693                 return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 694                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE, NULL);
 695         else
 696                 return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
 697                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM, NULL);
 698 }
 699
 700
 701 void mem_cgroup_commit_charge_swapin(struct page *page, struct mem_cgroup *ptr)
 702 {
 703         struct page_cgroup *pc;
 704
 705         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 706                 return;
 707         if (!ptr)
 708                 return;
 709         pc = lookup_page_cgroup(page);
 710         __mem_cgroup_commit_charge(ptr, pc, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
 711 }
 712
 713 void mem_cgroup_cancel_charge_swapin(struct mem_cgroup *mem)
 714 {
 715         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 716                 return;
 717         if (!mem)
 718                 return;
 719         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 720         css_put(&mem->css);
 721 }
 722
 723
 724 /*
 725  * uncharge if !page_mapped(page)
 726  */
 727 static void
 728 __mem_cgroup_uncharge_common(struct page *page, enum charge_type ctype)
 729 {
 730         struct page_cgroup *pc;
 731         struct mem_cgroup *mem;
 732         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 733         unsigned long flags;
 734
 735         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 736                 return;
 737
 738         /*
 739          * Check if our page_cgroup is valid
 740          */
 741         pc = lookup_page_cgroup(page);
 742         if (unlikely(!pc || !PageCgroupUsed(pc)))
 743                 return;
 744
 745         lock_page_cgroup(pc);
 746         if ((ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED && page_mapped(page))
 747              || !PageCgroupUsed(pc)) {
 748                 /* This happens at race in zap_pte_range() and do_swap_page()*/
 749                 unlock_page_cgroup(pc);
 750                 return;
 751         }
 752         ClearPageCgroupUsed(pc);
 753         mem = pc->mem_cgroup;
 754
 755         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
 756         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 757         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
 758         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 759         unlock_page_cgroup(pc);
 760
 761         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
 762         css_put(&mem->css);
 763
 764         return;
 765 }
 766
 767 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
 768 {
 769         /* early check. */
 770         if (page_mapped(page))
 771                 return;
 772         if (page->mapping && !PageAnon(page))
 773                 return;
 774         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
 775 }
 776
 777 void mem_cgroup_uncharge_cache_page(struct page *page)
 778 {
 779         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
 780         VM_BUG_ON(page->mapping);
 781         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
 782 }
 783
 784 /*
 785  * Before starting migration, account against new page.
 786  */
 787 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page, struct page *newpage)
 788 {
 789         struct page_cgroup *pc;
 790         struct mem_cgroup *mem = NULL;
 791         enum charge_type ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED;
 792         int ret = 0;
 793
 794         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 795                 return 0;
 796
 797         pc = lookup_page_cgroup(page);
 798         lock_page_cgroup(pc);
 799         if (PageCgroupUsed(pc)) {
 800                 mem = pc->mem_cgroup;
 801                 css_get(&mem->css);
 802                 if (PageCgroupCache(pc)) {
 803                         if (page_is_file_cache(page))
 804                                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
 805                         else
 806                                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SHMEM;
 807                 }
 808         }
 809         unlock_page_cgroup(pc);
 810         if (mem) {
 811                 ret = mem_cgroup_charge_common(newpage, NULL, GFP_KERNEL,
 812                         ctype, mem);
 813                 css_put(&mem->css);
 814         }
 815         return ret;
 816 }
 817
 818 /* remove redundant charge if migration failed*/
 819 void mem_cgroup_end_migration(struct page *newpage)
 820 {
 821         /*
 822          * At success, page->mapping is not NULL.
 823          * special rollback care is necessary when
 824          * 1. at migration failure. (newpage->mapping is cleared in this case)
 825          * 2. the newpage was moved but not remapped again because the task
 826          *    exits and the newpage is obsolete. In this case, the new page
 827          *    may be a swapcache. So, we just call mem_cgroup_uncharge_page()
 828          *    always for avoiding mess. The  page_cgroup will be removed if
 829          *    unnecessary. File cache pages is still on radix-tree. Don't
 830          *    care it.
 831          */
 832         if (!newpage->mapping)
 833                 __mem_cgroup_uncharge_common(newpage,
 834                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
 835         else if (PageAnon(newpage))
 836                 mem_cgroup_uncharge_page(newpage);
 837 }
 838
 839 /*
 840  * A call to try to shrink memory usage under specified resource controller.
 841  * This is typically used for page reclaiming for shmem for reducing side
 842  * effect of page allocation from shmem, which is used by some mem_cgroup.
 843  */
 844 int mem_cgroup_shrink_usage(struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
 845 {
 846         struct mem_cgroup *mem;
 847         int progress = 0;
 848         int retry = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
 849
 850         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
 851                 return 0;
 852         if (!mm)
 853                 return 0;
 854
 855         rcu_read_lock();
 856         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
 857         if (unlikely(!mem)) {
 858                 rcu_read_unlock();
 859                 return 0;
 860         }
 861         css_get(&mem->css);
 862         rcu_read_unlock();
 863
 864         do {
 865                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask);
 866                 progress += res_counter_check_under_limit(&mem->res);
 867         } while (!progress && --retry);
 868
 869         css_put(&mem->css);
 870         if (!retry)
 871                 return -ENOMEM;
 872         return 0;
 873 }
 874
 875 static int mem_cgroup_resize_limit(struct mem_cgroup *memcg,
 876                                    unsigned long long val)
 877 {
 878
 879         int retry_count = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
 880         int progress;
 881         int ret = 0;
 882
 883         while (res_counter_set_limit(&memcg->res, val)) {
 884                 if (signal_pending(current)) {
 885                         ret = -EINTR;
 886                         break;
 887                 }
 888                 if (!retry_count) {
 889                         ret = -EBUSY;
 890                         break;
 891                 }
 892                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, GFP_KERNEL);
 893                 if (!progress)
 894                         retry_count--;
 895         }
 896         return ret;
 897 }
 898
 899
 900 /*
 901  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
 902  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
 903  */
 904 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
 905 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
 906                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
 907                             enum lru_list lru)
 908 {
 909         struct page_cgroup *pc;
 910         struct page *page;
 911         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
 912         unsigned long flags;
 913         struct list_head *list;
 914
 915         list = &mz->lists[lru];
 916
 917         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 918         while (!list_empty(list)) {
 919                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
 920                 page = pc->page;
 921                 if (!PageCgroupUsed(pc))
 922                         break;
 923                 get_page(page);
 924                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 925                 /*
 926                  * Check if this page is on LRU. !LRU page can be found
 927                  * if it's under page migration.
 928                  */
 929                 if (PageLRU(page)) {
 930                         __mem_cgroup_uncharge_common(page,
 931                                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
 932                         put_page(page);
 933                         if (--count <= 0) {
 934                                 count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
 935                                 cond_resched();
 936                         }
 937                 } else {
 938                         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 939                         break;
 940                 }
 941                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
 942         }
 943         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
 944 }
 945
 946 /*
 947  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
 948  * This enables deleting this mem_cgroup.
 949  */
 950 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
 951 {
 952         int ret = -EBUSY;
 953         int node, zid;
 954
 955         css_get(&mem->css);
 956         /*
 957          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
 958          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
 959          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
 960          */
 961         while (mem->res.usage > 0) {
 962                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
 963                         goto out;
 964                 /* This is for making all *used* pages to be on LRU. */
 965                 lru_add_drain_all();
 966                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
 967                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
 968                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
 969                                 enum lru_list l;
 970                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
 971                                 for_each_lru(l)
 972                                         mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, l);
 973                         }
 974                 cond_resched();
 975         }
 976         ret = 0;
 977 out:
 978         css_put(&mem->css);
 979         return ret;
 980 }
 981
 982 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
 983 {
 984         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
 985                                     cft->private);
 986 }
 987 /*
 988  * The user of this function is...
 989  * RES_LIMIT.
 990  */
 991 static int mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
 992                             const char *buffer)
 993 {
 994         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_cont(cont);
 995         unsigned long long val;
 996         int ret;
 997
 998         switch (cft->private) {
 999         case RES_LIMIT:
1000                 /* This function does all necessary parse...reuse it */
1001                 ret = res_counter_memparse_write_strategy(buffer, &val);
1002                 if (!ret)
1003                         ret = mem_cgroup_resize_limit(memcg, val);
1004                 break;
1005         default:
1006                 ret = -EINVAL; /* should be BUG() ? */
1007                 break;
1008         }
1009         return ret;
1010 }
1011
1012 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
1013 {
1014         struct mem_cgroup *mem;
1015
1016         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1017         switch (event) {
1018         case RES_MAX_USAGE:
1019                 res_counter_reset_max(&mem->res);
1020                 break;
1021         case RES_FAILCNT:
1022                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
1023                 break;
1024         }
1025         return 0;
1026 }
1027
1028 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
1029 {
1030         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
1031 }
1032
1033 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
1034         const char *msg;
1035         u64 unit;
1036 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
1037         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
1038         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
1039         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT] = {"pgpgin", 1, },
1040         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT] = {"pgpgout", 1, },
1041 };
1042
1043 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
1044                                  struct cgroup_map_cb *cb)
1045 {
1046         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
1047         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
1048         int i;
1049
1050         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
1051                 s64 val;
1052
1053                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
1054                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
1055                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
1056         }
1057         /* showing # of active pages */
1058         {
1059                 unsigned long active_anon, inactive_anon;
1060                 unsigned long active_file, inactive_file;
1061                 unsigned long unevictable;
1062
1063                 inactive_anon = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1064                                                 LRU_INACTIVE_ANON);
1065                 active_anon = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1066                                                 LRU_ACTIVE_ANON);
1067                 inactive_file = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1068                                                 LRU_INACTIVE_FILE);
1069                 active_file = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1070                                                 LRU_ACTIVE_FILE);
1071                 unevictable = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
1072                                                         LRU_UNEVICTABLE);
1073
1074                 cb->fill(cb, "active_anon", (active_anon) * PAGE_SIZE);
1075                 cb->fill(cb, "inactive_anon", (inactive_anon) * PAGE_SIZE);
1076                 cb->fill(cb, "active_file", (active_file) * PAGE_SIZE);
1077                 cb->fill(cb, "inactive_file", (inactive_file) * PAGE_SIZE);
1078                 cb->fill(cb, "unevictable", unevictable * PAGE_SIZE);
1079
1080         }
1081         return 0;
1082 }
1083
1084 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
1085         {
1086                 .name = "usage_in_bytes",
1087                 .private = RES_USAGE,
1088                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1089         },
1090         {
1091                 .name = "max_usage_in_bytes",
1092                 .private = RES_MAX_USAGE,
1093                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1094                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1095         },
1096         {
1097                 .name = "limit_in_bytes",
1098                 .private = RES_LIMIT,
1099                 .write_string = mem_cgroup_write,
1100                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1101         },
1102         {
1103                 .name = "failcnt",
1104                 .private = RES_FAILCNT,
1105                 .trigger = mem_cgroup_reset,
1106                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
1107         },
1108         {
1109                 .name = "force_empty",
1110                 .trigger = mem_force_empty_write,
1111         },
1112         {
1113                 .name = "stat",
1114                 .read_map = mem_control_stat_show,
1115         },
1116 };
1117
1118 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1119 {
1120         struct mem_cgroup_per_node *pn;
1121         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1122         enum lru_list l;
1123         int zone, tmp = node;
1124         /*
1125          * This routine is called against possible nodes.
1126          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1127          *
1128          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1129          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1130          *       function.
1131          */
1132         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
1133                 tmp = -1;
1134         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
1135         if (!pn)
1136                 return 1;
1137
1138         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1139         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1140
1141         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1142                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1143                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1144                 for_each_lru(l)
1145                         INIT_LIST_HEAD(&mz->lists[l]);
1146         }
1147         return 0;
1148 }
1149
1150 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1151 {
1152         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1153 }
1154
1155 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
1156 {
1157         struct mem_cgroup *mem;
1158
1159         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1160                 mem = kmalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
1161         else
1162                 mem = vmalloc(sizeof(*mem));
1163
1164         if (mem)
1165                 memset(mem, 0, sizeof(*mem));
1166         return mem;
1167 }
1168
1169 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *mem)
1170 {
1171         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1172                 kfree(mem);
1173         else
1174                 vfree(mem);
1175 }
1176
1177
1178 static struct cgroup_subsys_state *
1179 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1180 {
1181         struct mem_cgroup *mem;
1182         int node;
1183
1184         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1185                 mem = &init_mem_cgroup;
1186         } else {
1187                 mem = mem_cgroup_alloc();
1188                 if (!mem)
1189                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1190         }
1191
1192         res_counter_init(&mem->res);
1193
1194         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1195                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1196                         goto free_out;
1197
1198         return &mem->css;
1199 free_out:
1200         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1201                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1202         if (cont->parent != NULL)
1203                 mem_cgroup_free(mem);
1204         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1205 }
1206
1207 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1208                                         struct cgroup *cont)
1209 {
1210         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1211         mem_cgroup_force_empty(mem);
1212 }
1213
1214 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1215                                 struct cgroup *cont)
1216 {
1217         int node;
1218         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1219
1220         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1221                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1222
1223         mem_cgroup_free(mem_cgroup_from_cont(cont));
1224 }
1225
1226 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1227                                 struct cgroup *cont)
1228 {
1229         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1230                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1231 }
1232
1233 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1234                                 struct cgroup *cont,
1235                                 struct cgroup *old_cont,
1236                                 struct task_struct *p)
1237 {
1238         struct mm_struct *mm;
1239         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1240
1241         mm = get_task_mm(p);
1242         if (mm == NULL)
1243                 return;
1244
1245         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1246         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1247
1248         /*
1249          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1250          * in effect owned by the leader
1251          */
1252         if (!thread_group_leader(p))
1253                 goto out;
1254
1255 out:
1256         mmput(mm);
1257 }
1258
1259 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1260         .name = "memory",
1261         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1262         .create = mem_cgroup_create,
1263         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1264         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1265         .populate = mem_cgroup_populate,
1266         .attach = mem_cgroup_move_task,
1267         .early_init = 0,
1268 };