memcg: remove a redundant check
[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/slab.h>
30 #include <linux/swap.h>
31 #include <linux/spinlock.h>
32 #include <linux/fs.h>
33 #include <linux/seq_file.h>
34 #include <linux/vmalloc.h>
35
36 #include <asm/uaccess.h>
37
38 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys __read_mostly;
39 static struct kmem_cache *page_cgroup_cache __read_mostly;
40 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES      5
41
42 /*
43  * Statistics for memory cgroup.
44  */
45 enum mem_cgroup_stat_index {
46         /*
47          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
48          */
49         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
50         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as rss */
51         MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT,   /* # of pages paged in */
52         MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT,  /* # of pages paged out */
53
54         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
55 };
56
57 struct mem_cgroup_stat_cpu {
58         s64 count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
59 } ____cacheline_aligned_in_smp;
60
61 struct mem_cgroup_stat {
62         struct mem_cgroup_stat_cpu cpustat[NR_CPUS];
63 };
64
65 /*
66  * For accounting under irq disable, no need for increment preempt count.
67  */
68 static void __mem_cgroup_stat_add_safe(struct mem_cgroup_stat *stat,
69                 enum mem_cgroup_stat_index idx, int val)
70 {
71         int cpu = smp_processor_id();
72         stat->cpustat[cpu].count[idx] += val;
73 }
74
75 static s64 mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup_stat *stat,
76                 enum mem_cgroup_stat_index idx)
77 {
78         int cpu;
79         s64 ret = 0;
80         for_each_possible_cpu(cpu)
81                 ret += stat->cpustat[cpu].count[idx];
82         return ret;
83 }
84
85 /*
86  * per-zone information in memory controller.
87  */
88
89 enum mem_cgroup_zstat_index {
90         MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE,
91         MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE,
92
93         NR_MEM_CGROUP_ZSTAT,
94 };
95
96 struct mem_cgroup_per_zone {
97         /*
98          * spin_lock to protect the per cgroup LRU
99          */
100         spinlock_t              lru_lock;
101         struct list_head        active_list;
102         struct list_head        inactive_list;
103         unsigned long count[NR_MEM_CGROUP_ZSTAT];
104 };
105 /* Macro for accessing counter */
106 #define MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx)       ((mz)->count[(idx)])
107
108 struct mem_cgroup_per_node {
109         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
110 };
111
112 struct mem_cgroup_lru_info {
113         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
114 };
115
116 /*
117  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
118  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
119  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
120  * to help the administrator determine what knobs to tune.
121  *
122  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
123  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
124  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
125  * a feature that will be implemented much later in the future.
126  */
127 struct mem_cgroup {
128         struct cgroup_subsys_state css;
129         /*
130          * the counter to account for memory usage
131          */
132         struct res_counter res;
133         /*
134          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
135          * per zone LRU lists.
136          */
137         struct mem_cgroup_lru_info info;
138
139         int     prev_priority;  /* for recording reclaim priority */
140         /*
141          * statistics.
142          */
143         struct mem_cgroup_stat stat;
144 };
145 static struct mem_cgroup init_mem_cgroup;
146
147 /*
148  * We use the lower bit of the page->page_cgroup pointer as a bit spin
149  * lock.  We need to ensure that page->page_cgroup is at least two
150  * byte aligned (based on comments from Nick Piggin).  But since
151  * bit_spin_lock doesn't actually set that lock bit in a non-debug
152  * uniprocessor kernel, we should avoid setting it here too.
153  */
154 #define PAGE_CGROUP_LOCK_BIT    0x0
155 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_DEBUG_SPINLOCK)
156 #define PAGE_CGROUP_LOCK        (1 << PAGE_CGROUP_LOCK_BIT)
157 #else
158 #define PAGE_CGROUP_LOCK        0x0
159 #endif
160
161 /*
162  * A page_cgroup page is associated with every page descriptor. The
163  * page_cgroup helps us identify information about the cgroup
164  */
165 struct page_cgroup {
166         struct list_head lru;           /* per cgroup LRU list */
167         struct page *page;
168         struct mem_cgroup *mem_cgroup;
169         int flags;
170 };
171 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
172 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
173
174 static int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
175 {
176         return page_to_nid(pc->page);
177 }
178
179 static enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
180 {
181         return page_zonenum(pc->page);
182 }
183
184 enum charge_type {
185         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
186         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
187         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE,   /* used by force_empty */
188 };
189
190 /*
191  * Always modified under lru lock. Then, not necessary to preempt_disable()
192  */
193 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *mem, int flags,
194                                         bool charge)
195 {
196         int val = (charge)? 1 : -1;
197         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem->stat;
198
199         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
200         if (flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
201                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_CACHE, val);
202         else
203                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS, val);
204
205         if (charge)
206                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
207                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT, 1);
208         else
209                 __mem_cgroup_stat_add_safe(stat,
210                                 MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT, 1);
211 }
212
213 static struct mem_cgroup_per_zone *
214 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *mem, int nid, int zid)
215 {
216         return &mem->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
217 }
218
219 static struct mem_cgroup_per_zone *
220 page_cgroup_zoneinfo(struct page_cgroup *pc)
221 {
222         struct mem_cgroup *mem = pc->mem_cgroup;
223         int nid = page_cgroup_nid(pc);
224         int zid = page_cgroup_zid(pc);
225
226         return mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
227 }
228
229 static unsigned long mem_cgroup_get_all_zonestat(struct mem_cgroup *mem,
230                                         enum mem_cgroup_zstat_index idx)
231 {
232         int nid, zid;
233         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
234         u64 total = 0;
235
236         for_each_online_node(nid)
237                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
238                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
239                         total += MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, idx);
240                 }
241         return total;
242 }
243
244 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
245 {
246         return container_of(cgroup_subsys_state(cont,
247                                 mem_cgroup_subsys_id), struct mem_cgroup,
248                                 css);
249 }
250
251 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
252 {
253         return container_of(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id),
254                                 struct mem_cgroup, css);
255 }
256
257 static inline int page_cgroup_locked(struct page *page)
258 {
259         return bit_spin_is_locked(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
260 }
261
262 static void page_assign_page_cgroup(struct page *page, struct page_cgroup *pc)
263 {
264         VM_BUG_ON(!page_cgroup_locked(page));
265         page->page_cgroup = ((unsigned long)pc | PAGE_CGROUP_LOCK);
266 }
267
268 struct page_cgroup *page_get_page_cgroup(struct page *page)
269 {
270         return (struct page_cgroup *) (page->page_cgroup & ~PAGE_CGROUP_LOCK);
271 }
272
273 static void lock_page_cgroup(struct page *page)
274 {
275         bit_spin_lock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
276 }
277
278 static int try_lock_page_cgroup(struct page *page)
279 {
280         return bit_spin_trylock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
281 }
282
283 static void unlock_page_cgroup(struct page *page)
284 {
285         bit_spin_unlock(PAGE_CGROUP_LOCK_BIT, &page->page_cgroup);
286 }
287
288 static void __mem_cgroup_remove_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
289                         struct page_cgroup *pc)
290 {
291         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
292
293         if (from)
294                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
295         else
296                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
297
298         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, false);
299         list_del(&pc->lru);
300 }
301
302 static void __mem_cgroup_add_list(struct mem_cgroup_per_zone *mz,
303                                 struct page_cgroup *pc)
304 {
305         int to = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
306
307         if (!to) {
308                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
309                 list_add(&pc->lru, &mz->inactive_list);
310         } else {
311                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
312                 list_add(&pc->lru, &mz->active_list);
313         }
314         mem_cgroup_charge_statistics(pc->mem_cgroup, pc->flags, true);
315 }
316
317 static void __mem_cgroup_move_lists(struct page_cgroup *pc, bool active)
318 {
319         int from = pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
320         struct mem_cgroup_per_zone *mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
321
322         if (from)
323                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) -= 1;
324         else
325                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) -= 1;
326
327         if (active) {
328                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE) += 1;
329                 pc->flags |= PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
330                 list_move(&pc->lru, &mz->active_list);
331         } else {
332                 MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE) += 1;
333                 pc->flags &= ~PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
334                 list_move(&pc->lru, &mz->inactive_list);
335         }
336 }
337
338 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *mem)
339 {
340         int ret;
341
342         task_lock(task);
343         ret = task->mm && mm_match_cgroup(task->mm, mem);
344         task_unlock(task);
345         return ret;
346 }
347
348 /*
349  * This routine assumes that the appropriate zone's lru lock is already held
350  */
351 void mem_cgroup_move_lists(struct page *page, bool active)
352 {
353         struct page_cgroup *pc;
354         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
355         unsigned long flags;
356
357         /*
358          * We cannot lock_page_cgroup while holding zone's lru_lock,
359          * because other holders of lock_page_cgroup can be interrupted
360          * with an attempt to rotate_reclaimable_page.  But we cannot
361          * safely get to page_cgroup without it, so just try_lock it:
362          * mem_cgroup_isolate_pages allows for page left on wrong list.
363          */
364         if (!try_lock_page_cgroup(page))
365                 return;
366
367         pc = page_get_page_cgroup(page);
368         if (pc) {
369                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
370                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
371                 __mem_cgroup_move_lists(pc, active);
372                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
373         }
374         unlock_page_cgroup(page);
375 }
376
377 /*
378  * Calculate mapped_ratio under memory controller. This will be used in
379  * vmscan.c for deteremining we have to reclaim mapped pages.
380  */
381 int mem_cgroup_calc_mapped_ratio(struct mem_cgroup *mem)
382 {
383         long total, rss;
384
385         /*
386          * usage is recorded in bytes. But, here, we assume the number of
387          * physical pages can be represented by "long" on any arch.
388          */
389         total = (long) (mem->res.usage >> PAGE_SHIFT) + 1L;
390         rss = (long)mem_cgroup_read_stat(&mem->stat, MEM_CGROUP_STAT_RSS);
391         return (int)((rss * 100L) / total);
392 }
393
394 /*
395  * This function is called from vmscan.c. In page reclaiming loop. balance
396  * between active and inactive list is calculated. For memory controller
397  * page reclaiming, we should use using mem_cgroup's imbalance rather than
398  * zone's global lru imbalance.
399  */
400 long mem_cgroup_reclaim_imbalance(struct mem_cgroup *mem)
401 {
402         unsigned long active, inactive;
403         /* active and inactive are the number of pages. 'long' is ok.*/
404         active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
405         inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
406         return (long) (active / (inactive + 1));
407 }
408
409 /*
410  * prev_priority control...this will be used in memory reclaim path.
411  */
412 int mem_cgroup_get_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem)
413 {
414         return mem->prev_priority;
415 }
416
417 void mem_cgroup_note_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
418 {
419         if (priority < mem->prev_priority)
420                 mem->prev_priority = priority;
421 }
422
423 void mem_cgroup_record_reclaim_priority(struct mem_cgroup *mem, int priority)
424 {
425         mem->prev_priority = priority;
426 }
427
428 /*
429  * Calculate # of pages to be scanned in this priority/zone.
430  * See also vmscan.c
431  *
432  * priority starts from "DEF_PRIORITY" and decremented in each loop.
433  * (see include/linux/mmzone.h)
434  */
435
436 long mem_cgroup_calc_reclaim_active(struct mem_cgroup *mem,
437                                    struct zone *zone, int priority)
438 {
439         long nr_active;
440         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
441         int zid = zone_idx(zone);
442         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
443
444         nr_active = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
445         return (nr_active >> priority);
446 }
447
448 long mem_cgroup_calc_reclaim_inactive(struct mem_cgroup *mem,
449                                         struct zone *zone, int priority)
450 {
451         long nr_inactive;
452         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
453         int zid = zone_idx(zone);
454         struct mem_cgroup_per_zone *mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, nid, zid);
455
456         nr_inactive = MEM_CGROUP_ZSTAT(mz, MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
457         return (nr_inactive >> priority);
458 }
459
460 unsigned long mem_cgroup_isolate_pages(unsigned long nr_to_scan,
461                                         struct list_head *dst,
462                                         unsigned long *scanned, int order,
463                                         int mode, struct zone *z,
464                                         struct mem_cgroup *mem_cont,
465                                         int active)
466 {
467         unsigned long nr_taken = 0;
468         struct page *page;
469         unsigned long scan;
470         LIST_HEAD(pc_list);
471         struct list_head *src;
472         struct page_cgroup *pc, *tmp;
473         int nid = z->zone_pgdat->node_id;
474         int zid = zone_idx(z);
475         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
476
477         BUG_ON(!mem_cont);
478         mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem_cont, nid, zid);
479         if (active)
480                 src = &mz->active_list;
481         else
482                 src = &mz->inactive_list;
483
484
485         spin_lock(&mz->lru_lock);
486         scan = 0;
487         list_for_each_entry_safe_reverse(pc, tmp, src, lru) {
488                 if (scan >= nr_to_scan)
489                         break;
490                 page = pc->page;
491
492                 if (unlikely(!PageLRU(page)))
493                         continue;
494
495                 if (PageActive(page) && !active) {
496                         __mem_cgroup_move_lists(pc, true);
497                         continue;
498                 }
499                 if (!PageActive(page) && active) {
500                         __mem_cgroup_move_lists(pc, false);
501                         continue;
502                 }
503
504                 scan++;
505                 list_move(&pc->lru, &pc_list);
506
507                 if (__isolate_lru_page(page, mode) == 0) {
508                         list_move(&page->lru, dst);
509                         nr_taken++;
510                 }
511         }
512
513         list_splice(&pc_list, src);
514         spin_unlock(&mz->lru_lock);
515
516         *scanned = scan;
517         return nr_taken;
518 }
519
520 /*
521  * Charge the memory controller for page usage.
522  * Return
523  * 0 if the charge was successful
524  * < 0 if the cgroup is over its limit
525  */
526 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
527                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype,
528                                 struct mem_cgroup *memcg)
529 {
530         struct mem_cgroup *mem;
531         struct page_cgroup *pc;
532         unsigned long flags;
533         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
534         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
535
536         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
537                 return 0;
538
539         pc = kmem_cache_alloc(page_cgroup_cache, gfp_mask);
540         if (unlikely(pc == NULL))
541                 goto err;
542
543         /*
544          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
545          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
546          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
547          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
548          */
549         if (likely(!memcg)) {
550                 rcu_read_lock();
551                 mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
552                 /*
553                  * For every charge from the cgroup, increment reference count
554                  */
555                 css_get(&mem->css);
556                 rcu_read_unlock();
557         } else {
558                 mem = memcg;
559                 css_get(&memcg->css);
560         }
561
562         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
563                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
564                         goto out;
565
566                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
567                         continue;
568
569                 /*
570                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
571                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
572                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
573                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
574                  * current usage of the cgroup before giving up
575                  */
576                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
577                         continue;
578
579                 if (!nr_retries--) {
580                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
581                         goto out;
582                 }
583         }
584
585         pc->mem_cgroup = mem;
586         pc->page = page;
587         /*
588          * If a page is accounted as a page cache, insert to inactive list.
589          * If anon, insert to active list.
590          */
591         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
592                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
593         else
594                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
595
596         lock_page_cgroup(page);
597         if (unlikely(page_get_page_cgroup(page))) {
598                 unlock_page_cgroup(page);
599                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
600                 css_put(&mem->css);
601                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
602                 goto done;
603         }
604         page_assign_page_cgroup(page, pc);
605
606         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
607         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
608         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
609         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
610
611         unlock_page_cgroup(page);
612 done:
613         return 0;
614 out:
615         css_put(&mem->css);
616         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
617 err:
618         return -ENOMEM;
619 }
620
621 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
622 {
623         /*
624          * If already mapped, we don't have to account.
625          * If page cache, page->mapping has address_space.
626          * But page->mapping may have out-of-use anon_vma pointer,
627          * detecit it by PageAnon() check. newly-mapped-anon's page->mapping
628          * is NULL.
629          */
630         if (page_mapped(page) || (page->mapping && !PageAnon(page)))
631                 return 0;
632         if (unlikely(!mm))
633                 mm = &init_mm;
634         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
635                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED, NULL);
636 }
637
638 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
639                                 gfp_t gfp_mask)
640 {
641         /*
642          * Corner case handling. This is called from add_to_page_cache()
643          * in usual. But some FS (shmem) precharges this page before calling it
644          * and call add_to_page_cache() with GFP_NOWAIT.
645          *
646          * For GFP_NOWAIT case, the page may be pre-charged before calling
647          * add_to_page_cache(). (See shmem.c) check it here and avoid to call
648          * charge twice. (It works but has to pay a bit larger cost.)
649          */
650         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT)) {
651                 struct page_cgroup *pc;
652
653                 lock_page_cgroup(page);
654                 pc = page_get_page_cgroup(page);
655                 if (pc) {
656                         VM_BUG_ON(pc->page != page);
657                         VM_BUG_ON(!pc->mem_cgroup);
658                         unlock_page_cgroup(page);
659                         return 0;
660                 }
661                 unlock_page_cgroup(page);
662         }
663
664         if (unlikely(!mm))
665                 mm = &init_mm;
666
667         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
668                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE, NULL);
669 }
670
671 /*
672  * uncharge if !page_mapped(page)
673  */
674 static void
675 __mem_cgroup_uncharge_common(struct page *page, enum charge_type ctype)
676 {
677         struct page_cgroup *pc;
678         struct mem_cgroup *mem;
679         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
680         unsigned long flags;
681
682         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
683                 return;
684
685         /*
686          * Check if our page_cgroup is valid
687          */
688         lock_page_cgroup(page);
689         pc = page_get_page_cgroup(page);
690         if (unlikely(!pc))
691                 goto unlock;
692
693         VM_BUG_ON(pc->page != page);
694
695         if ((ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED)
696             && ((pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
697                 || page_mapped(page)))
698                 goto unlock;
699
700         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
701         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
702         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
703         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
704
705         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
706         unlock_page_cgroup(page);
707
708         mem = pc->mem_cgroup;
709         res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
710         css_put(&mem->css);
711
712         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
713         return;
714 unlock:
715         unlock_page_cgroup(page);
716 }
717
718 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
719 {
720         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
721 }
722
723 void mem_cgroup_uncharge_cache_page(struct page *page)
724 {
725         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
726         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
727 }
728
729 /*
730  * Before starting migration, account against new page.
731  */
732 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page, struct page *newpage)
733 {
734         struct page_cgroup *pc;
735         struct mem_cgroup *mem = NULL;
736         enum charge_type ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED;
737         int ret = 0;
738
739         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
740                 return 0;
741
742         lock_page_cgroup(page);
743         pc = page_get_page_cgroup(page);
744         if (pc) {
745                 mem = pc->mem_cgroup;
746                 css_get(&mem->css);
747                 if (pc->flags & PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE)
748                         ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
749         }
750         unlock_page_cgroup(page);
751         if (mem) {
752                 ret = mem_cgroup_charge_common(newpage, NULL, GFP_KERNEL,
753                         ctype, mem);
754                 css_put(&mem->css);
755         }
756         return ret;
757 }
758
759 /* remove redundant charge if migration failed*/
760 void mem_cgroup_end_migration(struct page *newpage)
761 {
762         /*
763          * At success, page->mapping is not NULL.
764          * special rollback care is necessary when
765          * 1. at migration failure. (newpage->mapping is cleared in this case)
766          * 2. the newpage was moved but not remapped again because the task
767          *    exits and the newpage is obsolete. In this case, the new page
768          *    may be a swapcache. So, we just call mem_cgroup_uncharge_page()
769          *    always for avoiding mess. The  page_cgroup will be removed if
770          *    unnecessary. File cache pages is still on radix-tree. Don't
771          *    care it.
772          */
773         if (!newpage->mapping)
774                 __mem_cgroup_uncharge_common(newpage,
775                                          MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
776         else if (PageAnon(newpage))
777                 mem_cgroup_uncharge_page(newpage);
778 }
779
780 /*
781  * A call to try to shrink memory usage under specified resource controller.
782  * This is typically used for page reclaiming for shmem for reducing side
783  * effect of page allocation from shmem, which is used by some mem_cgroup.
784  */
785 int mem_cgroup_shrink_usage(struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
786 {
787         struct mem_cgroup *mem;
788         int progress = 0;
789         int retry = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
790
791         rcu_read_lock();
792         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
793         css_get(&mem->css);
794         rcu_read_unlock();
795
796         do {
797                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask);
798         } while (!progress && --retry);
799
800         css_put(&mem->css);
801         if (!retry)
802                 return -ENOMEM;
803         return 0;
804 }
805
806 /*
807  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
808  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
809  */
810 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
811 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
812                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
813                             int active)
814 {
815         struct page_cgroup *pc;
816         struct page *page;
817         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
818         unsigned long flags;
819         struct list_head *list;
820
821         if (active)
822                 list = &mz->active_list;
823         else
824                 list = &mz->inactive_list;
825
826         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
827         while (!list_empty(list)) {
828                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
829                 page = pc->page;
830                 get_page(page);
831                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
832                 /*
833                  * Check if this page is on LRU. !LRU page can be found
834                  * if it's under page migration.
835                  */
836                 if (PageLRU(page)) {
837                         __mem_cgroup_uncharge_common(page,
838                                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_FORCE);
839                         put_page(page);
840                         if (--count <= 0) {
841                                 count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
842                                 cond_resched();
843                         }
844                 } else
845                         cond_resched();
846                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
847         }
848         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
849 }
850
851 /*
852  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
853  * This enables deleting this mem_cgroup.
854  */
855 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
856 {
857         int ret = -EBUSY;
858         int node, zid;
859
860         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
861                 return 0;
862
863         css_get(&mem->css);
864         /*
865          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
866          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
867          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
868          */
869         while (mem->res.usage > 0) {
870                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
871                         goto out;
872                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
873                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
874                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
875                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
876                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
877                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
878                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
879                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
880                         }
881         }
882         ret = 0;
883 out:
884         css_put(&mem->css);
885         return ret;
886 }
887
888 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
889 {
890         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
891                                     cft->private);
892 }
893
894 static int mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
895                             const char *buffer)
896 {
897         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
898                                  cft->private, buffer,
899                                  res_counter_memparse_write_strategy);
900 }
901
902 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
903 {
904         struct mem_cgroup *mem;
905
906         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
907         switch (event) {
908         case RES_MAX_USAGE:
909                 res_counter_reset_max(&mem->res);
910                 break;
911         case RES_FAILCNT:
912                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
913                 break;
914         }
915         return 0;
916 }
917
918 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
919 {
920         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
921 }
922
923 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
924         const char *msg;
925         u64 unit;
926 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
927         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
928         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
929         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT] = {"pgpgin", 1, },
930         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT] = {"pgpgout", 1, },
931 };
932
933 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
934                                  struct cgroup_map_cb *cb)
935 {
936         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
937         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
938         int i;
939
940         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
941                 s64 val;
942
943                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
944                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
945                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
946         }
947         /* showing # of active pages */
948         {
949                 unsigned long active, inactive;
950
951                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
952                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
953                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
954                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
955                 cb->fill(cb, "active", (active) * PAGE_SIZE);
956                 cb->fill(cb, "inactive", (inactive) * PAGE_SIZE);
957         }
958         return 0;
959 }
960
961 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
962         {
963                 .name = "usage_in_bytes",
964                 .private = RES_USAGE,
965                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
966         },
967         {
968                 .name = "max_usage_in_bytes",
969                 .private = RES_MAX_USAGE,
970                 .trigger = mem_cgroup_reset,
971                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
972         },
973         {
974                 .name = "limit_in_bytes",
975                 .private = RES_LIMIT,
976                 .write_string = mem_cgroup_write,
977                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
978         },
979         {
980                 .name = "failcnt",
981                 .private = RES_FAILCNT,
982                 .trigger = mem_cgroup_reset,
983                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
984         },
985         {
986                 .name = "force_empty",
987                 .trigger = mem_force_empty_write,
988         },
989         {
990                 .name = "stat",
991                 .read_map = mem_control_stat_show,
992         },
993 };
994
995 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
996 {
997         struct mem_cgroup_per_node *pn;
998         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
999         int zone, tmp = node;
1000         /*
1001          * This routine is called against possible nodes.
1002          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
1003          *
1004          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
1005          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
1006          *       function.
1007          */
1008         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
1009                 tmp = -1;
1010         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
1011         if (!pn)
1012                 return 1;
1013
1014         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
1015         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
1016
1017         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
1018                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
1019                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
1020                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
1021                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
1022         }
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
1027 {
1028         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
1029 }
1030
1031 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
1032 {
1033         struct mem_cgroup *mem;
1034
1035         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1036                 mem = kmalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
1037         else
1038                 mem = vmalloc(sizeof(*mem));
1039
1040         if (mem)
1041                 memset(mem, 0, sizeof(*mem));
1042         return mem;
1043 }
1044
1045 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *mem)
1046 {
1047         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1048                 kfree(mem);
1049         else
1050                 vfree(mem);
1051 }
1052
1053
1054 static struct cgroup_subsys_state *
1055 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1056 {
1057         struct mem_cgroup *mem;
1058         int node;
1059
1060         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1061                 mem = &init_mem_cgroup;
1062                 page_cgroup_cache = KMEM_CACHE(page_cgroup, SLAB_PANIC);
1063         } else {
1064                 mem = mem_cgroup_alloc();
1065                 if (!mem)
1066                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1067         }
1068
1069         res_counter_init(&mem->res);
1070
1071         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1072                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1073                         goto free_out;
1074
1075         return &mem->css;
1076 free_out:
1077         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1078                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1079         if (cont->parent != NULL)
1080                 mem_cgroup_free(mem);
1081         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1082 }
1083
1084 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1085                                         struct cgroup *cont)
1086 {
1087         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1088         mem_cgroup_force_empty(mem);
1089 }
1090
1091 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1092                                 struct cgroup *cont)
1093 {
1094         int node;
1095         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1096
1097         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1098                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1099
1100         mem_cgroup_free(mem_cgroup_from_cont(cont));
1101 }
1102
1103 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1104                                 struct cgroup *cont)
1105 {
1106         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1107                 return 0;
1108         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1109                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1110 }
1111
1112 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1113                                 struct cgroup *cont,
1114                                 struct cgroup *old_cont,
1115                                 struct task_struct *p)
1116 {
1117         struct mm_struct *mm;
1118         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1119
1120         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1121                 return;
1122
1123         mm = get_task_mm(p);
1124         if (mm == NULL)
1125                 return;
1126
1127         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1128         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1129
1130         if (mem == old_mem)
1131                 goto out;
1132
1133         /*
1134          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1135          * in effect owned by the leader
1136          */
1137         if (!thread_group_leader(p))
1138                 goto out;
1139
1140 out:
1141         mmput(mm);
1142 }
1143
1144 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1145         .name = "memory",
1146         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1147         .create = mem_cgroup_create,
1148         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1149         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1150         .populate = mem_cgroup_populate,
1151         .attach = mem_cgroup_move_task,
1152         .early_init = 0,
1153 };