[MIPS] Declare some pci variables in header file
[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;
39 static const int MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES = 5;
40 static struct kmem_cache *page_cgroup_cache;
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 ref_cnt;                    /* cached, mapped, migrating */
170         int flags;
171 };
172 #define PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE  (0x1)   /* charged as cache */
173 #define PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE (0x2)   /* page is active in this cgroup */
174
175 static int page_cgroup_nid(struct page_cgroup *pc)
176 {
177         return page_to_nid(pc->page);
178 }
179
180 static enum zone_type page_cgroup_zid(struct page_cgroup *pc)
181 {
182         return page_zonenum(pc->page);
183 }
184
185 enum charge_type {
186         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
187         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED,
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_init(&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 {
529         struct mem_cgroup *mem;
530         struct page_cgroup *pc;
531         unsigned long flags;
532         unsigned long nr_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
533         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
534
535         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
536                 return 0;
537
538         /*
539          * Should page_cgroup's go to their own slab?
540          * One could optimize the performance of the charging routine
541          * by saving a bit in the page_flags and using it as a lock
542          * to see if the cgroup page already has a page_cgroup associated
543          * with it
544          */
545 retry:
546         lock_page_cgroup(page);
547         pc = page_get_page_cgroup(page);
548         /*
549          * The page_cgroup exists and
550          * the page has already been accounted.
551          */
552         if (pc) {
553                 VM_BUG_ON(pc->page != page);
554                 VM_BUG_ON(pc->ref_cnt <= 0);
555
556                 pc->ref_cnt++;
557                 unlock_page_cgroup(page);
558                 goto done;
559         }
560         unlock_page_cgroup(page);
561
562         pc = kmem_cache_zalloc(page_cgroup_cache, gfp_mask);
563         if (pc == NULL)
564                 goto err;
565
566         /*
567          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
568          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
569          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
570          * set, if so charge the init_mm (happens for pagecache usage).
571          */
572         if (!mm)
573                 mm = &init_mm;
574
575         rcu_read_lock();
576         mem = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
577         /*
578          * For every charge from the cgroup, increment reference count
579          */
580         css_get(&mem->css);
581         rcu_read_unlock();
582
583         while (res_counter_charge(&mem->res, PAGE_SIZE)) {
584                 if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
585                         goto out;
586
587                 if (try_to_free_mem_cgroup_pages(mem, gfp_mask))
588                         continue;
589
590                 /*
591                  * try_to_free_mem_cgroup_pages() might not give us a full
592                  * picture of reclaim. Some pages are reclaimed and might be
593                  * moved to swap cache or just unmapped from the cgroup.
594                  * Check the limit again to see if the reclaim reduced the
595                  * current usage of the cgroup before giving up
596                  */
597                 if (res_counter_check_under_limit(&mem->res))
598                         continue;
599
600                 if (!nr_retries--) {
601                         mem_cgroup_out_of_memory(mem, gfp_mask);
602                         goto out;
603                 }
604         }
605
606         pc->ref_cnt = 1;
607         pc->mem_cgroup = mem;
608         pc->page = page;
609         pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_ACTIVE;
610         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE)
611                 pc->flags = PAGE_CGROUP_FLAG_CACHE;
612
613         lock_page_cgroup(page);
614         if (page_get_page_cgroup(page)) {
615                 unlock_page_cgroup(page);
616                 /*
617                  * Another charge has been added to this page already.
618                  * We take lock_page_cgroup(page) again and read
619                  * page->cgroup, increment refcnt.... just retry is OK.
620                  */
621                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
622                 css_put(&mem->css);
623                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
624                 goto retry;
625         }
626         page_assign_page_cgroup(page, pc);
627
628         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
629         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
630         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
631         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
632
633         unlock_page_cgroup(page);
634 done:
635         return 0;
636 out:
637         css_put(&mem->css);
638         kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
639 err:
640         return -ENOMEM;
641 }
642
643 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
644 {
645         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
646                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_MAPPED);
647 }
648
649 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
650                                 gfp_t gfp_mask)
651 {
652         if (!mm)
653                 mm = &init_mm;
654         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
655                                 MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE);
656 }
657
658 /*
659  * Uncharging is always a welcome operation, we never complain, simply
660  * uncharge.
661  */
662 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
663 {
664         struct page_cgroup *pc;
665         struct mem_cgroup *mem;
666         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
667         unsigned long flags;
668
669         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
670                 return;
671
672         /*
673          * Check if our page_cgroup is valid
674          */
675         lock_page_cgroup(page);
676         pc = page_get_page_cgroup(page);
677         if (!pc)
678                 goto unlock;
679
680         VM_BUG_ON(pc->page != page);
681         VM_BUG_ON(pc->ref_cnt <= 0);
682
683         if (--(pc->ref_cnt) == 0) {
684                 mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
685                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
686                 __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
687                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
688
689                 page_assign_page_cgroup(page, NULL);
690                 unlock_page_cgroup(page);
691
692                 mem = pc->mem_cgroup;
693                 res_counter_uncharge(&mem->res, PAGE_SIZE);
694                 css_put(&mem->css);
695
696                 kmem_cache_free(page_cgroup_cache, pc);
697                 return;
698         }
699
700 unlock:
701         unlock_page_cgroup(page);
702 }
703
704 /*
705  * Returns non-zero if a page (under migration) has valid page_cgroup member.
706  * Refcnt of page_cgroup is incremented.
707  */
708 int mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page)
709 {
710         struct page_cgroup *pc;
711
712         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
713                 return 0;
714
715         lock_page_cgroup(page);
716         pc = page_get_page_cgroup(page);
717         if (pc)
718                 pc->ref_cnt++;
719         unlock_page_cgroup(page);
720         return pc != NULL;
721 }
722
723 void mem_cgroup_end_migration(struct page *page)
724 {
725         mem_cgroup_uncharge_page(page);
726 }
727
728 /*
729  * We know both *page* and *newpage* are now not-on-LRU and PG_locked.
730  * And no race with uncharge() routines because page_cgroup for *page*
731  * has extra one reference by mem_cgroup_prepare_migration.
732  */
733 void mem_cgroup_page_migration(struct page *page, struct page *newpage)
734 {
735         struct page_cgroup *pc;
736         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
737         unsigned long flags;
738
739         lock_page_cgroup(page);
740         pc = page_get_page_cgroup(page);
741         if (!pc) {
742                 unlock_page_cgroup(page);
743                 return;
744         }
745
746         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
747         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
748         __mem_cgroup_remove_list(mz, pc);
749         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
750
751         page_assign_page_cgroup(page, NULL);
752         unlock_page_cgroup(page);
753
754         pc->page = newpage;
755         lock_page_cgroup(newpage);
756         page_assign_page_cgroup(newpage, pc);
757
758         mz = page_cgroup_zoneinfo(pc);
759         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
760         __mem_cgroup_add_list(mz, pc);
761         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
762
763         unlock_page_cgroup(newpage);
764 }
765
766 /*
767  * This routine traverse page_cgroup in given list and drop them all.
768  * This routine ignores page_cgroup->ref_cnt.
769  * *And* this routine doesn't reclaim page itself, just removes page_cgroup.
770  */
771 #define FORCE_UNCHARGE_BATCH    (128)
772 static void mem_cgroup_force_empty_list(struct mem_cgroup *mem,
773                             struct mem_cgroup_per_zone *mz,
774                             int active)
775 {
776         struct page_cgroup *pc;
777         struct page *page;
778         int count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
779         unsigned long flags;
780         struct list_head *list;
781
782         if (active)
783                 list = &mz->active_list;
784         else
785                 list = &mz->inactive_list;
786
787         spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
788         while (!list_empty(list)) {
789                 pc = list_entry(list->prev, struct page_cgroup, lru);
790                 page = pc->page;
791                 get_page(page);
792                 spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
793                 mem_cgroup_uncharge_page(page);
794                 put_page(page);
795                 if (--count <= 0) {
796                         count = FORCE_UNCHARGE_BATCH;
797                         cond_resched();
798                 }
799                 spin_lock_irqsave(&mz->lru_lock, flags);
800         }
801         spin_unlock_irqrestore(&mz->lru_lock, flags);
802 }
803
804 /*
805  * make mem_cgroup's charge to be 0 if there is no task.
806  * This enables deleting this mem_cgroup.
807  */
808 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *mem)
809 {
810         int ret = -EBUSY;
811         int node, zid;
812
813         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
814                 return 0;
815
816         css_get(&mem->css);
817         /*
818          * page reclaim code (kswapd etc..) will move pages between
819          * active_list <-> inactive_list while we don't take a lock.
820          * So, we have to do loop here until all lists are empty.
821          */
822         while (mem->res.usage > 0) {
823                 if (atomic_read(&mem->css.cgroup->count) > 0)
824                         goto out;
825                 for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
826                         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
827                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz;
828                                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(mem, node, zid);
829                                 /* drop all page_cgroup in active_list */
830                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 1);
831                                 /* drop all page_cgroup in inactive_list */
832                                 mem_cgroup_force_empty_list(mem, mz, 0);
833                         }
834         }
835         ret = 0;
836 out:
837         css_put(&mem->css);
838         return ret;
839 }
840
841 static int mem_cgroup_write_strategy(char *buf, unsigned long long *tmp)
842 {
843         *tmp = memparse(buf, &buf);
844         if (*buf != '\0')
845                 return -EINVAL;
846
847         /*
848          * Round up the value to the closest page size
849          */
850         *tmp = ((*tmp + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
851         return 0;
852 }
853
854 static u64 mem_cgroup_read(struct cgroup *cont, struct cftype *cft)
855 {
856         return res_counter_read_u64(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
857                                     cft->private);
858 }
859
860 static ssize_t mem_cgroup_write(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
861                                 struct file *file, const char __user *userbuf,
862                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
863 {
864         return res_counter_write(&mem_cgroup_from_cont(cont)->res,
865                                 cft->private, userbuf, nbytes, ppos,
866                                 mem_cgroup_write_strategy);
867 }
868
869 static int mem_cgroup_reset(struct cgroup *cont, unsigned int event)
870 {
871         struct mem_cgroup *mem;
872
873         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
874         switch (event) {
875         case RES_MAX_USAGE:
876                 res_counter_reset_max(&mem->res);
877                 break;
878         case RES_FAILCNT:
879                 res_counter_reset_failcnt(&mem->res);
880                 break;
881         }
882         return 0;
883 }
884
885 static int mem_force_empty_write(struct cgroup *cont, unsigned int event)
886 {
887         return mem_cgroup_force_empty(mem_cgroup_from_cont(cont));
888 }
889
890 static const struct mem_cgroup_stat_desc {
891         const char *msg;
892         u64 unit;
893 } mem_cgroup_stat_desc[] = {
894         [MEM_CGROUP_STAT_CACHE] = { "cache", PAGE_SIZE, },
895         [MEM_CGROUP_STAT_RSS] = { "rss", PAGE_SIZE, },
896         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGIN_COUNT] = {"pgpgin", 1, },
897         [MEM_CGROUP_STAT_PGPGOUT_COUNT] = {"pgpgout", 1, },
898 };
899
900 static int mem_control_stat_show(struct cgroup *cont, struct cftype *cft,
901                                  struct cgroup_map_cb *cb)
902 {
903         struct mem_cgroup *mem_cont = mem_cgroup_from_cont(cont);
904         struct mem_cgroup_stat *stat = &mem_cont->stat;
905         int i;
906
907         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(stat->cpustat[0].count); i++) {
908                 s64 val;
909
910                 val = mem_cgroup_read_stat(stat, i);
911                 val *= mem_cgroup_stat_desc[i].unit;
912                 cb->fill(cb, mem_cgroup_stat_desc[i].msg, val);
913         }
914         /* showing # of active pages */
915         {
916                 unsigned long active, inactive;
917
918                 inactive = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
919                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_INACTIVE);
920                 active = mem_cgroup_get_all_zonestat(mem_cont,
921                                                 MEM_CGROUP_ZSTAT_ACTIVE);
922                 cb->fill(cb, "active", (active) * PAGE_SIZE);
923                 cb->fill(cb, "inactive", (inactive) * PAGE_SIZE);
924         }
925         return 0;
926 }
927
928 static struct cftype mem_cgroup_files[] = {
929         {
930                 .name = "usage_in_bytes",
931                 .private = RES_USAGE,
932                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
933         },
934         {
935                 .name = "max_usage_in_bytes",
936                 .private = RES_MAX_USAGE,
937                 .trigger = mem_cgroup_reset,
938                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
939         },
940         {
941                 .name = "limit_in_bytes",
942                 .private = RES_LIMIT,
943                 .write = mem_cgroup_write,
944                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
945         },
946         {
947                 .name = "failcnt",
948                 .private = RES_FAILCNT,
949                 .trigger = mem_cgroup_reset,
950                 .read_u64 = mem_cgroup_read,
951         },
952         {
953                 .name = "force_empty",
954                 .trigger = mem_force_empty_write,
955         },
956         {
957                 .name = "stat",
958                 .read_map = mem_control_stat_show,
959         },
960 };
961
962 static int alloc_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
963 {
964         struct mem_cgroup_per_node *pn;
965         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
966         int zone, tmp = node;
967         /*
968          * This routine is called against possible nodes.
969          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
970          *
971          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
972          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
973          *       function.
974          */
975         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
976                 tmp = -1;
977         pn = kmalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
978         if (!pn)
979                 return 1;
980
981         mem->info.nodeinfo[node] = pn;
982         memset(pn, 0, sizeof(*pn));
983
984         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
985                 mz = &pn->zoneinfo[zone];
986                 INIT_LIST_HEAD(&mz->active_list);
987                 INIT_LIST_HEAD(&mz->inactive_list);
988                 spin_lock_init(&mz->lru_lock);
989         }
990         return 0;
991 }
992
993 static void free_mem_cgroup_per_zone_info(struct mem_cgroup *mem, int node)
994 {
995         kfree(mem->info.nodeinfo[node]);
996 }
997
998 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
999 {
1000         struct mem_cgroup *mem;
1001
1002         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1003                 mem = kmalloc(sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
1004         else
1005                 mem = vmalloc(sizeof(*mem));
1006
1007         if (mem)
1008                 memset(mem, 0, sizeof(*mem));
1009         return mem;
1010 }
1011
1012 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *mem)
1013 {
1014         if (sizeof(*mem) < PAGE_SIZE)
1015                 kfree(mem);
1016         else
1017                 vfree(mem);
1018 }
1019
1020
1021 static struct cgroup_subsys_state *
1022 mem_cgroup_create(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cont)
1023 {
1024         struct mem_cgroup *mem;
1025         int node;
1026
1027         if (unlikely((cont->parent) == NULL)) {
1028                 mem = &init_mem_cgroup;
1029                 page_cgroup_cache = KMEM_CACHE(page_cgroup, SLAB_PANIC);
1030         } else {
1031                 mem = mem_cgroup_alloc();
1032                 if (!mem)
1033                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1034         }
1035
1036         res_counter_init(&mem->res);
1037
1038         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1039                 if (alloc_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node))
1040                         goto free_out;
1041
1042         return &mem->css;
1043 free_out:
1044         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1045                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1046         if (cont->parent != NULL)
1047                 mem_cgroup_free(mem);
1048         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1049 }
1050
1051 static void mem_cgroup_pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1052                                         struct cgroup *cont)
1053 {
1054         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1055         mem_cgroup_force_empty(mem);
1056 }
1057
1058 static void mem_cgroup_destroy(struct cgroup_subsys *ss,
1059                                 struct cgroup *cont)
1060 {
1061         int node;
1062         struct mem_cgroup *mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1063
1064         for_each_node_state(node, N_POSSIBLE)
1065                 free_mem_cgroup_per_zone_info(mem, node);
1066
1067         mem_cgroup_free(mem_cgroup_from_cont(cont));
1068 }
1069
1070 static int mem_cgroup_populate(struct cgroup_subsys *ss,
1071                                 struct cgroup *cont)
1072 {
1073         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1074                 return 0;
1075         return cgroup_add_files(cont, ss, mem_cgroup_files,
1076                                         ARRAY_SIZE(mem_cgroup_files));
1077 }
1078
1079 static void mem_cgroup_move_task(struct cgroup_subsys *ss,
1080                                 struct cgroup *cont,
1081                                 struct cgroup *old_cont,
1082                                 struct task_struct *p)
1083 {
1084         struct mm_struct *mm;
1085         struct mem_cgroup *mem, *old_mem;
1086
1087         if (mem_cgroup_subsys.disabled)
1088                 return;
1089
1090         mm = get_task_mm(p);
1091         if (mm == NULL)
1092                 return;
1093
1094         mem = mem_cgroup_from_cont(cont);
1095         old_mem = mem_cgroup_from_cont(old_cont);
1096
1097         if (mem == old_mem)
1098                 goto out;
1099
1100         /*
1101          * Only thread group leaders are allowed to migrate, the mm_struct is
1102          * in effect owned by the leader
1103          */
1104         if (!thread_group_leader(p))
1105                 goto out;
1106
1107 out:
1108         mmput(mm);
1109 }
1110
1111 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys = {
1112         .name = "memory",
1113         .subsys_id = mem_cgroup_subsys_id,
1114         .create = mem_cgroup_create,
1115         .pre_destroy = mem_cgroup_pre_destroy,
1116         .destroy = mem_cgroup_destroy,
1117         .populate = mem_cgroup_populate,
1118         .attach = mem_cgroup_move_task,
1119         .early_init = 0,
1120 };