]> git.openfabrics.org - ~shefty/rdma-dev.git/blob - mm/memcontrol.c
memcg: reclaim when more than one page needed
[~shefty/rdma-dev.git] / 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  * Memory thresholds
10  * Copyright (C) 2009 Nokia Corporation
11  * Author: Kirill A. Shutemov
12  *
13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
14  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
15  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
16  * (at your option) any later version.
17  *
18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
21  * GNU General Public License for more details.
22  */
23
24 #include <linux/res_counter.h>
25 #include <linux/memcontrol.h>
26 #include <linux/cgroup.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/hugetlb.h>
29 #include <linux/pagemap.h>
30 #include <linux/smp.h>
31 #include <linux/page-flags.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/bit_spinlock.h>
34 #include <linux/rcupdate.h>
35 #include <linux/limits.h>
36 #include <linux/export.h>
37 #include <linux/mutex.h>
38 #include <linux/rbtree.h>
39 #include <linux/slab.h>
40 #include <linux/swap.h>
41 #include <linux/swapops.h>
42 #include <linux/spinlock.h>
43 #include <linux/eventfd.h>
44 #include <linux/sort.h>
45 #include <linux/fs.h>
46 #include <linux/seq_file.h>
47 #include <linux/vmalloc.h>
48 #include <linux/mm_inline.h>
49 #include <linux/page_cgroup.h>
50 #include <linux/cpu.h>
51 #include <linux/oom.h>
52 #include "internal.h"
53 #include <net/sock.h>
54 #include <net/ip.h>
55 #include <net/tcp_memcontrol.h>
56
57 #include <asm/uaccess.h>
58
59 #include <trace/events/vmscan.h>
60
61 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys __read_mostly;
62 EXPORT_SYMBOL(mem_cgroup_subsys);
63
64 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES      5
65 static struct mem_cgroup *root_mem_cgroup __read_mostly;
66
67 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
68 /* Turned on only when memory cgroup is enabled && really_do_swap_account = 1 */
69 int do_swap_account __read_mostly;
70
71 /* for remember boot option*/
72 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP_ENABLED
73 static int really_do_swap_account __initdata = 1;
74 #else
75 static int really_do_swap_account __initdata = 0;
76 #endif
77
78 #else
79 #define do_swap_account         0
80 #endif
81
82
83 /*
84  * Statistics for memory cgroup.
85  */
86 enum mem_cgroup_stat_index {
87         /*
88          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
89          */
90         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
91         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as anon rss */
92         MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED,  /* # of pages charged as file rss */
93         MEM_CGROUP_STAT_SWAP, /* # of pages, swapped out */
94         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
95 };
96
97 static const char * const mem_cgroup_stat_names[] = {
98         "cache",
99         "rss",
100         "mapped_file",
101         "swap",
102 };
103
104 enum mem_cgroup_events_index {
105         MEM_CGROUP_EVENTS_PGPGIN,       /* # of pages paged in */
106         MEM_CGROUP_EVENTS_PGPGOUT,      /* # of pages paged out */
107         MEM_CGROUP_EVENTS_PGFAULT,      /* # of page-faults */
108         MEM_CGROUP_EVENTS_PGMAJFAULT,   /* # of major page-faults */
109         MEM_CGROUP_EVENTS_NSTATS,
110 };
111
112 static const char * const mem_cgroup_events_names[] = {
113         "pgpgin",
114         "pgpgout",
115         "pgfault",
116         "pgmajfault",
117 };
118
119 /*
120  * Per memcg event counter is incremented at every pagein/pageout. With THP,
121  * it will be incremated by the number of pages. This counter is used for
122  * for trigger some periodic events. This is straightforward and better
123  * than using jiffies etc. to handle periodic memcg event.
124  */
125 enum mem_cgroup_events_target {
126         MEM_CGROUP_TARGET_THRESH,
127         MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT,
128         MEM_CGROUP_TARGET_NUMAINFO,
129         MEM_CGROUP_NTARGETS,
130 };
131 #define THRESHOLDS_EVENTS_TARGET 128
132 #define SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET 1024
133 #define NUMAINFO_EVENTS_TARGET  1024
134
135 struct mem_cgroup_stat_cpu {
136         long count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
137         unsigned long events[MEM_CGROUP_EVENTS_NSTATS];
138         unsigned long nr_page_events;
139         unsigned long targets[MEM_CGROUP_NTARGETS];
140 };
141
142 struct mem_cgroup_reclaim_iter {
143         /* css_id of the last scanned hierarchy member */
144         int position;
145         /* scan generation, increased every round-trip */
146         unsigned int generation;
147 };
148
149 /*
150  * per-zone information in memory controller.
151  */
152 struct mem_cgroup_per_zone {
153         struct lruvec           lruvec;
154         unsigned long           lru_size[NR_LRU_LISTS];
155
156         struct mem_cgroup_reclaim_iter reclaim_iter[DEF_PRIORITY + 1];
157
158         struct rb_node          tree_node;      /* RB tree node */
159         unsigned long long      usage_in_excess;/* Set to the value by which */
160                                                 /* the soft limit is exceeded*/
161         bool                    on_tree;
162         struct mem_cgroup       *memcg;         /* Back pointer, we cannot */
163                                                 /* use container_of        */
164 };
165
166 struct mem_cgroup_per_node {
167         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
168 };
169
170 struct mem_cgroup_lru_info {
171         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
172 };
173
174 /*
175  * Cgroups above their limits are maintained in a RB-Tree, independent of
176  * their hierarchy representation
177  */
178
179 struct mem_cgroup_tree_per_zone {
180         struct rb_root rb_root;
181         spinlock_t lock;
182 };
183
184 struct mem_cgroup_tree_per_node {
185         struct mem_cgroup_tree_per_zone rb_tree_per_zone[MAX_NR_ZONES];
186 };
187
188 struct mem_cgroup_tree {
189         struct mem_cgroup_tree_per_node *rb_tree_per_node[MAX_NUMNODES];
190 };
191
192 static struct mem_cgroup_tree soft_limit_tree __read_mostly;
193
194 struct mem_cgroup_threshold {
195         struct eventfd_ctx *eventfd;
196         u64 threshold;
197 };
198
199 /* For threshold */
200 struct mem_cgroup_threshold_ary {
201         /* An array index points to threshold just below or equal to usage. */
202         int current_threshold;
203         /* Size of entries[] */
204         unsigned int size;
205         /* Array of thresholds */
206         struct mem_cgroup_threshold entries[0];
207 };
208
209 struct mem_cgroup_thresholds {
210         /* Primary thresholds array */
211         struct mem_cgroup_threshold_ary *primary;
212         /*
213          * Spare threshold array.
214          * This is needed to make mem_cgroup_unregister_event() "never fail".
215          * It must be able to store at least primary->size - 1 entries.
216          */
217         struct mem_cgroup_threshold_ary *spare;
218 };
219
220 /* for OOM */
221 struct mem_cgroup_eventfd_list {
222         struct list_head list;
223         struct eventfd_ctx *eventfd;
224 };
225
226 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg);
227 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg);
228
229 /*
230  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
231  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
232  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
233  * to help the administrator determine what knobs to tune.
234  *
235  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
236  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
237  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
238  * a feature that will be implemented much later in the future.
239  */
240 struct mem_cgroup {
241         struct cgroup_subsys_state css;
242         /*
243          * the counter to account for memory usage
244          */
245         struct res_counter res;
246
247         union {
248                 /*
249                  * the counter to account for mem+swap usage.
250                  */
251                 struct res_counter memsw;
252
253                 /*
254                  * rcu_freeing is used only when freeing struct mem_cgroup,
255                  * so put it into a union to avoid wasting more memory.
256                  * It must be disjoint from the css field.  It could be
257                  * in a union with the res field, but res plays a much
258                  * larger part in mem_cgroup life than memsw, and might
259                  * be of interest, even at time of free, when debugging.
260                  * So share rcu_head with the less interesting memsw.
261                  */
262                 struct rcu_head rcu_freeing;
263                 /*
264                  * We also need some space for a worker in deferred freeing.
265                  * By the time we call it, rcu_freeing is no longer in use.
266                  */
267                 struct work_struct work_freeing;
268         };
269
270         /*
271          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
272          * per zone LRU lists.
273          */
274         struct mem_cgroup_lru_info info;
275         int last_scanned_node;
276 #if MAX_NUMNODES > 1
277         nodemask_t      scan_nodes;
278         atomic_t        numainfo_events;
279         atomic_t        numainfo_updating;
280 #endif
281         /*
282          * Should the accounting and control be hierarchical, per subtree?
283          */
284         bool use_hierarchy;
285
286         bool            oom_lock;
287         atomic_t        under_oom;
288
289         atomic_t        refcnt;
290
291         int     swappiness;
292         /* OOM-Killer disable */
293         int             oom_kill_disable;
294
295         /* set when res.limit == memsw.limit */
296         bool            memsw_is_minimum;
297
298         /* protect arrays of thresholds */
299         struct mutex thresholds_lock;
300
301         /* thresholds for memory usage. RCU-protected */
302         struct mem_cgroup_thresholds thresholds;
303
304         /* thresholds for mem+swap usage. RCU-protected */
305         struct mem_cgroup_thresholds memsw_thresholds;
306
307         /* For oom notifier event fd */
308         struct list_head oom_notify;
309
310         /*
311          * Should we move charges of a task when a task is moved into this
312          * mem_cgroup ? And what type of charges should we move ?
313          */
314         unsigned long   move_charge_at_immigrate;
315         /*
316          * set > 0 if pages under this cgroup are moving to other cgroup.
317          */
318         atomic_t        moving_account;
319         /* taken only while moving_account > 0 */
320         spinlock_t      move_lock;
321         /*
322          * percpu counter.
323          */
324         struct mem_cgroup_stat_cpu __percpu *stat;
325         /*
326          * used when a cpu is offlined or other synchronizations
327          * See mem_cgroup_read_stat().
328          */
329         struct mem_cgroup_stat_cpu nocpu_base;
330         spinlock_t pcp_counter_lock;
331
332 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) && defined(CONFIG_INET)
333         struct tcp_memcontrol tcp_mem;
334 #endif
335 };
336
337 /* Stuffs for move charges at task migration. */
338 /*
339  * Types of charges to be moved. "move_charge_at_immitgrate" is treated as a
340  * left-shifted bitmap of these types.
341  */
342 enum move_type {
343         MOVE_CHARGE_TYPE_ANON,  /* private anonymous page and swap of it */
344         MOVE_CHARGE_TYPE_FILE,  /* file page(including tmpfs) and swap of it */
345         NR_MOVE_TYPE,
346 };
347
348 /* "mc" and its members are protected by cgroup_mutex */
349 static struct move_charge_struct {
350         spinlock_t        lock; /* for from, to */
351         struct mem_cgroup *from;
352         struct mem_cgroup *to;
353         unsigned long precharge;
354         unsigned long moved_charge;
355         unsigned long moved_swap;
356         struct task_struct *moving_task;        /* a task moving charges */
357         wait_queue_head_t waitq;                /* a waitq for other context */
358 } mc = {
359         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mc.lock),
360         .waitq = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(mc.waitq),
361 };
362
363 static bool move_anon(void)
364 {
365         return test_bit(MOVE_CHARGE_TYPE_ANON,
366                                         &mc.to->move_charge_at_immigrate);
367 }
368
369 static bool move_file(void)
370 {
371         return test_bit(MOVE_CHARGE_TYPE_FILE,
372                                         &mc.to->move_charge_at_immigrate);
373 }
374
375 /*
376  * Maximum loops in mem_cgroup_hierarchical_reclaim(), used for soft
377  * limit reclaim to prevent infinite loops, if they ever occur.
378  */
379 #define MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS            100
380 #define MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS 2
381
382 enum charge_type {
383         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
384         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON,
385         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SWAPOUT, /* for accounting swapcache */
386         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_DROP,    /* a page was unused swap cache */
387         NR_CHARGE_TYPE,
388 };
389
390 /* for encoding cft->private value on file */
391 #define _MEM                    (0)
392 #define _MEMSWAP                (1)
393 #define _OOM_TYPE               (2)
394 #define MEMFILE_PRIVATE(x, val) ((x) << 16 | (val))
395 #define MEMFILE_TYPE(val)       ((val) >> 16 & 0xffff)
396 #define MEMFILE_ATTR(val)       ((val) & 0xffff)
397 /* Used for OOM nofiier */
398 #define OOM_CONTROL             (0)
399
400 /*
401  * Reclaim flags for mem_cgroup_hierarchical_reclaim
402  */
403 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_NOSWAP_BIT   0x0
404 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_NOSWAP       (1 << MEM_CGROUP_RECLAIM_NOSWAP_BIT)
405 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_SHRINK_BIT   0x1
406 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_SHRINK       (1 << MEM_CGROUP_RECLAIM_SHRINK_BIT)
407
408 static void mem_cgroup_get(struct mem_cgroup *memcg);
409 static void mem_cgroup_put(struct mem_cgroup *memcg);
410
411 static inline
412 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_css(struct cgroup_subsys_state *s)
413 {
414         return container_of(s, struct mem_cgroup, css);
415 }
416
417 static inline bool mem_cgroup_is_root(struct mem_cgroup *memcg)
418 {
419         return (memcg == root_mem_cgroup);
420 }
421
422 /* Writing them here to avoid exposing memcg's inner layout */
423 #if defined(CONFIG_INET) && defined(CONFIG_MEMCG_KMEM)
424
425 void sock_update_memcg(struct sock *sk)
426 {
427         if (mem_cgroup_sockets_enabled) {
428                 struct mem_cgroup *memcg;
429                 struct cg_proto *cg_proto;
430
431                 BUG_ON(!sk->sk_prot->proto_cgroup);
432
433                 /* Socket cloning can throw us here with sk_cgrp already
434                  * filled. It won't however, necessarily happen from
435                  * process context. So the test for root memcg given
436                  * the current task's memcg won't help us in this case.
437                  *
438                  * Respecting the original socket's memcg is a better
439                  * decision in this case.
440                  */
441                 if (sk->sk_cgrp) {
442                         BUG_ON(mem_cgroup_is_root(sk->sk_cgrp->memcg));
443                         mem_cgroup_get(sk->sk_cgrp->memcg);
444                         return;
445                 }
446
447                 rcu_read_lock();
448                 memcg = mem_cgroup_from_task(current);
449                 cg_proto = sk->sk_prot->proto_cgroup(memcg);
450                 if (!mem_cgroup_is_root(memcg) && memcg_proto_active(cg_proto)) {
451                         mem_cgroup_get(memcg);
452                         sk->sk_cgrp = cg_proto;
453                 }
454                 rcu_read_unlock();
455         }
456 }
457 EXPORT_SYMBOL(sock_update_memcg);
458
459 void sock_release_memcg(struct sock *sk)
460 {
461         if (mem_cgroup_sockets_enabled && sk->sk_cgrp) {
462                 struct mem_cgroup *memcg;
463                 WARN_ON(!sk->sk_cgrp->memcg);
464                 memcg = sk->sk_cgrp->memcg;
465                 mem_cgroup_put(memcg);
466         }
467 }
468
469 struct cg_proto *tcp_proto_cgroup(struct mem_cgroup *memcg)
470 {
471         if (!memcg || mem_cgroup_is_root(memcg))
472                 return NULL;
473
474         return &memcg->tcp_mem.cg_proto;
475 }
476 EXPORT_SYMBOL(tcp_proto_cgroup);
477
478 static void disarm_sock_keys(struct mem_cgroup *memcg)
479 {
480         if (!memcg_proto_activated(&memcg->tcp_mem.cg_proto))
481                 return;
482         static_key_slow_dec(&memcg_socket_limit_enabled);
483 }
484 #else
485 static void disarm_sock_keys(struct mem_cgroup *memcg)
486 {
487 }
488 #endif
489
490 static void drain_all_stock_async(struct mem_cgroup *memcg);
491
492 static struct mem_cgroup_per_zone *
493 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int zid)
494 {
495         return &memcg->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
496 }
497
498 struct cgroup_subsys_state *mem_cgroup_css(struct mem_cgroup *memcg)
499 {
500         return &memcg->css;
501 }
502
503 static struct mem_cgroup_per_zone *
504 page_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
505 {
506         int nid = page_to_nid(page);
507         int zid = page_zonenum(page);
508
509         return mem_cgroup_zoneinfo(memcg, nid, zid);
510 }
511
512 static struct mem_cgroup_tree_per_zone *
513 soft_limit_tree_node_zone(int nid, int zid)
514 {
515         return &soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid]->rb_tree_per_zone[zid];
516 }
517
518 static struct mem_cgroup_tree_per_zone *
519 soft_limit_tree_from_page(struct page *page)
520 {
521         int nid = page_to_nid(page);
522         int zid = page_zonenum(page);
523
524         return &soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid]->rb_tree_per_zone[zid];
525 }
526
527 static void
528 __mem_cgroup_insert_exceeded(struct mem_cgroup *memcg,
529                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz,
530                                 struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz,
531                                 unsigned long long new_usage_in_excess)
532 {
533         struct rb_node **p = &mctz->rb_root.rb_node;
534         struct rb_node *parent = NULL;
535         struct mem_cgroup_per_zone *mz_node;
536
537         if (mz->on_tree)
538                 return;
539
540         mz->usage_in_excess = new_usage_in_excess;
541         if (!mz->usage_in_excess)
542                 return;
543         while (*p) {
544                 parent = *p;
545                 mz_node = rb_entry(parent, struct mem_cgroup_per_zone,
546                                         tree_node);
547                 if (mz->usage_in_excess < mz_node->usage_in_excess)
548                         p = &(*p)->rb_left;
549                 /*
550                  * We can't avoid mem cgroups that are over their soft
551                  * limit by the same amount
552                  */
553                 else if (mz->usage_in_excess >= mz_node->usage_in_excess)
554                         p = &(*p)->rb_right;
555         }
556         rb_link_node(&mz->tree_node, parent, p);
557         rb_insert_color(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
558         mz->on_tree = true;
559 }
560
561 static void
562 __mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup *memcg,
563                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz,
564                                 struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz)
565 {
566         if (!mz->on_tree)
567                 return;
568         rb_erase(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
569         mz->on_tree = false;
570 }
571
572 static void
573 mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup *memcg,
574                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz,
575                                 struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz)
576 {
577         spin_lock(&mctz->lock);
578         __mem_cgroup_remove_exceeded(memcg, mz, mctz);
579         spin_unlock(&mctz->lock);
580 }
581
582
583 static void mem_cgroup_update_tree(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
584 {
585         unsigned long long excess;
586         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
587         struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz;
588         int nid = page_to_nid(page);
589         int zid = page_zonenum(page);
590         mctz = soft_limit_tree_from_page(page);
591
592         /*
593          * Necessary to update all ancestors when hierarchy is used.
594          * because their event counter is not touched.
595          */
596         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
597                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(memcg, nid, zid);
598                 excess = res_counter_soft_limit_excess(&memcg->res);
599                 /*
600                  * We have to update the tree if mz is on RB-tree or
601                  * mem is over its softlimit.
602                  */
603                 if (excess || mz->on_tree) {
604                         spin_lock(&mctz->lock);
605                         /* if on-tree, remove it */
606                         if (mz->on_tree)
607                                 __mem_cgroup_remove_exceeded(memcg, mz, mctz);
608                         /*
609                          * Insert again. mz->usage_in_excess will be updated.
610                          * If excess is 0, no tree ops.
611                          */
612                         __mem_cgroup_insert_exceeded(memcg, mz, mctz, excess);
613                         spin_unlock(&mctz->lock);
614                 }
615         }
616 }
617
618 static void mem_cgroup_remove_from_trees(struct mem_cgroup *memcg)
619 {
620         int node, zone;
621         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
622         struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz;
623
624         for_each_node(node) {
625                 for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
626                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(memcg, node, zone);
627                         mctz = soft_limit_tree_node_zone(node, zone);
628                         mem_cgroup_remove_exceeded(memcg, mz, mctz);
629                 }
630         }
631 }
632
633 static struct mem_cgroup_per_zone *
634 __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz)
635 {
636         struct rb_node *rightmost = NULL;
637         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
638
639 retry:
640         mz = NULL;
641         rightmost = rb_last(&mctz->rb_root);
642         if (!rightmost)
643                 goto done;              /* Nothing to reclaim from */
644
645         mz = rb_entry(rightmost, struct mem_cgroup_per_zone, tree_node);
646         /*
647          * Remove the node now but someone else can add it back,
648          * we will to add it back at the end of reclaim to its correct
649          * position in the tree.
650          */
651         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz->memcg, mz, mctz);
652         if (!res_counter_soft_limit_excess(&mz->memcg->res) ||
653                 !css_tryget(&mz->memcg->css))
654                 goto retry;
655 done:
656         return mz;
657 }
658
659 static struct mem_cgroup_per_zone *
660 mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz)
661 {
662         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
663
664         spin_lock(&mctz->lock);
665         mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
666         spin_unlock(&mctz->lock);
667         return mz;
668 }
669
670 /*
671  * Implementation Note: reading percpu statistics for memcg.
672  *
673  * Both of vmstat[] and percpu_counter has threshold and do periodic
674  * synchronization to implement "quick" read. There are trade-off between
675  * reading cost and precision of value. Then, we may have a chance to implement
676  * a periodic synchronizion of counter in memcg's counter.
677  *
678  * But this _read() function is used for user interface now. The user accounts
679  * memory usage by memory cgroup and he _always_ requires exact value because
680  * he accounts memory. Even if we provide quick-and-fuzzy read, we always
681  * have to visit all online cpus and make sum. So, for now, unnecessary
682  * synchronization is not implemented. (just implemented for cpu hotplug)
683  *
684  * If there are kernel internal actions which can make use of some not-exact
685  * value, and reading all cpu value can be performance bottleneck in some
686  * common workload, threashold and synchonization as vmstat[] should be
687  * implemented.
688  */
689 static long mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup *memcg,
690                                  enum mem_cgroup_stat_index idx)
691 {
692         long val = 0;
693         int cpu;
694
695         get_online_cpus();
696         for_each_online_cpu(cpu)
697                 val += per_cpu(memcg->stat->count[idx], cpu);
698 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
699         spin_lock(&memcg->pcp_counter_lock);
700         val += memcg->nocpu_base.count[idx];
701         spin_unlock(&memcg->pcp_counter_lock);
702 #endif
703         put_online_cpus();
704         return val;
705 }
706
707 static void mem_cgroup_swap_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
708                                          bool charge)
709 {
710         int val = (charge) ? 1 : -1;
711         this_cpu_add(memcg->stat->count[MEM_CGROUP_STAT_SWAP], val);
712 }
713
714 static unsigned long mem_cgroup_read_events(struct mem_cgroup *memcg,
715                                             enum mem_cgroup_events_index idx)
716 {
717         unsigned long val = 0;
718         int cpu;
719
720         for_each_online_cpu(cpu)
721                 val += per_cpu(memcg->stat->events[idx], cpu);
722 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
723         spin_lock(&memcg->pcp_counter_lock);
724         val += memcg->nocpu_base.events[idx];
725         spin_unlock(&memcg->pcp_counter_lock);
726 #endif
727         return val;
728 }
729
730 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
731                                          bool anon, int nr_pages)
732 {
733         preempt_disable();
734
735         /*
736          * Here, RSS means 'mapped anon' and anon's SwapCache. Shmem/tmpfs is
737          * counted as CACHE even if it's on ANON LRU.
738          */
739         if (anon)
740                 __this_cpu_add(memcg->stat->count[MEM_CGROUP_STAT_RSS],
741                                 nr_pages);
742         else
743                 __this_cpu_add(memcg->stat->count[MEM_CGROUP_STAT_CACHE],
744                                 nr_pages);
745
746         /* pagein of a big page is an event. So, ignore page size */
747         if (nr_pages > 0)
748                 __this_cpu_inc(memcg->stat->events[MEM_CGROUP_EVENTS_PGPGIN]);
749         else {
750                 __this_cpu_inc(memcg->stat->events[MEM_CGROUP_EVENTS_PGPGOUT]);
751                 nr_pages = -nr_pages; /* for event */
752         }
753
754         __this_cpu_add(memcg->stat->nr_page_events, nr_pages);
755
756         preempt_enable();
757 }
758
759 unsigned long
760 mem_cgroup_get_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
761 {
762         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
763
764         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_zone, lruvec);
765         return mz->lru_size[lru];
766 }
767
768 static unsigned long
769 mem_cgroup_zone_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int zid,
770                         unsigned int lru_mask)
771 {
772         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
773         enum lru_list lru;
774         unsigned long ret = 0;
775
776         mz = mem_cgroup_zoneinfo(memcg, nid, zid);
777
778         for_each_lru(lru) {
779                 if (BIT(lru) & lru_mask)
780                         ret += mz->lru_size[lru];
781         }
782         return ret;
783 }
784
785 static unsigned long
786 mem_cgroup_node_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
787                         int nid, unsigned int lru_mask)
788 {
789         u64 total = 0;
790         int zid;
791
792         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++)
793                 total += mem_cgroup_zone_nr_lru_pages(memcg,
794                                                 nid, zid, lru_mask);
795
796         return total;
797 }
798
799 static unsigned long mem_cgroup_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
800                         unsigned int lru_mask)
801 {
802         int nid;
803         u64 total = 0;
804
805         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
806                 total += mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid, lru_mask);
807         return total;
808 }
809
810 static bool mem_cgroup_event_ratelimit(struct mem_cgroup *memcg,
811                                        enum mem_cgroup_events_target target)
812 {
813         unsigned long val, next;
814
815         val = __this_cpu_read(memcg->stat->nr_page_events);
816         next = __this_cpu_read(memcg->stat->targets[target]);
817         /* from time_after() in jiffies.h */
818         if ((long)next - (long)val < 0) {
819                 switch (target) {
820                 case MEM_CGROUP_TARGET_THRESH:
821                         next = val + THRESHOLDS_EVENTS_TARGET;
822                         break;
823                 case MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT:
824                         next = val + SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET;
825                         break;
826                 case MEM_CGROUP_TARGET_NUMAINFO:
827                         next = val + NUMAINFO_EVENTS_TARGET;
828                         break;
829                 default:
830                         break;
831                 }
832                 __this_cpu_write(memcg->stat->targets[target], next);
833                 return true;
834         }
835         return false;
836 }
837
838 /*
839  * Check events in order.
840  *
841  */
842 static void memcg_check_events(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
843 {
844         preempt_disable();
845         /* threshold event is triggered in finer grain than soft limit */
846         if (unlikely(mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
847                                                 MEM_CGROUP_TARGET_THRESH))) {
848                 bool do_softlimit;
849                 bool do_numainfo __maybe_unused;
850
851                 do_softlimit = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
852                                                 MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT);
853 #if MAX_NUMNODES > 1
854                 do_numainfo = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
855                                                 MEM_CGROUP_TARGET_NUMAINFO);
856 #endif
857                 preempt_enable();
858
859                 mem_cgroup_threshold(memcg);
860                 if (unlikely(do_softlimit))
861                         mem_cgroup_update_tree(memcg, page);
862 #if MAX_NUMNODES > 1
863                 if (unlikely(do_numainfo))
864                         atomic_inc(&memcg->numainfo_events);
865 #endif
866         } else
867                 preempt_enable();
868 }
869
870 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
871 {
872         return mem_cgroup_from_css(
873                 cgroup_subsys_state(cont, mem_cgroup_subsys_id));
874 }
875
876 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
877 {
878         /*
879          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
880          * if it races with swapoff, page migration, etc.
881          * So this can be called with p == NULL.
882          */
883         if (unlikely(!p))
884                 return NULL;
885
886         return mem_cgroup_from_css(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id));
887 }
888
889 struct mem_cgroup *try_get_mem_cgroup_from_mm(struct mm_struct *mm)
890 {
891         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
892
893         if (!mm)
894                 return NULL;
895         /*
896          * Because we have no locks, mm->owner's may be being moved to other
897          * cgroup. We use css_tryget() here even if this looks
898          * pessimistic (rather than adding locks here).
899          */
900         rcu_read_lock();
901         do {
902                 memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
903                 if (unlikely(!memcg))
904                         break;
905         } while (!css_tryget(&memcg->css));
906         rcu_read_unlock();
907         return memcg;
908 }
909
910 /**
911  * mem_cgroup_iter - iterate over memory cgroup hierarchy
912  * @root: hierarchy root
913  * @prev: previously returned memcg, NULL on first invocation
914  * @reclaim: cookie for shared reclaim walks, NULL for full walks
915  *
916  * Returns references to children of the hierarchy below @root, or
917  * @root itself, or %NULL after a full round-trip.
918  *
919  * Caller must pass the return value in @prev on subsequent
920  * invocations for reference counting, or use mem_cgroup_iter_break()
921  * to cancel a hierarchy walk before the round-trip is complete.
922  *
923  * Reclaimers can specify a zone and a priority level in @reclaim to
924  * divide up the memcgs in the hierarchy among all concurrent
925  * reclaimers operating on the same zone and priority.
926  */
927 struct mem_cgroup *mem_cgroup_iter(struct mem_cgroup *root,
928                                    struct mem_cgroup *prev,
929                                    struct mem_cgroup_reclaim_cookie *reclaim)
930 {
931         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
932         int id = 0;
933
934         if (mem_cgroup_disabled())
935                 return NULL;
936
937         if (!root)
938                 root = root_mem_cgroup;
939
940         if (prev && !reclaim)
941                 id = css_id(&prev->css);
942
943         if (prev && prev != root)
944                 css_put(&prev->css);
945
946         if (!root->use_hierarchy && root != root_mem_cgroup) {
947                 if (prev)
948                         return NULL;
949                 return root;
950         }
951
952         while (!memcg) {
953                 struct mem_cgroup_reclaim_iter *uninitialized_var(iter);
954                 struct cgroup_subsys_state *css;
955
956                 if (reclaim) {
957                         int nid = zone_to_nid(reclaim->zone);
958                         int zid = zone_idx(reclaim->zone);
959                         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
960
961                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(root, nid, zid);
962                         iter = &mz->reclaim_iter[reclaim->priority];
963                         if (prev && reclaim->generation != iter->generation)
964                                 return NULL;
965                         id = iter->position;
966                 }
967
968                 rcu_read_lock();
969                 css = css_get_next(&mem_cgroup_subsys, id + 1, &root->css, &id);
970                 if (css) {
971                         if (css == &root->css || css_tryget(css))
972                                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
973                 } else
974                         id = 0;
975                 rcu_read_unlock();
976
977                 if (reclaim) {
978                         iter->position = id;
979                         if (!css)
980                                 iter->generation++;
981                         else if (!prev && memcg)
982                                 reclaim->generation = iter->generation;
983                 }
984
985                 if (prev && !css)
986                         return NULL;
987         }
988         return memcg;
989 }
990
991 /**
992  * mem_cgroup_iter_break - abort a hierarchy walk prematurely
993  * @root: hierarchy root
994  * @prev: last visited hierarchy member as returned by mem_cgroup_iter()
995  */
996 void mem_cgroup_iter_break(struct mem_cgroup *root,
997                            struct mem_cgroup *prev)
998 {
999         if (!root)
1000                 root = root_mem_cgroup;
1001         if (prev && prev != root)
1002                 css_put(&prev->css);
1003 }
1004
1005 /*
1006  * Iteration constructs for visiting all cgroups (under a tree).  If
1007  * loops are exited prematurely (break), mem_cgroup_iter_break() must
1008  * be used for reference counting.
1009  */
1010 #define for_each_mem_cgroup_tree(iter, root)            \
1011         for (iter = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);  \
1012              iter != NULL;                              \
1013              iter = mem_cgroup_iter(root, iter, NULL))
1014
1015 #define for_each_mem_cgroup(iter)                       \
1016         for (iter = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);  \
1017              iter != NULL;                              \
1018              iter = mem_cgroup_iter(NULL, iter, NULL))
1019
1020 void __mem_cgroup_count_vm_event(struct mm_struct *mm, enum vm_event_item idx)
1021 {
1022         struct mem_cgroup *memcg;
1023
1024         rcu_read_lock();
1025         memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
1026         if (unlikely(!memcg))
1027                 goto out;
1028
1029         switch (idx) {
1030         case PGFAULT:
1031                 this_cpu_inc(memcg->stat->events[MEM_CGROUP_EVENTS_PGFAULT]);
1032                 break;
1033         case PGMAJFAULT:
1034                 this_cpu_inc(memcg->stat->events[MEM_CGROUP_EVENTS_PGMAJFAULT]);
1035                 break;
1036         default:
1037                 BUG();
1038         }
1039 out:
1040         rcu_read_unlock();
1041 }
1042 EXPORT_SYMBOL(__mem_cgroup_count_vm_event);
1043
1044 /**
1045  * mem_cgroup_zone_lruvec - get the lru list vector for a zone and memcg
1046  * @zone: zone of the wanted lruvec
1047  * @memcg: memcg of the wanted lruvec
1048  *
1049  * Returns the lru list vector holding pages for the given @zone and
1050  * @mem.  This can be the global zone lruvec, if the memory controller
1051  * is disabled.
1052  */
1053 struct lruvec *mem_cgroup_zone_lruvec(struct zone *zone,
1054                                       struct mem_cgroup *memcg)
1055 {
1056         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1057         struct lruvec *lruvec;
1058
1059         if (mem_cgroup_disabled()) {
1060                 lruvec = &zone->lruvec;
1061                 goto out;
1062         }
1063
1064         mz = mem_cgroup_zoneinfo(memcg, zone_to_nid(zone), zone_idx(zone));
1065         lruvec = &mz->lruvec;
1066 out:
1067         /*
1068          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1069          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1070          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1071          */
1072         if (unlikely(lruvec->zone != zone))
1073                 lruvec->zone = zone;
1074         return lruvec;
1075 }
1076
1077 /*
1078  * Following LRU functions are allowed to be used without PCG_LOCK.
1079  * Operations are called by routine of global LRU independently from memcg.
1080  * What we have to take care of here is validness of pc->mem_cgroup.
1081  *
1082  * Changes to pc->mem_cgroup happens when
1083  * 1. charge
1084  * 2. moving account
1085  * In typical case, "charge" is done before add-to-lru. Exception is SwapCache.
1086  * It is added to LRU before charge.
1087  * If PCG_USED bit is not set, page_cgroup is not added to this private LRU.
1088  * When moving account, the page is not on LRU. It's isolated.
1089  */
1090
1091 /**
1092  * mem_cgroup_page_lruvec - return lruvec for adding an lru page
1093  * @page: the page
1094  * @zone: zone of the page
1095  */
1096 struct lruvec *mem_cgroup_page_lruvec(struct page *page, struct zone *zone)
1097 {
1098         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1099         struct mem_cgroup *memcg;
1100         struct page_cgroup *pc;
1101         struct lruvec *lruvec;
1102
1103         if (mem_cgroup_disabled()) {
1104                 lruvec = &zone->lruvec;
1105                 goto out;
1106         }
1107
1108         pc = lookup_page_cgroup(page);
1109         memcg = pc->mem_cgroup;
1110
1111         /*
1112          * Surreptitiously switch any uncharged offlist page to root:
1113          * an uncharged page off lru does nothing to secure
1114          * its former mem_cgroup from sudden removal.
1115          *
1116          * Our caller holds lru_lock, and PageCgroupUsed is updated
1117          * under page_cgroup lock: between them, they make all uses
1118          * of pc->mem_cgroup safe.
1119          */
1120         if (!PageLRU(page) && !PageCgroupUsed(pc) && memcg != root_mem_cgroup)
1121                 pc->mem_cgroup = memcg = root_mem_cgroup;
1122
1123         mz = page_cgroup_zoneinfo(memcg, page);
1124         lruvec = &mz->lruvec;
1125 out:
1126         /*
1127          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1128          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1129          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1130          */
1131         if (unlikely(lruvec->zone != zone))
1132                 lruvec->zone = zone;
1133         return lruvec;
1134 }
1135
1136 /**
1137  * mem_cgroup_update_lru_size - account for adding or removing an lru page
1138  * @lruvec: mem_cgroup per zone lru vector
1139  * @lru: index of lru list the page is sitting on
1140  * @nr_pages: positive when adding or negative when removing
1141  *
1142  * This function must be called when a page is added to or removed from an
1143  * lru list.
1144  */
1145 void mem_cgroup_update_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
1146                                 int nr_pages)
1147 {
1148         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1149         unsigned long *lru_size;
1150
1151         if (mem_cgroup_disabled())
1152                 return;
1153
1154         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_zone, lruvec);
1155         lru_size = mz->lru_size + lru;
1156         *lru_size += nr_pages;
1157         VM_BUG_ON((long)(*lru_size) < 0);
1158 }
1159
1160 /*
1161  * Checks whether given mem is same or in the root_mem_cgroup's
1162  * hierarchy subtree
1163  */
1164 bool __mem_cgroup_same_or_subtree(const struct mem_cgroup *root_memcg,
1165                                   struct mem_cgroup *memcg)
1166 {
1167         if (root_memcg == memcg)
1168                 return true;
1169         if (!root_memcg->use_hierarchy || !memcg)
1170                 return false;
1171         return css_is_ancestor(&memcg->css, &root_memcg->css);
1172 }
1173
1174 static bool mem_cgroup_same_or_subtree(const struct mem_cgroup *root_memcg,
1175                                        struct mem_cgroup *memcg)
1176 {
1177         bool ret;
1178
1179         rcu_read_lock();
1180         ret = __mem_cgroup_same_or_subtree(root_memcg, memcg);
1181         rcu_read_unlock();
1182         return ret;
1183 }
1184
1185 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *memcg)
1186 {
1187         int ret;
1188         struct mem_cgroup *curr = NULL;
1189         struct task_struct *p;
1190
1191         p = find_lock_task_mm(task);
1192         if (p) {
1193                 curr = try_get_mem_cgroup_from_mm(p->mm);
1194                 task_unlock(p);
1195         } else {
1196                 /*
1197                  * All threads may have already detached their mm's, but the oom
1198                  * killer still needs to detect if they have already been oom
1199                  * killed to prevent needlessly killing additional tasks.
1200                  */
1201                 task_lock(task);
1202                 curr = mem_cgroup_from_task(task);
1203                 if (curr)
1204                         css_get(&curr->css);
1205                 task_unlock(task);
1206         }
1207         if (!curr)
1208                 return 0;
1209         /*
1210          * We should check use_hierarchy of "memcg" not "curr". Because checking
1211          * use_hierarchy of "curr" here make this function true if hierarchy is
1212          * enabled in "curr" and "curr" is a child of "memcg" in *cgroup*
1213          * hierarchy(even if use_hierarchy is disabled in "memcg").
1214          */
1215         ret = mem_cgroup_same_or_subtree(memcg, curr);
1216         css_put(&curr->css);
1217         return ret;
1218 }
1219
1220 int mem_cgroup_inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1221 {
1222         unsigned long inactive_ratio;
1223         unsigned long inactive;
1224         unsigned long active;
1225         unsigned long gb;
1226
1227         inactive = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
1228         active = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON);
1229
1230         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
1231         if (gb)
1232                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
1233         else
1234                 inactive_ratio = 1;
1235
1236         return inactive * inactive_ratio < active;
1237 }
1238
1239 int mem_cgroup_inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1240 {
1241         unsigned long active;
1242         unsigned long inactive;
1243
1244         inactive = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1245         active = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1246
1247         return (active > inactive);
1248 }
1249
1250 #define mem_cgroup_from_res_counter(counter, member)    \
1251         container_of(counter, struct mem_cgroup, member)
1252
1253 /**
1254  * mem_cgroup_margin - calculate chargeable space of a memory cgroup
1255  * @memcg: the memory cgroup
1256  *
1257  * Returns the maximum amount of memory @mem can be charged with, in
1258  * pages.
1259  */
1260 static unsigned long mem_cgroup_margin(struct mem_cgroup *memcg)
1261 {
1262         unsigned long long margin;
1263
1264         margin = res_counter_margin(&memcg->res);
1265         if (do_swap_account)
1266                 margin = min(margin, res_counter_margin(&memcg->memsw));
1267         return margin >> PAGE_SHIFT;
1268 }
1269
1270 int mem_cgroup_swappiness(struct mem_cgroup *memcg)
1271 {
1272         struct cgroup *cgrp = memcg->css.cgroup;
1273
1274         /* root ? */
1275         if (cgrp->parent == NULL)
1276                 return vm_swappiness;
1277
1278         return memcg->swappiness;
1279 }
1280
1281 /*
1282  * memcg->moving_account is used for checking possibility that some thread is
1283  * calling move_account(). When a thread on CPU-A starts moving pages under
1284  * a memcg, other threads should check memcg->moving_account under
1285  * rcu_read_lock(), like this:
1286  *
1287  *         CPU-A                                    CPU-B
1288  *                                              rcu_read_lock()
1289  *         memcg->moving_account+1              if (memcg->mocing_account)
1290  *                                                   take heavy locks.
1291  *         synchronize_rcu()                    update something.
1292  *                                              rcu_read_unlock()
1293  *         start move here.
1294  */
1295
1296 /* for quick checking without looking up memcg */
1297 atomic_t memcg_moving __read_mostly;
1298
1299 static void mem_cgroup_start_move(struct mem_cgroup *memcg)
1300 {
1301         atomic_inc(&memcg_moving);
1302         atomic_inc(&memcg->moving_account);
1303         synchronize_rcu();
1304 }
1305
1306 static void mem_cgroup_end_move(struct mem_cgroup *memcg)
1307 {
1308         /*
1309          * Now, mem_cgroup_clear_mc() may call this function with NULL.
1310          * We check NULL in callee rather than caller.
1311          */
1312         if (memcg) {
1313                 atomic_dec(&memcg_moving);
1314                 atomic_dec(&memcg->moving_account);
1315         }
1316 }
1317
1318 /*
1319  * 2 routines for checking "mem" is under move_account() or not.
1320  *
1321  * mem_cgroup_stolen() -  checking whether a cgroup is mc.from or not. This
1322  *                        is used for avoiding races in accounting.  If true,
1323  *                        pc->mem_cgroup may be overwritten.
1324  *
1325  * mem_cgroup_under_move() - checking a cgroup is mc.from or mc.to or
1326  *                        under hierarchy of moving cgroups. This is for
1327  *                        waiting at hith-memory prressure caused by "move".
1328  */
1329
1330 static bool mem_cgroup_stolen(struct mem_cgroup *memcg)
1331 {
1332         VM_BUG_ON(!rcu_read_lock_held());
1333         return atomic_read(&memcg->moving_account) > 0;
1334 }
1335
1336 static bool mem_cgroup_under_move(struct mem_cgroup *memcg)
1337 {
1338         struct mem_cgroup *from;
1339         struct mem_cgroup *to;
1340         bool ret = false;
1341         /*
1342          * Unlike task_move routines, we access mc.to, mc.from not under
1343          * mutual exclusion by cgroup_mutex. Here, we take spinlock instead.
1344          */
1345         spin_lock(&mc.lock);
1346         from = mc.from;
1347         to = mc.to;
1348         if (!from)
1349                 goto unlock;
1350
1351         ret = mem_cgroup_same_or_subtree(memcg, from)
1352                 || mem_cgroup_same_or_subtree(memcg, to);
1353 unlock:
1354         spin_unlock(&mc.lock);
1355         return ret;
1356 }
1357
1358 static bool mem_cgroup_wait_acct_move(struct mem_cgroup *memcg)
1359 {
1360         if (mc.moving_task && current != mc.moving_task) {
1361                 if (mem_cgroup_under_move(memcg)) {
1362                         DEFINE_WAIT(wait);
1363                         prepare_to_wait(&mc.waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
1364                         /* moving charge context might have finished. */
1365                         if (mc.moving_task)
1366                                 schedule();
1367                         finish_wait(&mc.waitq, &wait);
1368                         return true;
1369                 }
1370         }
1371         return false;
1372 }
1373
1374 /*
1375  * Take this lock when
1376  * - a code tries to modify page's memcg while it's USED.
1377  * - a code tries to modify page state accounting in a memcg.
1378  * see mem_cgroup_stolen(), too.
1379  */
1380 static void move_lock_mem_cgroup(struct mem_cgroup *memcg,
1381                                   unsigned long *flags)
1382 {
1383         spin_lock_irqsave(&memcg->move_lock, *flags);
1384 }
1385
1386 static void move_unlock_mem_cgroup(struct mem_cgroup *memcg,
1387                                 unsigned long *flags)
1388 {
1389         spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, *flags);
1390 }
1391
1392 /**
1393  * mem_cgroup_print_oom_info: Called from OOM with tasklist_lock held in read mode.
1394  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1395  * @p: Task that is going to be killed
1396  *
1397  * NOTE: @memcg and @p's mem_cgroup can be different when hierarchy is
1398  * enabled
1399  */
1400 void mem_cgroup_print_oom_info(struct mem_cgroup *memcg, struct task_struct *p)
1401 {
1402         struct cgroup *task_cgrp;
1403         struct cgroup *mem_cgrp;
1404         /*
1405          * Need a buffer in BSS, can't rely on allocations. The code relies
1406          * on the assumption that OOM is serialized for memory controller.
1407          * If this assumption is broken, revisit this code.
1408          */
1409         static char memcg_name[PATH_MAX];
1410         int ret;
1411
1412         if (!memcg || !p)
1413                 return;
1414
1415         rcu_read_lock();
1416
1417         mem_cgrp = memcg->css.cgroup;
1418         task_cgrp = task_cgroup(p, mem_cgroup_subsys_id);
1419
1420         ret = cgroup_path(task_cgrp, memcg_name, PATH_MAX);
1421         if (ret < 0) {
1422                 /*
1423                  * Unfortunately, we are unable to convert to a useful name
1424                  * But we'll still print out the usage information
1425                  */
1426                 rcu_read_unlock();
1427                 goto done;
1428         }
1429         rcu_read_unlock();
1430
1431         printk(KERN_INFO "Task in %s killed", memcg_name);
1432
1433         rcu_read_lock();
1434         ret = cgroup_path(mem_cgrp, memcg_name, PATH_MAX);
1435         if (ret < 0) {
1436                 rcu_read_unlock();
1437                 goto done;
1438         }
1439         rcu_read_unlock();
1440
1441         /*
1442          * Continues from above, so we don't need an KERN_ level
1443          */
1444         printk(KERN_CONT " as a result of limit of %s\n", memcg_name);
1445 done:
1446
1447         printk(KERN_INFO "memory: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %llu\n",
1448                 res_counter_read_u64(&memcg->res, RES_USAGE) >> 10,
1449                 res_counter_read_u64(&memcg->res, RES_LIMIT) >> 10,
1450                 res_counter_read_u64(&memcg->res, RES_FAILCNT));
1451         printk(KERN_INFO "memory+swap: usage %llukB, limit %llukB, "
1452                 "failcnt %llu\n",
1453                 res_counter_read_u64(&memcg->memsw, RES_USAGE) >> 10,
1454                 res_counter_read_u64(&memcg->memsw, RES_LIMIT) >> 10,
1455                 res_counter_read_u64(&memcg->memsw, RES_FAILCNT));
1456 }
1457
1458 /*
1459  * This function returns the number of memcg under hierarchy tree. Returns
1460  * 1(self count) if no children.
1461  */
1462 static int mem_cgroup_count_children(struct mem_cgroup *memcg)
1463 {
1464         int num = 0;
1465         struct mem_cgroup *iter;
1466
1467         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1468                 num++;
1469         return num;
1470 }
1471
1472 /*
1473  * Return the memory (and swap, if configured) limit for a memcg.
1474  */
1475 static u64 mem_cgroup_get_limit(struct mem_cgroup *memcg)
1476 {
1477         u64 limit;
1478
1479         limit = res_counter_read_u64(&memcg->res, RES_LIMIT);
1480
1481         /*
1482          * Do not consider swap space if we cannot swap due to swappiness
1483          */
1484         if (mem_cgroup_swappiness(memcg)) {
1485                 u64 memsw;
1486
1487                 limit += total_swap_pages << PAGE_SHIFT;
1488                 memsw = res_counter_read_u64(&memcg->memsw, RES_LIMIT);
1489
1490                 /*
1491                  * If memsw is finite and limits the amount of swap space
1492                  * available to this memcg, return that limit.
1493                  */
1494                 limit = min(limit, memsw);
1495         }
1496
1497         return limit;
1498 }
1499
1500 static void mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
1501                                      int order)
1502 {
1503         struct mem_cgroup *iter;
1504         unsigned long chosen_points = 0;
1505         unsigned long totalpages;
1506         unsigned int points = 0;
1507         struct task_struct *chosen = NULL;
1508
1509         /*
1510          * If current has a pending SIGKILL, then automatically select it.  The
1511          * goal is to allow it to allocate so that it may quickly exit and free
1512          * its memory.
1513          */
1514         if (fatal_signal_pending(current)) {
1515                 set_thread_flag(TIF_MEMDIE);
1516                 return;
1517         }
1518
1519         check_panic_on_oom(CONSTRAINT_MEMCG, gfp_mask, order, NULL);
1520         totalpages = mem_cgroup_get_limit(memcg) >> PAGE_SHIFT ? : 1;
1521         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1522                 struct cgroup *cgroup = iter->css.cgroup;
1523                 struct cgroup_iter it;
1524                 struct task_struct *task;
1525
1526                 cgroup_iter_start(cgroup, &it);
1527                 while ((task = cgroup_iter_next(cgroup, &it))) {
1528                         switch (oom_scan_process_thread(task, totalpages, NULL,
1529                                                         false)) {
1530                         case OOM_SCAN_SELECT:
1531                                 if (chosen)
1532                                         put_task_struct(chosen);
1533                                 chosen = task;
1534                                 chosen_points = ULONG_MAX;
1535                                 get_task_struct(chosen);
1536                                 /* fall through */
1537                         case OOM_SCAN_CONTINUE:
1538                                 continue;
1539                         case OOM_SCAN_ABORT:
1540                                 cgroup_iter_end(cgroup, &it);
1541                                 mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1542                                 if (chosen)
1543                                         put_task_struct(chosen);
1544                                 return;
1545                         case OOM_SCAN_OK:
1546                                 break;
1547                         };
1548                         points = oom_badness(task, memcg, NULL, totalpages);
1549                         if (points > chosen_points) {
1550                                 if (chosen)
1551                                         put_task_struct(chosen);
1552                                 chosen = task;
1553                                 chosen_points = points;
1554                                 get_task_struct(chosen);
1555                         }
1556                 }
1557                 cgroup_iter_end(cgroup, &it);
1558         }
1559
1560         if (!chosen)
1561                 return;
1562         points = chosen_points * 1000 / totalpages;
1563         oom_kill_process(chosen, gfp_mask, order, points, totalpages, memcg,
1564                          NULL, "Memory cgroup out of memory");
1565 }
1566
1567 static unsigned long mem_cgroup_reclaim(struct mem_cgroup *memcg,
1568                                         gfp_t gfp_mask,
1569                                         unsigned long flags)
1570 {
1571         unsigned long total = 0;
1572         bool noswap = false;
1573         int loop;
1574
1575         if (flags & MEM_CGROUP_RECLAIM_NOSWAP)
1576                 noswap = true;
1577         if (!(flags & MEM_CGROUP_RECLAIM_SHRINK) && memcg->memsw_is_minimum)
1578                 noswap = true;
1579
1580         for (loop = 0; loop < MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS; loop++) {
1581                 if (loop)
1582                         drain_all_stock_async(memcg);
1583                 total += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, gfp_mask, noswap);
1584                 /*
1585                  * Allow limit shrinkers, which are triggered directly
1586                  * by userspace, to catch signals and stop reclaim
1587                  * after minimal progress, regardless of the margin.
1588                  */
1589                 if (total && (flags & MEM_CGROUP_RECLAIM_SHRINK))
1590                         break;
1591                 if (mem_cgroup_margin(memcg))
1592                         break;
1593                 /*
1594                  * If nothing was reclaimed after two attempts, there
1595                  * may be no reclaimable pages in this hierarchy.
1596                  */
1597                 if (loop && !total)
1598                         break;
1599         }
1600         return total;
1601 }
1602
1603 /**
1604  * test_mem_cgroup_node_reclaimable
1605  * @memcg: the target memcg
1606  * @nid: the node ID to be checked.
1607  * @noswap : specify true here if the user wants flle only information.
1608  *
1609  * This function returns whether the specified memcg contains any
1610  * reclaimable pages on a node. Returns true if there are any reclaimable
1611  * pages in the node.
1612  */
1613 static bool test_mem_cgroup_node_reclaimable(struct mem_cgroup *memcg,
1614                 int nid, bool noswap)
1615 {
1616         if (mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid, LRU_ALL_FILE))
1617                 return true;
1618         if (noswap || !total_swap_pages)
1619                 return false;
1620         if (mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid, LRU_ALL_ANON))
1621                 return true;
1622         return false;
1623
1624 }
1625 #if MAX_NUMNODES > 1
1626
1627 /*
1628  * Always updating the nodemask is not very good - even if we have an empty
1629  * list or the wrong list here, we can start from some node and traverse all
1630  * nodes based on the zonelist. So update the list loosely once per 10 secs.
1631  *
1632  */
1633 static void mem_cgroup_may_update_nodemask(struct mem_cgroup *memcg)
1634 {
1635         int nid;
1636         /*
1637          * numainfo_events > 0 means there was at least NUMAINFO_EVENTS_TARGET
1638          * pagein/pageout changes since the last update.
1639          */
1640         if (!atomic_read(&memcg->numainfo_events))
1641                 return;
1642         if (atomic_inc_return(&memcg->numainfo_updating) > 1)
1643                 return;
1644
1645         /* make a nodemask where this memcg uses memory from */
1646         memcg->scan_nodes = node_states[N_MEMORY];
1647
1648         for_each_node_mask(nid, node_states[N_MEMORY]) {
1649
1650                 if (!test_mem_cgroup_node_reclaimable(memcg, nid, false))
1651                         node_clear(nid, memcg->scan_nodes);
1652         }
1653
1654         atomic_set(&memcg->numainfo_events, 0);
1655         atomic_set(&memcg->numainfo_updating, 0);
1656 }
1657
1658 /*
1659  * Selecting a node where we start reclaim from. Because what we need is just
1660  * reducing usage counter, start from anywhere is O,K. Considering
1661  * memory reclaim from current node, there are pros. and cons.
1662  *
1663  * Freeing memory from current node means freeing memory from a node which
1664  * we'll use or we've used. So, it may make LRU bad. And if several threads
1665  * hit limits, it will see a contention on a node. But freeing from remote
1666  * node means more costs for memory reclaim because of memory latency.
1667  *
1668  * Now, we use round-robin. Better algorithm is welcomed.
1669  */
1670 int mem_cgroup_select_victim_node(struct mem_cgroup *memcg)
1671 {
1672         int node;
1673
1674         mem_cgroup_may_update_nodemask(memcg);
1675         node = memcg->last_scanned_node;
1676
1677         node = next_node(node, memcg->scan_nodes);
1678         if (node == MAX_NUMNODES)
1679                 node = first_node(memcg->scan_nodes);
1680         /*
1681          * We call this when we hit limit, not when pages are added to LRU.
1682          * No LRU may hold pages because all pages are UNEVICTABLE or
1683          * memcg is too small and all pages are not on LRU. In that case,
1684          * we use curret node.
1685          */
1686         if (unlikely(node == MAX_NUMNODES))
1687                 node = numa_node_id();
1688
1689         memcg->last_scanned_node = node;
1690         return node;
1691 }
1692
1693 /*
1694  * Check all nodes whether it contains reclaimable pages or not.
1695  * For quick scan, we make use of scan_nodes. This will allow us to skip
1696  * unused nodes. But scan_nodes is lazily updated and may not cotain
1697  * enough new information. We need to do double check.
1698  */
1699 static bool mem_cgroup_reclaimable(struct mem_cgroup *memcg, bool noswap)
1700 {
1701         int nid;
1702
1703         /*
1704          * quick check...making use of scan_node.
1705          * We can skip unused nodes.
1706          */
1707         if (!nodes_empty(memcg->scan_nodes)) {
1708                 for (nid = first_node(memcg->scan_nodes);
1709                      nid < MAX_NUMNODES;
1710                      nid = next_node(nid, memcg->scan_nodes)) {
1711
1712                         if (test_mem_cgroup_node_reclaimable(memcg, nid, noswap))
1713                                 return true;
1714                 }
1715         }
1716         /*
1717          * Check rest of nodes.
1718          */
1719         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1720                 if (node_isset(nid, memcg->scan_nodes))
1721                         continue;
1722                 if (test_mem_cgroup_node_reclaimable(memcg, nid, noswap))
1723                         return true;
1724         }
1725         return false;
1726 }
1727
1728 #else
1729 int mem_cgroup_select_victim_node(struct mem_cgroup *memcg)
1730 {
1731         return 0;
1732 }
1733
1734 static bool mem_cgroup_reclaimable(struct mem_cgroup *memcg, bool noswap)
1735 {
1736         return test_mem_cgroup_node_reclaimable(memcg, 0, noswap);
1737 }
1738 #endif
1739
1740 static int mem_cgroup_soft_reclaim(struct mem_cgroup *root_memcg,
1741                                    struct zone *zone,
1742                                    gfp_t gfp_mask,
1743                                    unsigned long *total_scanned)
1744 {
1745         struct mem_cgroup *victim = NULL;
1746         int total = 0;
1747         int loop = 0;
1748         unsigned long excess;
1749         unsigned long nr_scanned;
1750         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1751                 .zone = zone,
1752                 .priority = 0,
1753         };
1754
1755         excess = res_counter_soft_limit_excess(&root_memcg->res) >> PAGE_SHIFT;
1756
1757         while (1) {
1758                 victim = mem_cgroup_iter(root_memcg, victim, &reclaim);
1759                 if (!victim) {
1760                         loop++;
1761                         if (loop >= 2) {
1762                                 /*
1763                                  * If we have not been able to reclaim
1764                                  * anything, it might because there are
1765                                  * no reclaimable pages under this hierarchy
1766                                  */
1767                                 if (!total)
1768                                         break;
1769                                 /*
1770                                  * We want to do more targeted reclaim.
1771                                  * excess >> 2 is not to excessive so as to
1772                                  * reclaim too much, nor too less that we keep
1773                                  * coming back to reclaim from this cgroup
1774                                  */
1775                                 if (total >= (excess >> 2) ||
1776                                         (loop > MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS))
1777                                         break;
1778                         }
1779                         continue;
1780                 }
1781                 if (!mem_cgroup_reclaimable(victim, false))
1782                         continue;
1783                 total += mem_cgroup_shrink_node_zone(victim, gfp_mask, false,
1784                                                      zone, &nr_scanned);
1785                 *total_scanned += nr_scanned;
1786                 if (!res_counter_soft_limit_excess(&root_memcg->res))
1787                         break;
1788         }
1789         mem_cgroup_iter_break(root_memcg, victim);
1790         return total;
1791 }
1792
1793 /*
1794  * Check OOM-Killer is already running under our hierarchy.
1795  * If someone is running, return false.
1796  * Has to be called with memcg_oom_lock
1797  */
1798 static bool mem_cgroup_oom_lock(struct mem_cgroup *memcg)
1799 {
1800         struct mem_cgroup *iter, *failed = NULL;
1801
1802         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1803                 if (iter->oom_lock) {
1804                         /*
1805                          * this subtree of our hierarchy is already locked
1806                          * so we cannot give a lock.
1807                          */
1808                         failed = iter;
1809                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1810                         break;
1811                 } else
1812                         iter->oom_lock = true;
1813         }
1814
1815         if (!failed)
1816                 return true;
1817
1818         /*
1819          * OK, we failed to lock the whole subtree so we have to clean up
1820          * what we set up to the failing subtree
1821          */
1822         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1823                 if (iter == failed) {
1824                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1825                         break;
1826                 }
1827                 iter->oom_lock = false;
1828         }
1829         return false;
1830 }
1831
1832 /*
1833  * Has to be called with memcg_oom_lock
1834  */
1835 static int mem_cgroup_oom_unlock(struct mem_cgroup *memcg)
1836 {
1837         struct mem_cgroup *iter;
1838
1839         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1840                 iter->oom_lock = false;
1841         return 0;
1842 }
1843
1844 static void mem_cgroup_mark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1845 {
1846         struct mem_cgroup *iter;
1847
1848         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1849                 atomic_inc(&iter->under_oom);
1850 }
1851
1852 static void mem_cgroup_unmark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1853 {
1854         struct mem_cgroup *iter;
1855
1856         /*
1857          * When a new child is created while the hierarchy is under oom,
1858          * mem_cgroup_oom_lock() may not be called. We have to use
1859          * atomic_add_unless() here.
1860          */
1861         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1862                 atomic_add_unless(&iter->under_oom, -1, 0);
1863 }
1864
1865 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_oom_lock);
1866 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_oom_waitq);
1867
1868 struct oom_wait_info {
1869         struct mem_cgroup *memcg;
1870         wait_queue_t    wait;
1871 };
1872
1873 static int memcg_oom_wake_function(wait_queue_t *wait,
1874         unsigned mode, int sync, void *arg)
1875 {
1876         struct mem_cgroup *wake_memcg = (struct mem_cgroup *)arg;
1877         struct mem_cgroup *oom_wait_memcg;
1878         struct oom_wait_info *oom_wait_info;
1879
1880         oom_wait_info = container_of(wait, struct oom_wait_info, wait);
1881         oom_wait_memcg = oom_wait_info->memcg;
1882
1883         /*
1884          * Both of oom_wait_info->memcg and wake_memcg are stable under us.
1885          * Then we can use css_is_ancestor without taking care of RCU.
1886          */
1887         if (!mem_cgroup_same_or_subtree(oom_wait_memcg, wake_memcg)
1888                 && !mem_cgroup_same_or_subtree(wake_memcg, oom_wait_memcg))
1889                 return 0;
1890         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, arg);
1891 }
1892
1893 static void memcg_wakeup_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1894 {
1895         /* for filtering, pass "memcg" as argument. */
1896         __wake_up(&memcg_oom_waitq, TASK_NORMAL, 0, memcg);
1897 }
1898
1899 static void memcg_oom_recover(struct mem_cgroup *memcg)
1900 {
1901         if (memcg && atomic_read(&memcg->under_oom))
1902                 memcg_wakeup_oom(memcg);
1903 }
1904
1905 /*
1906  * try to call OOM killer. returns false if we should exit memory-reclaim loop.
1907  */
1908 static bool mem_cgroup_handle_oom(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t mask,
1909                                   int order)
1910 {
1911         struct oom_wait_info owait;
1912         bool locked, need_to_kill;
1913
1914         owait.memcg = memcg;
1915         owait.wait.flags = 0;
1916         owait.wait.func = memcg_oom_wake_function;
1917         owait.wait.private = current;
1918         INIT_LIST_HEAD(&owait.wait.task_list);
1919         need_to_kill = true;
1920         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
1921
1922         /* At first, try to OOM lock hierarchy under memcg.*/
1923         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1924         locked = mem_cgroup_oom_lock(memcg);
1925         /*
1926          * Even if signal_pending(), we can't quit charge() loop without
1927          * accounting. So, UNINTERRUPTIBLE is appropriate. But SIGKILL
1928          * under OOM is always welcomed, use TASK_KILLABLE here.
1929          */
1930         prepare_to_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait, TASK_KILLABLE);
1931         if (!locked || memcg->oom_kill_disable)
1932                 need_to_kill = false;
1933         if (locked)
1934                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
1935         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1936
1937         if (need_to_kill) {
1938                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
1939                 mem_cgroup_out_of_memory(memcg, mask, order);
1940         } else {
1941                 schedule();
1942                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
1943         }
1944         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1945         if (locked)
1946                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
1947         memcg_wakeup_oom(memcg);
1948         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1949
1950         mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1951
1952         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) || fatal_signal_pending(current))
1953                 return false;
1954         /* Give chance to dying process */
1955         schedule_timeout_uninterruptible(1);
1956         return true;
1957 }
1958
1959 /*
1960  * Currently used to update mapped file statistics, but the routine can be
1961  * generalized to update other statistics as well.
1962  *
1963  * Notes: Race condition
1964  *
1965  * We usually use page_cgroup_lock() for accessing page_cgroup member but
1966  * it tends to be costly. But considering some conditions, we doesn't need
1967  * to do so _always_.
1968  *
1969  * Considering "charge", lock_page_cgroup() is not required because all
1970  * file-stat operations happen after a page is attached to radix-tree. There
1971  * are no race with "charge".
1972  *
1973  * Considering "uncharge", we know that memcg doesn't clear pc->mem_cgroup
1974  * at "uncharge" intentionally. So, we always see valid pc->mem_cgroup even
1975  * if there are race with "uncharge". Statistics itself is properly handled
1976  * by flags.
1977  *
1978  * Considering "move", this is an only case we see a race. To make the race
1979  * small, we check mm->moving_account and detect there are possibility of race
1980  * If there is, we take a lock.
1981  */
1982
1983 void __mem_cgroup_begin_update_page_stat(struct page *page,
1984                                 bool *locked, unsigned long *flags)
1985 {
1986         struct mem_cgroup *memcg;
1987         struct page_cgroup *pc;
1988
1989         pc = lookup_page_cgroup(page);
1990 again:
1991         memcg = pc->mem_cgroup;
1992         if (unlikely(!memcg || !PageCgroupUsed(pc)))
1993                 return;
1994         /*
1995          * If this memory cgroup is not under account moving, we don't
1996          * need to take move_lock_mem_cgroup(). Because we already hold
1997          * rcu_read_lock(), any calls to move_account will be delayed until
1998          * rcu_read_unlock() if mem_cgroup_stolen() == true.
1999          */
2000         if (!mem_cgroup_stolen(memcg))
2001                 return;
2002
2003         move_lock_mem_cgroup(memcg, flags);
2004         if (memcg != pc->mem_cgroup || !PageCgroupUsed(pc)) {
2005                 move_unlock_mem_cgroup(memcg, flags);
2006                 goto again;
2007         }
2008         *locked = true;
2009 }
2010
2011 void __mem_cgroup_end_update_page_stat(struct page *page, unsigned long *flags)
2012 {
2013         struct page_cgroup *pc = lookup_page_cgroup(page);
2014
2015         /*
2016          * It's guaranteed that pc->mem_cgroup never changes while
2017          * lock is held because a routine modifies pc->mem_cgroup
2018          * should take move_lock_mem_cgroup().
2019          */
2020         move_unlock_mem_cgroup(pc->mem_cgroup, flags);
2021 }
2022
2023 void mem_cgroup_update_page_stat(struct page *page,
2024                                  enum mem_cgroup_page_stat_item idx, int val)
2025 {
2026         struct mem_cgroup *memcg;
2027         struct page_cgroup *pc = lookup_page_cgroup(page);
2028         unsigned long uninitialized_var(flags);
2029
2030         if (mem_cgroup_disabled())
2031                 return;
2032
2033         memcg = pc->mem_cgroup;
2034         if (unlikely(!memcg || !PageCgroupUsed(pc)))
2035                 return;
2036
2037         switch (idx) {
2038         case MEMCG_NR_FILE_MAPPED:
2039                 idx = MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED;
2040                 break;
2041         default:
2042                 BUG();
2043         }
2044
2045         this_cpu_add(memcg->stat->count[idx], val);
2046 }
2047
2048 /*
2049  * size of first charge trial. "32" comes from vmscan.c's magic value.
2050  * TODO: maybe necessary to use big numbers in big irons.
2051  */
2052 #define CHARGE_BATCH    32U
2053 struct memcg_stock_pcp {
2054         struct mem_cgroup *cached; /* this never be root cgroup */
2055         unsigned int nr_pages;
2056         struct work_struct work;
2057         unsigned long flags;
2058 #define FLUSHING_CACHED_CHARGE  0
2059 };
2060 static DEFINE_PER_CPU(struct memcg_stock_pcp, memcg_stock);
2061 static DEFINE_MUTEX(percpu_charge_mutex);
2062
2063 /**
2064  * consume_stock: Try to consume stocked charge on this cpu.
2065  * @memcg: memcg to consume from.
2066  * @nr_pages: how many pages to charge.
2067  *
2068  * The charges will only happen if @memcg matches the current cpu's memcg
2069  * stock, and at least @nr_pages are available in that stock.  Failure to
2070  * service an allocation will refill the stock.
2071  *
2072  * returns true if successful, false otherwise.
2073  */
2074 static bool consume_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2075 {
2076         struct memcg_stock_pcp *stock;
2077         bool ret = true;
2078
2079         if (nr_pages > CHARGE_BATCH)
2080                 return false;
2081
2082         stock = &get_cpu_var(memcg_stock);
2083         if (memcg == stock->cached && stock->nr_pages >= nr_pages)
2084                 stock->nr_pages -= nr_pages;
2085         else /* need to call res_counter_charge */
2086                 ret = false;
2087         put_cpu_var(memcg_stock);
2088         return ret;
2089 }
2090
2091 /*
2092  * Returns stocks cached in percpu to res_counter and reset cached information.
2093  */
2094 static void drain_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2095 {
2096         struct mem_cgroup *old = stock->cached;
2097
2098         if (stock->nr_pages) {
2099                 unsigned long bytes = stock->nr_pages * PAGE_SIZE;
2100
2101                 res_counter_uncharge(&old->res, bytes);
2102                 if (do_swap_account)
2103                         res_counter_uncharge(&old->memsw, bytes);
2104                 stock->nr_pages = 0;
2105         }
2106         stock->cached = NULL;
2107 }
2108
2109 /*
2110  * This must be called under preempt disabled or must be called by
2111  * a thread which is pinned to local cpu.
2112  */
2113 static void drain_local_stock(struct work_struct *dummy)
2114 {
2115         struct memcg_stock_pcp *stock = &__get_cpu_var(memcg_stock);
2116         drain_stock(stock);
2117         clear_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags);
2118 }
2119
2120 /*
2121  * Cache charges(val) which is from res_counter, to local per_cpu area.
2122  * This will be consumed by consume_stock() function, later.
2123  */
2124 static void refill_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2125 {
2126         struct memcg_stock_pcp *stock = &get_cpu_var(memcg_stock);
2127
2128         if (stock->cached != memcg) { /* reset if necessary */
2129                 drain_stock(stock);
2130                 stock->cached = memcg;
2131         }
2132         stock->nr_pages += nr_pages;
2133         put_cpu_var(memcg_stock);
2134 }
2135
2136 /*
2137  * Drains all per-CPU charge caches for given root_memcg resp. subtree
2138  * of the hierarchy under it. sync flag says whether we should block
2139  * until the work is done.
2140  */
2141 static void drain_all_stock(struct mem_cgroup *root_memcg, bool sync)
2142 {
2143         int cpu, curcpu;
2144
2145         /* Notify other cpus that system-wide "drain" is running */
2146         get_online_cpus();
2147         curcpu = get_cpu();
2148         for_each_online_cpu(cpu) {
2149                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2150                 struct mem_cgroup *memcg;
2151
2152                 memcg = stock->cached;
2153                 if (!memcg || !stock->nr_pages)
2154                         continue;
2155                 if (!mem_cgroup_same_or_subtree(root_memcg, memcg))
2156                         continue;
2157                 if (!test_and_set_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags)) {
2158                         if (cpu == curcpu)
2159                                 drain_local_stock(&stock->work);
2160                         else
2161                                 schedule_work_on(cpu, &stock->work);
2162                 }
2163         }
2164         put_cpu();
2165
2166         if (!sync)
2167                 goto out;
2168
2169         for_each_online_cpu(cpu) {
2170                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2171                 if (test_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags))
2172                         flush_work(&stock->work);
2173         }
2174 out:
2175         put_online_cpus();
2176 }
2177
2178 /*
2179  * Tries to drain stocked charges in other cpus. This function is asynchronous
2180  * and just put a work per cpu for draining localy on each cpu. Caller can
2181  * expects some charges will be back to res_counter later but cannot wait for
2182  * it.
2183  */
2184 static void drain_all_stock_async(struct mem_cgroup *root_memcg)
2185 {
2186         /*
2187          * If someone calls draining, avoid adding more kworker runs.
2188          */
2189         if (!mutex_trylock(&percpu_charge_mutex))
2190                 return;
2191         drain_all_stock(root_memcg, false);
2192         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2193 }
2194
2195 /* This is a synchronous drain interface. */
2196 static void drain_all_stock_sync(struct mem_cgroup *root_memcg)
2197 {
2198         /* called when force_empty is called */
2199         mutex_lock(&percpu_charge_mutex);
2200         drain_all_stock(root_memcg, true);
2201         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2202 }
2203
2204 /*
2205  * This function drains percpu counter value from DEAD cpu and
2206  * move it to local cpu. Note that this function can be preempted.
2207  */
2208 static void mem_cgroup_drain_pcp_counter(struct mem_cgroup *memcg, int cpu)
2209 {
2210         int i;
2211
2212         spin_lock(&memcg->pcp_counter_lock);
2213         for (i = 0; i < MEM_CGROUP_STAT_NSTATS; i++) {
2214                 long x = per_cpu(memcg->stat->count[i], cpu);
2215
2216                 per_cpu(memcg->stat->count[i], cpu) = 0;
2217                 memcg->nocpu_base.count[i] += x;
2218         }
2219         for (i = 0; i < MEM_CGROUP_EVENTS_NSTATS; i++) {
2220                 unsigned long x = per_cpu(memcg->stat->events[i], cpu);
2221
2222                 per_cpu(memcg->stat->events[i], cpu) = 0;
2223                 memcg->nocpu_base.events[i] += x;
2224         }
2225         spin_unlock(&memcg->pcp_counter_lock);
2226 }
2227
2228 static int __cpuinit memcg_cpu_hotplug_callback(struct notifier_block *nb,
2229                                         unsigned long action,
2230                                         void *hcpu)
2231 {
2232         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2233         struct memcg_stock_pcp *stock;
2234         struct mem_cgroup *iter;
2235
2236         if (action == CPU_ONLINE)
2237                 return NOTIFY_OK;
2238
2239         if (action != CPU_DEAD && action != CPU_DEAD_FROZEN)
2240                 return NOTIFY_OK;
2241
2242         for_each_mem_cgroup(iter)
2243                 mem_cgroup_drain_pcp_counter(iter, cpu);
2244
2245         stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2246         drain_stock(stock);
2247         return NOTIFY_OK;
2248 }
2249
2250
2251 /* See __mem_cgroup_try_charge() for details */
2252 enum {
2253         CHARGE_OK,              /* success */
2254         CHARGE_RETRY,           /* need to retry but retry is not bad */
2255         CHARGE_NOMEM,           /* we can't do more. return -ENOMEM */
2256         CHARGE_WOULDBLOCK,      /* GFP_WAIT wasn't set and no enough res. */
2257         CHARGE_OOM_DIE,         /* the current is killed because of OOM */
2258 };
2259
2260 static int mem_cgroup_do_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2261                                 unsigned int nr_pages, unsigned int min_pages,
2262                                 bool oom_check)
2263 {
2264         unsigned long csize = nr_pages * PAGE_SIZE;
2265         struct mem_cgroup *mem_over_limit;
2266         struct res_counter *fail_res;
2267         unsigned long flags = 0;
2268         int ret;
2269
2270         ret = res_counter_charge(&memcg->res, csize, &fail_res);
2271
2272         if (likely(!ret)) {
2273                 if (!do_swap_account)
2274                         return CHARGE_OK;
2275                 ret = res_counter_charge(&memcg->memsw, csize, &fail_res);
2276                 if (likely(!ret))
2277                         return CHARGE_OK;
2278
2279                 res_counter_uncharge(&memcg->res, csize);
2280                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_res_counter(fail_res, memsw);
2281                 flags |= MEM_CGROUP_RECLAIM_NOSWAP;
2282         } else
2283                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_res_counter(fail_res, res);
2284         /*
2285          * Never reclaim on behalf of optional batching, retry with a
2286          * single page instead.
2287          */
2288         if (nr_pages > min_pages)
2289                 return CHARGE_RETRY;
2290
2291         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2292                 return CHARGE_WOULDBLOCK;
2293
2294         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2295                 return CHARGE_NOMEM;
2296
2297         ret = mem_cgroup_reclaim(mem_over_limit, gfp_mask, flags);
2298         if (mem_cgroup_margin(mem_over_limit) >= nr_pages)
2299                 return CHARGE_RETRY;
2300         /*
2301          * Even though the limit is exceeded at this point, reclaim
2302          * may have been able to free some pages.  Retry the charge
2303          * before killing the task.
2304          *
2305          * Only for regular pages, though: huge pages are rather
2306          * unlikely to succeed so close to the limit, and we fall back
2307          * to regular pages anyway in case of failure.
2308          */
2309         if (nr_pages <= (1 << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) && ret)
2310                 return CHARGE_RETRY;
2311
2312         /*
2313          * At task move, charge accounts can be doubly counted. So, it's
2314          * better to wait until the end of task_move if something is going on.
2315          */
2316         if (mem_cgroup_wait_acct_move(mem_over_limit))
2317                 return CHARGE_RETRY;
2318
2319         /* If we don't need to call oom-killer at el, return immediately */
2320         if (!oom_check)
2321                 return CHARGE_NOMEM;
2322         /* check OOM */
2323         if (!mem_cgroup_handle_oom(mem_over_limit, gfp_mask, get_order(csize)))
2324                 return CHARGE_OOM_DIE;
2325
2326         return CHARGE_RETRY;
2327 }
2328
2329 /*
2330  * __mem_cgroup_try_charge() does
2331  * 1. detect memcg to be charged against from passed *mm and *ptr,
2332  * 2. update res_counter
2333  * 3. call memory reclaim if necessary.
2334  *
2335  * In some special case, if the task is fatal, fatal_signal_pending() or
2336  * has TIF_MEMDIE, this function returns -EINTR while writing root_mem_cgroup
2337  * to *ptr. There are two reasons for this. 1: fatal threads should quit as soon
2338  * as possible without any hazards. 2: all pages should have a valid
2339  * pc->mem_cgroup. If mm is NULL and the caller doesn't pass a valid memcg
2340  * pointer, that is treated as a charge to root_mem_cgroup.
2341  *
2342  * So __mem_cgroup_try_charge() will return
2343  *  0       ...  on success, filling *ptr with a valid memcg pointer.
2344  *  -ENOMEM ...  charge failure because of resource limits.
2345  *  -EINTR  ...  if thread is fatal. *ptr is filled with root_mem_cgroup.
2346  *
2347  * Unlike the exported interface, an "oom" parameter is added. if oom==true,
2348  * the oom-killer can be invoked.
2349  */
2350 static int __mem_cgroup_try_charge(struct mm_struct *mm,
2351                                    gfp_t gfp_mask,
2352                                    unsigned int nr_pages,
2353                                    struct mem_cgroup **ptr,
2354                                    bool oom)
2355 {
2356         unsigned int batch = max(CHARGE_BATCH, nr_pages);
2357         int nr_oom_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
2358         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2359         int ret;
2360
2361         /*
2362          * Unlike gloval-vm's OOM-kill, we're not in memory shortage
2363          * in system level. So, allow to go ahead dying process in addition to
2364          * MEMDIE process.
2365          */
2366         if (unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)
2367                      || fatal_signal_pending(current)))
2368                 goto bypass;
2369
2370         /*
2371          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
2372          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
2373          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
2374          * set, if so charge the root memcg (happens for pagecache usage).
2375          */
2376         if (!*ptr && !mm)
2377                 *ptr = root_mem_cgroup;
2378 again:
2379         if (*ptr) { /* css should be a valid one */
2380                 memcg = *ptr;
2381                 if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2382                         goto done;
2383                 if (consume_stock(memcg, nr_pages))
2384                         goto done;
2385                 css_get(&memcg->css);
2386         } else {
2387                 struct task_struct *p;
2388
2389                 rcu_read_lock();
2390                 p = rcu_dereference(mm->owner);
2391                 /*
2392                  * Because we don't have task_lock(), "p" can exit.
2393                  * In that case, "memcg" can point to root or p can be NULL with
2394                  * race with swapoff. Then, we have small risk of mis-accouning.
2395                  * But such kind of mis-account by race always happens because
2396                  * we don't have cgroup_mutex(). It's overkill and we allo that
2397                  * small race, here.
2398                  * (*) swapoff at el will charge against mm-struct not against
2399                  * task-struct. So, mm->owner can be NULL.
2400                  */
2401                 memcg = mem_cgroup_from_task(p);
2402                 if (!memcg)
2403                         memcg = root_mem_cgroup;
2404                 if (mem_cgroup_is_root(memcg)) {
2405                         rcu_read_unlock();
2406                         goto done;
2407                 }
2408                 if (consume_stock(memcg, nr_pages)) {
2409                         /*
2410                          * It seems dagerous to access memcg without css_get().
2411                          * But considering how consume_stok works, it's not
2412                          * necessary. If consume_stock success, some charges
2413                          * from this memcg are cached on this cpu. So, we
2414                          * don't need to call css_get()/css_tryget() before
2415                          * calling consume_stock().
2416                          */
2417                         rcu_read_unlock();
2418                         goto done;
2419                 }
2420                 /* after here, we may be blocked. we need to get refcnt */
2421                 if (!css_tryget(&memcg->css)) {
2422                         rcu_read_unlock();
2423                         goto again;
2424                 }
2425                 rcu_read_unlock();
2426         }
2427
2428         do {
2429                 bool oom_check;
2430
2431                 /* If killed, bypass charge */
2432                 if (fatal_signal_pending(current)) {
2433                         css_put(&memcg->css);
2434                         goto bypass;
2435                 }
2436
2437                 oom_check = false;
2438                 if (oom && !nr_oom_retries) {
2439                         oom_check = true;
2440                         nr_oom_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
2441                 }
2442
2443                 ret = mem_cgroup_do_charge(memcg, gfp_mask, batch, nr_pages,
2444                     oom_check);
2445                 switch (ret) {
2446                 case CHARGE_OK:
2447                         break;
2448                 case CHARGE_RETRY: /* not in OOM situation but retry */
2449                         batch = nr_pages;
2450                         css_put(&memcg->css);
2451                         memcg = NULL;
2452                         goto again;
2453                 case CHARGE_WOULDBLOCK: /* !__GFP_WAIT */
2454                         css_put(&memcg->css);
2455                         goto nomem;
2456                 case CHARGE_NOMEM: /* OOM routine works */
2457                         if (!oom) {
2458                                 css_put(&memcg->css);
2459                                 goto nomem;
2460                         }
2461                         /* If oom, we never return -ENOMEM */
2462                         nr_oom_retries--;
2463                         break;
2464                 case CHARGE_OOM_DIE: /* Killed by OOM Killer */
2465                         css_put(&memcg->css);
2466                         goto bypass;
2467                 }
2468         } while (ret != CHARGE_OK);
2469
2470         if (batch > nr_pages)
2471                 refill_stock(memcg, batch - nr_pages);
2472         css_put(&memcg->css);
2473 done:
2474         *ptr = memcg;
2475         return 0;
2476 nomem:
2477         *ptr = NULL;
2478         return -ENOMEM;
2479 bypass:
2480         *ptr = root_mem_cgroup;
2481         return -EINTR;
2482 }
2483
2484 /*
2485  * Somemtimes we have to undo a charge we got by try_charge().
2486  * This function is for that and do uncharge, put css's refcnt.
2487  * gotten by try_charge().
2488  */
2489 static void __mem_cgroup_cancel_charge(struct mem_cgroup *memcg,
2490                                        unsigned int nr_pages)
2491 {
2492         if (!mem_cgroup_is_root(memcg)) {
2493                 unsigned long bytes = nr_pages * PAGE_SIZE;
2494
2495                 res_counter_uncharge(&memcg->res, bytes);
2496                 if (do_swap_account)
2497                         res_counter_uncharge(&memcg->memsw, bytes);
2498         }
2499 }
2500
2501 /*
2502  * Cancel chrages in this cgroup....doesn't propagate to parent cgroup.
2503  * This is useful when moving usage to parent cgroup.
2504  */
2505 static void __mem_cgroup_cancel_local_charge(struct mem_cgroup *memcg,
2506                                         unsigned int nr_pages)
2507 {
2508         unsigned long bytes = nr_pages * PAGE_SIZE;
2509
2510         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2511                 return;
2512
2513         res_counter_uncharge_until(&memcg->res, memcg->res.parent, bytes);
2514         if (do_swap_account)
2515                 res_counter_uncharge_until(&memcg->memsw,
2516                                                 memcg->memsw.parent, bytes);
2517 }
2518
2519 /*
2520  * A helper function to get mem_cgroup from ID. must be called under
2521  * rcu_read_lock().  The caller is responsible for calling css_tryget if
2522  * the mem_cgroup is used for charging. (dropping refcnt from swap can be
2523  * called against removed memcg.)
2524  */
2525 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_lookup(unsigned short id)
2526 {
2527         struct cgroup_subsys_state *css;
2528
2529         /* ID 0 is unused ID */
2530         if (!id)
2531                 return NULL;
2532         css = css_lookup(&mem_cgroup_subsys, id);
2533         if (!css)
2534                 return NULL;
2535         return mem_cgroup_from_css(css);
2536 }
2537
2538 struct mem_cgroup *try_get_mem_cgroup_from_page(struct page *page)
2539 {
2540         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2541         struct page_cgroup *pc;
2542         unsigned short id;
2543         swp_entry_t ent;
2544
2545         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
2546
2547         pc = lookup_page_cgroup(page);
2548         lock_page_cgroup(pc);
2549         if (PageCgroupUsed(pc)) {
2550                 memcg = pc->mem_cgroup;
2551                 if (memcg && !css_tryget(&memcg->css))
2552                         memcg = NULL;
2553         } else if (PageSwapCache(page)) {
2554                 ent.val = page_private(page);
2555                 id = lookup_swap_cgroup_id(ent);
2556                 rcu_read_lock();
2557                 memcg = mem_cgroup_lookup(id);
2558                 if (memcg && !css_tryget(&memcg->css))
2559                         memcg = NULL;
2560                 rcu_read_unlock();
2561         }
2562         unlock_page_cgroup(pc);
2563         return memcg;
2564 }
2565
2566 static void __mem_cgroup_commit_charge(struct mem_cgroup *memcg,
2567                                        struct page *page,
2568                                        unsigned int nr_pages,
2569                                        enum charge_type ctype,
2570                                        bool lrucare)
2571 {
2572         struct page_cgroup *pc = lookup_page_cgroup(page);
2573         struct zone *uninitialized_var(zone);
2574         struct lruvec *lruvec;
2575         bool was_on_lru = false;
2576         bool anon;
2577
2578         lock_page_cgroup(pc);
2579         VM_BUG_ON(PageCgroupUsed(pc));
2580         /*
2581          * we don't need page_cgroup_lock about tail pages, becase they are not
2582          * accessed by any other context at this point.
2583          */
2584
2585         /*
2586          * In some cases, SwapCache and FUSE(splice_buf->radixtree), the page
2587          * may already be on some other mem_cgroup's LRU.  Take care of it.
2588          */
2589         if (lrucare) {
2590                 zone = page_zone(page);
2591                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
2592                 if (PageLRU(page)) {
2593                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, pc->mem_cgroup);
2594                         ClearPageLRU(page);
2595                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_lru(page));
2596                         was_on_lru = true;
2597                 }
2598         }
2599
2600         pc->mem_cgroup = memcg;
2601         /*
2602          * We access a page_cgroup asynchronously without lock_page_cgroup().
2603          * Especially when a page_cgroup is taken from a page, pc->mem_cgroup
2604          * is accessed after testing USED bit. To make pc->mem_cgroup visible
2605          * before USED bit, we need memory barrier here.
2606          * See mem_cgroup_add_lru_list(), etc.
2607          */
2608         smp_wmb();
2609         SetPageCgroupUsed(pc);
2610
2611         if (lrucare) {
2612                 if (was_on_lru) {
2613                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, pc->mem_cgroup);
2614                         VM_BUG_ON(PageLRU(page));
2615                         SetPageLRU(page);
2616                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, page_lru(page));
2617                 }
2618                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
2619         }
2620
2621         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON)
2622                 anon = true;
2623         else
2624                 anon = false;
2625
2626         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, anon, nr_pages);
2627         unlock_page_cgroup(pc);
2628
2629         /*
2630          * "charge_statistics" updated event counter. Then, check it.
2631          * Insert ancestor (and ancestor's ancestors), to softlimit RB-tree.
2632          * if they exceeds softlimit.
2633          */
2634         memcg_check_events(memcg, page);
2635 }
2636
2637 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2638
2639 #define PCGF_NOCOPY_AT_SPLIT (1 << PCG_LOCK | 1 << PCG_MIGRATION)
2640 /*
2641  * Because tail pages are not marked as "used", set it. We're under
2642  * zone->lru_lock, 'splitting on pmd' and compound_lock.
2643  * charge/uncharge will be never happen and move_account() is done under
2644  * compound_lock(), so we don't have to take care of races.
2645  */
2646 void mem_cgroup_split_huge_fixup(struct page *head)
2647 {
2648         struct page_cgroup *head_pc = lookup_page_cgroup(head);
2649         struct page_cgroup *pc;
2650         int i;
2651
2652         if (mem_cgroup_disabled())
2653                 return;
2654         for (i = 1; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
2655                 pc = head_pc + i;
2656                 pc->mem_cgroup = head_pc->mem_cgroup;
2657                 smp_wmb();/* see __commit_charge() */
2658                 pc->flags = head_pc->flags & ~PCGF_NOCOPY_AT_SPLIT;
2659         }
2660 }
2661 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
2662
2663 /**
2664  * mem_cgroup_move_account - move account of the page
2665  * @page: the page
2666  * @nr_pages: number of regular pages (>1 for huge pages)
2667  * @pc: page_cgroup of the page.
2668  * @from: mem_cgroup which the page is moved from.
2669  * @to: mem_cgroup which the page is moved to. @from != @to.
2670  *
2671  * The caller must confirm following.
2672  * - page is not on LRU (isolate_page() is useful.)
2673  * - compound_lock is held when nr_pages > 1
2674  *
2675  * This function doesn't do "charge" to new cgroup and doesn't do "uncharge"
2676  * from old cgroup.
2677  */
2678 static int mem_cgroup_move_account(struct page *page,
2679                                    unsigned int nr_pages,
2680                                    struct page_cgroup *pc,
2681                                    struct mem_cgroup *from,
2682                                    struct mem_cgroup *to)
2683 {
2684         unsigned long flags;
2685         int ret;
2686         bool anon = PageAnon(page);
2687
2688         VM_BUG_ON(from == to);
2689         VM_BUG_ON(PageLRU(page));
2690         /*
2691          * The page is isolated from LRU. So, collapse function
2692          * will not handle this page. But page splitting can happen.
2693          * Do this check under compound_page_lock(). The caller should
2694          * hold it.
2695          */
2696         ret = -EBUSY;
2697         if (nr_pages > 1 && !PageTransHuge(page))
2698                 goto out;
2699
2700         lock_page_cgroup(pc);
2701
2702         ret = -EINVAL;
2703         if (!PageCgroupUsed(pc) || pc->mem_cgroup != from)
2704                 goto unlock;
2705
2706         move_lock_mem_cgroup(from, &flags);
2707
2708         if (!anon && page_mapped(page)) {
2709                 /* Update mapped_file data for mem_cgroup */
2710                 preempt_disable();
2711                 __this_cpu_dec(from->stat->count[MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED]);
2712                 __this_cpu_inc(to->stat->count[MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED]);
2713                 preempt_enable();
2714         }
2715         mem_cgroup_charge_statistics(from, anon, -nr_pages);
2716
2717         /* caller should have done css_get */
2718         pc->mem_cgroup = to;
2719         mem_cgroup_charge_statistics(to, anon, nr_pages);
2720         move_unlock_mem_cgroup(from, &flags);
2721         ret = 0;
2722 unlock:
2723         unlock_page_cgroup(pc);
2724         /*
2725          * check events
2726          */
2727         memcg_check_events(to, page);
2728         memcg_check_events(from, page);
2729 out:
2730         return ret;
2731 }
2732
2733 /**
2734  * mem_cgroup_move_parent - moves page to the parent group
2735  * @page: the page to move
2736  * @pc: page_cgroup of the page
2737  * @child: page's cgroup
2738  *
2739  * move charges to its parent or the root cgroup if the group has no
2740  * parent (aka use_hierarchy==0).
2741  * Although this might fail (get_page_unless_zero, isolate_lru_page or
2742  * mem_cgroup_move_account fails) the failure is always temporary and
2743  * it signals a race with a page removal/uncharge or migration. In the
2744  * first case the page is on the way out and it will vanish from the LRU
2745  * on the next attempt and the call should be retried later.
2746  * Isolation from the LRU fails only if page has been isolated from
2747  * the LRU since we looked at it and that usually means either global
2748  * reclaim or migration going on. The page will either get back to the
2749  * LRU or vanish.
2750  * Finaly mem_cgroup_move_account fails only if the page got uncharged
2751  * (!PageCgroupUsed) or moved to a different group. The page will
2752  * disappear in the next attempt.
2753  */
2754 static int mem_cgroup_move_parent(struct page *page,
2755                                   struct page_cgroup *pc,
2756                                   struct mem_cgroup *child)
2757 {
2758         struct mem_cgroup *parent;
2759         unsigned int nr_pages;
2760         unsigned long uninitialized_var(flags);
2761         int ret;
2762
2763         VM_BUG_ON(mem_cgroup_is_root(child));
2764
2765         ret = -EBUSY;
2766         if (!get_page_unless_zero(page))
2767                 goto out;
2768         if (isolate_lru_page(page))
2769                 goto put;
2770
2771         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
2772
2773         parent = parent_mem_cgroup(child);
2774         /*
2775          * If no parent, move charges to root cgroup.
2776          */
2777         if (!parent)
2778                 parent = root_mem_cgroup;
2779
2780         if (nr_pages > 1) {
2781                 VM_BUG_ON(!PageTransHuge(page));
2782                 flags = compound_lock_irqsave(page);
2783         }
2784
2785         ret = mem_cgroup_move_account(page, nr_pages,
2786                                 pc, child, parent);
2787         if (!ret)
2788                 __mem_cgroup_cancel_local_charge(child, nr_pages);
2789
2790         if (nr_pages > 1)
2791                 compound_unlock_irqrestore(page, flags);
2792         putback_lru_page(page);
2793 put:
2794         put_page(page);
2795 out:
2796         return ret;
2797 }
2798
2799 /*
2800  * Charge the memory controller for page usage.
2801  * Return
2802  * 0 if the charge was successful
2803  * < 0 if the cgroup is over its limit
2804  */
2805 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
2806                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
2807 {
2808         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2809         unsigned int nr_pages = 1;
2810         bool oom = true;
2811         int ret;
2812
2813         if (PageTransHuge(page)) {
2814                 nr_pages <<= compound_order(page);
2815                 VM_BUG_ON(!PageTransHuge(page));
2816                 /*
2817                  * Never OOM-kill a process for a huge page.  The
2818                  * fault handler will fall back to regular pages.
2819                  */
2820                 oom = false;
2821         }
2822
2823         ret = __mem_cgroup_try_charge(mm, gfp_mask, nr_pages, &memcg, oom);
2824         if (ret == -ENOMEM)
2825                 return ret;
2826         __mem_cgroup_commit_charge(memcg, page, nr_pages, ctype, false);
2827         return 0;
2828 }
2829
2830 int mem_cgroup_newpage_charge(struct page *page,
2831                               struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
2832 {
2833         if (mem_cgroup_disabled())
2834                 return 0;
2835         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
2836         VM_BUG_ON(page->mapping && !PageAnon(page));
2837         VM_BUG_ON(!mm);
2838         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
2839                                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON);
2840 }
2841
2842 /*
2843  * While swap-in, try_charge -> commit or cancel, the page is locked.
2844  * And when try_charge() successfully returns, one refcnt to memcg without
2845  * struct page_cgroup is acquired. This refcnt will be consumed by
2846  * "commit()" or removed by "cancel()"
2847  */
2848 static int __mem_cgroup_try_charge_swapin(struct mm_struct *mm,
2849                                           struct page *page,
2850                                           gfp_t mask,
2851                                           struct mem_cgroup **memcgp)
2852 {
2853         struct mem_cgroup *memcg;
2854         struct page_cgroup *pc;
2855         int ret;
2856
2857         pc = lookup_page_cgroup(page);
2858         /*
2859          * Every swap fault against a single page tries to charge the
2860          * page, bail as early as possible.  shmem_unuse() encounters
2861          * already charged pages, too.  The USED bit is protected by
2862          * the page lock, which serializes swap cache removal, which
2863          * in turn serializes uncharging.
2864          */
2865         if (PageCgroupUsed(pc))
2866                 return 0;
2867         if (!do_swap_account)
2868                 goto charge_cur_mm;
2869         memcg = try_get_mem_cgroup_from_page(page);
2870         if (!memcg)
2871                 goto charge_cur_mm;
2872         *memcgp = memcg;
2873         ret = __mem_cgroup_try_charge(NULL, mask, 1, memcgp, true);
2874         css_put(&memcg->css);
2875         if (ret == -EINTR)
2876                 ret = 0;
2877         return ret;
2878 charge_cur_mm:
2879         ret = __mem_cgroup_try_charge(mm, mask, 1, memcgp, true);
2880         if (ret == -EINTR)
2881                 ret = 0;
2882         return ret;
2883 }
2884
2885 int mem_cgroup_try_charge_swapin(struct mm_struct *mm, struct page *page,
2886                                  gfp_t gfp_mask, struct mem_cgroup **memcgp)
2887 {
2888         *memcgp = NULL;
2889         if (mem_cgroup_disabled())
2890                 return 0;
2891         /*
2892          * A racing thread's fault, or swapoff, may have already
2893          * updated the pte, and even removed page from swap cache: in
2894          * those cases unuse_pte()'s pte_same() test will fail; but
2895          * there's also a KSM case which does need to charge the page.
2896          */
2897         if (!PageSwapCache(page)) {
2898                 int ret;
2899
2900                 ret = __mem_cgroup_try_charge(mm, gfp_mask, 1, memcgp, true);
2901                 if (ret == -EINTR)
2902                         ret = 0;
2903                 return ret;
2904         }
2905         return __mem_cgroup_try_charge_swapin(mm, page, gfp_mask, memcgp);
2906 }
2907
2908 void mem_cgroup_cancel_charge_swapin(struct mem_cgroup *memcg)
2909 {
2910         if (mem_cgroup_disabled())
2911                 return;
2912         if (!memcg)
2913                 return;
2914         __mem_cgroup_cancel_charge(memcg, 1);
2915 }
2916
2917 static void
2918 __mem_cgroup_commit_charge_swapin(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg,
2919                                         enum charge_type ctype)
2920 {
2921         if (mem_cgroup_disabled())
2922                 return;
2923         if (!memcg)
2924                 return;
2925
2926         __mem_cgroup_commit_charge(memcg, page, 1, ctype, true);
2927         /*
2928          * Now swap is on-memory. This means this page may be
2929          * counted both as mem and swap....double count.
2930          * Fix it by uncharging from memsw. Basically, this SwapCache is stable
2931          * under lock_page(). But in do_swap_page()::memory.c, reuse_swap_page()
2932          * may call delete_from_swap_cache() before reach here.
2933          */
2934         if (do_swap_account && PageSwapCache(page)) {
2935                 swp_entry_t ent = {.val = page_private(page)};
2936                 mem_cgroup_uncharge_swap(ent);
2937         }
2938 }
2939
2940 void mem_cgroup_commit_charge_swapin(struct page *page,
2941                                      struct mem_cgroup *memcg)
2942 {
2943         __mem_cgroup_commit_charge_swapin(page, memcg,
2944                                           MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON);
2945 }
2946
2947 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
2948                                 gfp_t gfp_mask)
2949 {
2950         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2951         enum charge_type type = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
2952         int ret;
2953
2954         if (mem_cgroup_disabled())
2955                 return 0;
2956         if (PageCompound(page))
2957                 return 0;
2958
2959         if (!PageSwapCache(page))
2960                 ret = mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask, type);
2961         else { /* page is swapcache/shmem */
2962                 ret = __mem_cgroup_try_charge_swapin(mm, page,
2963                                                      gfp_mask, &memcg);
2964                 if (!ret)
2965                         __mem_cgroup_commit_charge_swapin(page, memcg, type);
2966         }
2967         return ret;
2968 }
2969
2970 static void mem_cgroup_do_uncharge(struct mem_cgroup *memcg,
2971                                    unsigned int nr_pages,
2972                                    const enum charge_type ctype)
2973 {
2974         struct memcg_batch_info *batch = NULL;
2975         bool uncharge_memsw = true;
2976
2977         /* If swapout, usage of swap doesn't decrease */
2978         if (!do_swap_account || ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SWAPOUT)
2979                 uncharge_memsw = false;
2980
2981         batch = &current->memcg_batch;
2982         /*
2983          * In usual, we do css_get() when we remember memcg pointer.
2984          * But in this case, we keep res->usage until end of a series of
2985          * uncharges. Then, it's ok to ignore memcg's refcnt.
2986          */
2987         if (!batch->memcg)
2988                 batch->memcg = memcg;
2989         /*
2990          * do_batch > 0 when unmapping pages or inode invalidate/truncate.
2991          * In those cases, all pages freed continuously can be expected to be in
2992          * the same cgroup and we have chance to coalesce uncharges.
2993          * But we do uncharge one by one if this is killed by OOM(TIF_MEMDIE)
2994          * because we want to do uncharge as soon as possible.
2995          */
2996
2997         if (!batch->do_batch || test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
2998                 goto direct_uncharge;
2999
3000         if (nr_pages > 1)
3001                 goto direct_uncharge;
3002
3003         /*
3004          * In typical case, batch->memcg == mem. This means we can
3005          * merge a series of uncharges to an uncharge of res_counter.
3006          * If not, we uncharge res_counter ony by one.
3007          */
3008         if (batch->memcg != memcg)
3009                 goto direct_uncharge;
3010         /* remember freed charge and uncharge it later */
3011         batch->nr_pages++;
3012         if (uncharge_memsw)
3013                 batch->memsw_nr_pages++;
3014         return;
3015 direct_uncharge:
3016         res_counter_uncharge(&memcg->res, nr_pages * PAGE_SIZE);
3017         if (uncharge_memsw)
3018                 res_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages * PAGE_SIZE);
3019         if (unlikely(batch->memcg != memcg))
3020                 memcg_oom_recover(memcg);
3021 }
3022
3023 /*
3024  * uncharge if !page_mapped(page)
3025  */
3026 static struct mem_cgroup *
3027 __mem_cgroup_uncharge_common(struct page *page, enum charge_type ctype,
3028                              bool end_migration)
3029 {
3030         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3031         unsigned int nr_pages = 1;
3032         struct page_cgroup *pc;
3033         bool anon;
3034
3035         if (mem_cgroup_disabled())
3036                 return NULL;
3037
3038         VM_BUG_ON(PageSwapCache(page));
3039
3040         if (PageTransHuge(page)) {
3041                 nr_pages <<= compound_order(page);
3042                 VM_BUG_ON(!PageTransHuge(page));
3043         }
3044         /*
3045          * Check if our page_cgroup is valid
3046          */
3047         pc = lookup_page_cgroup(page);
3048         if (unlikely(!PageCgroupUsed(pc)))
3049                 return NULL;
3050
3051         lock_page_cgroup(pc);
3052
3053         memcg = pc->mem_cgroup;
3054
3055         if (!PageCgroupUsed(pc))
3056                 goto unlock_out;
3057
3058         anon = PageAnon(page);
3059
3060         switch (ctype) {
3061         case MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON:
3062                 /*
3063                  * Generally PageAnon tells if it's the anon statistics to be
3064                  * updated; but sometimes e.g. mem_cgroup_uncharge_page() is
3065                  * used before page reached the stage of being marked PageAnon.
3066                  */
3067                 anon = true;
3068                 /* fallthrough */
3069         case MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_DROP:
3070                 /* See mem_cgroup_prepare_migration() */
3071                 if (page_mapped(page))
3072                         goto unlock_out;
3073                 /*
3074                  * Pages under migration may not be uncharged.  But
3075                  * end_migration() /must/ be the one uncharging the
3076                  * unused post-migration page and so it has to call
3077                  * here with the migration bit still set.  See the
3078                  * res_counter handling below.
3079                  */
3080                 if (!end_migration && PageCgroupMigration(pc))
3081                         goto unlock_out;
3082                 break;
3083         case MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SWAPOUT:
3084                 if (!PageAnon(page)) {  /* Shared memory */
3085                         if (page->mapping && !page_is_file_cache(page))
3086                                 goto unlock_out;
3087                 } else if (page_mapped(page)) /* Anon */
3088                                 goto unlock_out;
3089                 break;
3090         default:
3091                 break;
3092         }
3093
3094         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, anon, -nr_pages);
3095
3096         ClearPageCgroupUsed(pc);
3097         /*
3098          * pc->mem_cgroup is not cleared here. It will be accessed when it's
3099          * freed from LRU. This is safe because uncharged page is expected not
3100          * to be reused (freed soon). Exception is SwapCache, it's handled by
3101          * special functions.
3102          */
3103
3104         unlock_page_cgroup(pc);
3105         /*
3106          * even after unlock, we have memcg->res.usage here and this memcg
3107          * will never be freed.
3108          */
3109         memcg_check_events(memcg, page);
3110         if (do_swap_account && ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SWAPOUT) {
3111                 mem_cgroup_swap_statistics(memcg, true);
3112                 mem_cgroup_get(memcg);
3113         }
3114         /*
3115          * Migration does not charge the res_counter for the
3116          * replacement page, so leave it alone when phasing out the
3117          * page that is unused after the migration.
3118          */
3119         if (!end_migration && !mem_cgroup_is_root(memcg))
3120                 mem_cgroup_do_uncharge(memcg, nr_pages, ctype);
3121
3122         return memcg;
3123
3124 unlock_out:
3125         unlock_page_cgroup(pc);
3126         return NULL;
3127 }
3128
3129 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
3130 {
3131         /* early check. */
3132         if (page_mapped(page))
3133                 return;
3134         VM_BUG_ON(page->mapping && !PageAnon(page));
3135         if (PageSwapCache(page))
3136                 return;
3137         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON, false);
3138 }
3139
3140 void mem_cgroup_uncharge_cache_page(struct page *page)
3141 {
3142         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
3143         VM_BUG_ON(page->mapping);
3144         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE, false);
3145 }
3146
3147 /*
3148  * Batch_start/batch_end is called in unmap_page_range/invlidate/trucate.
3149  * In that cases, pages are freed continuously and we can expect pages
3150  * are in the same memcg. All these calls itself limits the number of
3151  * pages freed at once, then uncharge_start/end() is called properly.
3152  * This may be called prural(2) times in a context,
3153  */
3154
3155 void mem_cgroup_uncharge_start(void)
3156 {
3157         current->memcg_batch.do_batch++;
3158         /* We can do nest. */
3159         if (current->memcg_batch.do_batch == 1) {
3160                 current->memcg_batch.memcg = NULL;
3161                 current->memcg_batch.nr_pages = 0;
3162                 current->memcg_batch.memsw_nr_pages = 0;
3163         }
3164 }
3165
3166 void mem_cgroup_uncharge_end(void)
3167 {
3168         struct memcg_batch_info *batch = &current->memcg_batch;
3169
3170         if (!batch->do_batch)
3171                 return;
3172
3173         batch->do_batch--;
3174         if (batch->do_batch) /* If stacked, do nothing. */
3175                 return;
3176
3177         if (!batch->memcg)
3178                 return;
3179         /*
3180          * This "batch->memcg" is valid without any css_get/put etc...
3181          * bacause we hide charges behind us.
3182          */
3183         if (batch->nr_pages)
3184                 res_counter_uncharge(&batch->memcg->res,
3185                                      batch->nr_pages * PAGE_SIZE);
3186         if (batch->memsw_nr_pages)
3187                 res_counter_uncharge(&batch->memcg->memsw,
3188                                      batch->memsw_nr_pages * PAGE_SIZE);
3189         memcg_oom_recover(batch->memcg);
3190         /* forget this pointer (for sanity check) */
3191         batch->memcg = NULL;
3192 }
3193
3194 #ifdef CONFIG_SWAP
3195 /*
3196  * called after __delete_from_swap_cache() and drop "page" account.
3197  * memcg information is recorded to swap_cgroup of "ent"
3198  */
3199 void
3200 mem_cgroup_uncharge_swapcache(struct page *page, swp_entry_t ent, bool swapout)
3201 {
3202         struct mem_cgroup *memcg;
3203         int ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SWAPOUT;
3204
3205         if (!swapout) /* this was a swap cache but the swap is unused ! */
3206                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_DROP;
3207
3208         memcg = __mem_cgroup_uncharge_common(page, ctype, false);
3209
3210         /*
3211          * record memcg information,  if swapout && memcg != NULL,
3212          * mem_cgroup_get() was called in uncharge().
3213          */
3214         if (do_swap_account && swapout && memcg)
3215                 swap_cgroup_record(ent, css_id(&memcg->css));
3216 }
3217 #endif
3218
3219 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3220 /*
3221  * called from swap_entry_free(). remove record in swap_cgroup and
3222  * uncharge "memsw" account.
3223  */
3224 void mem_cgroup_uncharge_swap(swp_entry_t ent)
3225 {
3226         struct mem_cgroup *memcg;
3227         unsigned short id;
3228
3229         if (!do_swap_account)
3230                 return;
3231
3232         id = swap_cgroup_record(ent, 0);
3233         rcu_read_lock();
3234         memcg = mem_cgroup_lookup(id);
3235         if (memcg) {
3236                 /*
3237                  * We uncharge this because swap is freed.
3238                  * This memcg can be obsolete one. We avoid calling css_tryget
3239                  */
3240                 if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
3241                         res_counter_uncharge(&memcg->memsw, PAGE_SIZE);
3242                 mem_cgroup_swap_statistics(memcg, false);
3243                 mem_cgroup_put(memcg);
3244         }
3245         rcu_read_unlock();
3246 }
3247
3248 /**
3249  * mem_cgroup_move_swap_account - move swap charge and swap_cgroup's record.
3250  * @entry: swap entry to be moved
3251  * @from:  mem_cgroup which the entry is moved from
3252  * @to:  mem_cgroup which the entry is moved to
3253  *
3254  * It succeeds only when the swap_cgroup's record for this entry is the same
3255  * as the mem_cgroup's id of @from.
3256  *
3257  * Returns 0 on success, -EINVAL on failure.
3258  *
3259  * The caller must have charged to @to, IOW, called res_counter_charge() about
3260  * both res and memsw, and called css_get().
3261  */
3262 static int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3263                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3264 {
3265         unsigned short old_id, new_id;
3266
3267         old_id = css_id(&from->css);
3268         new_id = css_id(&to->css);
3269
3270         if (swap_cgroup_cmpxchg(entry, old_id, new_id) == old_id) {
3271                 mem_cgroup_swap_statistics(from, false);
3272                 mem_cgroup_swap_statistics(to, true);
3273                 /*
3274                  * This function is only called from task migration context now.
3275                  * It postpones res_counter and refcount handling till the end
3276                  * of task migration(mem_cgroup_clear_mc()) for performance
3277                  * improvement. But we cannot postpone mem_cgroup_get(to)
3278                  * because if the process that has been moved to @to does
3279                  * swap-in, the refcount of @to might be decreased to 0.
3280                  */
3281                 mem_cgroup_get(to);
3282                 return 0;
3283         }
3284         return -EINVAL;
3285 }
3286 #else
3287 static inline int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3288                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3289 {
3290         return -EINVAL;
3291 }
3292 #endif
3293
3294 /*
3295  * Before starting migration, account PAGE_SIZE to mem_cgroup that the old
3296  * page belongs to.
3297  */
3298 void mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page, struct page *newpage,
3299                                   struct mem_cgroup **memcgp)
3300 {
3301         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3302         unsigned int nr_pages = 1;
3303         struct page_cgroup *pc;
3304         enum charge_type ctype;
3305
3306         *memcgp = NULL;
3307
3308         if (mem_cgroup_disabled())
3309                 return;
3310
3311         if (PageTransHuge(page))
3312                 nr_pages <<= compound_order(page);
3313
3314         pc = lookup_page_cgroup(page);
3315         lock_page_cgroup(pc);
3316         if (PageCgroupUsed(pc)) {
3317                 memcg = pc->mem_cgroup;
3318                 css_get(&memcg->css);
3319                 /*
3320                  * At migrating an anonymous page, its mapcount goes down
3321                  * to 0 and uncharge() will be called. But, even if it's fully
3322                  * unmapped, migration may fail and this page has to be
3323                  * charged again. We set MIGRATION flag here and delay uncharge
3324                  * until end_migration() is called
3325                  *
3326                  * Corner Case Thinking
3327                  * A)
3328                  * When the old page was mapped as Anon and it's unmap-and-freed
3329                  * while migration was ongoing.
3330                  * If unmap finds the old page, uncharge() of it will be delayed
3331                  * until end_migration(). If unmap finds a new page, it's
3332                  * uncharged when it make mapcount to be 1->0. If unmap code
3333                  * finds swap_migration_entry, the new page will not be mapped
3334                  * and end_migration() will find it(mapcount==0).
3335                  *
3336                  * B)
3337                  * When the old page was mapped but migraion fails, the kernel
3338                  * remaps it. A charge for it is kept by MIGRATION flag even
3339                  * if mapcount goes down to 0. We can do remap successfully
3340                  * without charging it again.
3341                  *
3342                  * C)
3343                  * The "old" page is under lock_page() until the end of
3344                  * migration, so, the old page itself will not be swapped-out.
3345                  * If the new page is swapped out before end_migraton, our
3346                  * hook to usual swap-out path will catch the event.
3347                  */
3348                 if (PageAnon(page))
3349                         SetPageCgroupMigration(pc);
3350         }
3351         unlock_page_cgroup(pc);
3352         /*
3353          * If the page is not charged at this point,
3354          * we return here.
3355          */
3356         if (!memcg)
3357                 return;
3358
3359         *memcgp = memcg;
3360         /*
3361          * We charge new page before it's used/mapped. So, even if unlock_page()
3362          * is called before end_migration, we can catch all events on this new
3363          * page. In the case new page is migrated but not remapped, new page's
3364          * mapcount will be finally 0 and we call uncharge in end_migration().
3365          */
3366         if (PageAnon(page))
3367                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON;
3368         else
3369                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
3370         /*
3371          * The page is committed to the memcg, but it's not actually
3372          * charged to the res_counter since we plan on replacing the
3373          * old one and only one page is going to be left afterwards.
3374          */
3375         __mem_cgroup_commit_charge(memcg, newpage, nr_pages, ctype, false);
3376 }
3377
3378 /* remove redundant charge if migration failed*/
3379 void mem_cgroup_end_migration(struct mem_cgroup *memcg,
3380         struct page *oldpage, struct page *newpage, bool migration_ok)
3381 {
3382         struct page *used, *unused;
3383         struct page_cgroup *pc;
3384         bool anon;
3385
3386         if (!memcg)
3387                 return;
3388
3389         if (!migration_ok) {
3390                 used = oldpage;
3391                 unused = newpage;
3392         } else {
3393                 used = newpage;
3394                 unused = oldpage;
3395         }
3396         anon = PageAnon(used);
3397         __mem_cgroup_uncharge_common(unused,
3398                                      anon ? MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON
3399                                      : MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE,
3400                                      true);
3401         css_put(&memcg->css);
3402         /*
3403          * We disallowed uncharge of pages under migration because mapcount
3404          * of the page goes down to zero, temporarly.
3405          * Clear the flag and check the page should be charged.
3406          */
3407         pc = lookup_page_cgroup(oldpage);
3408         lock_page_cgroup(pc);
3409         ClearPageCgroupMigration(pc);
3410         unlock_page_cgroup(pc);
3411
3412         /*
3413          * If a page is a file cache, radix-tree replacement is very atomic
3414          * and we can skip this check. When it was an Anon page, its mapcount
3415          * goes down to 0. But because we added MIGRATION flage, it's not
3416          * uncharged yet. There are several case but page->mapcount check
3417          * and USED bit check in mem_cgroup_uncharge_page() will do enough
3418          * check. (see prepare_charge() also)
3419          */
3420         if (anon)
3421                 mem_cgroup_uncharge_page(used);
3422 }
3423
3424 /*
3425  * At replace page cache, newpage is not under any memcg but it's on
3426  * LRU. So, this function doesn't touch res_counter but handles LRU
3427  * in correct way. Both pages are locked so we cannot race with uncharge.
3428  */
3429 void mem_cgroup_replace_page_cache(struct page *oldpage,
3430                                   struct page *newpage)
3431 {
3432         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3433         struct page_cgroup *pc;
3434         enum charge_type type = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
3435
3436         if (mem_cgroup_disabled())
3437                 return;
3438
3439         pc = lookup_page_cgroup(oldpage);
3440         /* fix accounting on old pages */
3441         lock_page_cgroup(pc);
3442         if (PageCgroupUsed(pc)) {
3443                 memcg = pc->mem_cgroup;
3444                 mem_cgroup_charge_statistics(memcg, false, -1);
3445                 ClearPageCgroupUsed(pc);
3446         }
3447         unlock_page_cgroup(pc);
3448
3449         /*
3450          * When called from shmem_replace_page(), in some cases the
3451          * oldpage has already been charged, and in some cases not.
3452          */
3453         if (!memcg)
3454                 return;
3455         /*
3456          * Even if newpage->mapping was NULL before starting replacement,
3457          * the newpage may be on LRU(or pagevec for LRU) already. We lock
3458          * LRU while we overwrite pc->mem_cgroup.
3459          */
3460         __mem_cgroup_commit_charge(memcg, newpage, 1, type, true);
3461 }
3462
3463 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
3464 static struct page_cgroup *lookup_page_cgroup_used(struct page *page)
3465 {
3466         struct page_cgroup *pc;
3467
3468         pc = lookup_page_cgroup(page);
3469         /*
3470          * Can be NULL while feeding pages into the page allocator for
3471          * the first time, i.e. during boot or memory hotplug;
3472          * or when mem_cgroup_disabled().
3473          */
3474         if (likely(pc) && PageCgroupUsed(pc))
3475                 return pc;
3476         return NULL;
3477 }
3478
3479 bool mem_cgroup_bad_page_check(struct page *page)
3480 {
3481         if (mem_cgroup_disabled())
3482                 return false;
3483
3484         return lookup_page_cgroup_used(page) != NULL;
3485 }
3486
3487 void mem_cgroup_print_bad_page(struct page *page)
3488 {
3489         struct page_cgroup *pc;
3490
3491         pc = lookup_page_cgroup_used(page);
3492         if (pc) {