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