]> git.openfabrics.org - ~shefty/rdma-dev.git/blob - mm/memcontrol.c
memcg: change defines to an enum
[~shefty/rdma-dev.git] / mm / memcontrol.c
1 /* memcontrol.c - Memory Controller
2  *
3  * Copyright IBM Corporation, 2007
4  * Author Balbir Singh <balbir@linux.vnet.ibm.com>
5  *
6  * Copyright 2007 OpenVZ SWsoft Inc
7  * Author: Pavel Emelianov <xemul@openvz.org>
8  *
9  * Memory thresholds
10  * Copyright (C) 2009 Nokia Corporation
11  * Author: Kirill A. Shutemov
12  *
13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
14  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
15  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
16  * (at your option) any later version.
17  *
18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
21  * GNU General Public License for more details.
22  */
23
24 #include <linux/res_counter.h>
25 #include <linux/memcontrol.h>
26 #include <linux/cgroup.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/hugetlb.h>
29 #include <linux/pagemap.h>
30 #include <linux/smp.h>
31 #include <linux/page-flags.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/bit_spinlock.h>
34 #include <linux/rcupdate.h>
35 #include <linux/limits.h>
36 #include <linux/export.h>
37 #include <linux/mutex.h>
38 #include <linux/rbtree.h>
39 #include <linux/slab.h>
40 #include <linux/swap.h>
41 #include <linux/swapops.h>
42 #include <linux/spinlock.h>
43 #include <linux/eventfd.h>
44 #include <linux/sort.h>
45 #include <linux/fs.h>
46 #include <linux/seq_file.h>
47 #include <linux/vmalloc.h>
48 #include <linux/mm_inline.h>
49 #include <linux/page_cgroup.h>
50 #include <linux/cpu.h>
51 #include <linux/oom.h>
52 #include "internal.h"
53 #include <net/sock.h>
54 #include <net/ip.h>
55 #include <net/tcp_memcontrol.h>
56
57 #include <asm/uaccess.h>
58
59 #include <trace/events/vmscan.h>
60
61 struct cgroup_subsys mem_cgroup_subsys __read_mostly;
62 EXPORT_SYMBOL(mem_cgroup_subsys);
63
64 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES      5
65 static struct mem_cgroup *root_mem_cgroup __read_mostly;
66
67 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
68 /* Turned on only when memory cgroup is enabled && really_do_swap_account = 1 */
69 int do_swap_account __read_mostly;
70
71 /* for remember boot option*/
72 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP_ENABLED
73 static int really_do_swap_account __initdata = 1;
74 #else
75 static int really_do_swap_account __initdata = 0;
76 #endif
77
78 #else
79 #define do_swap_account         0
80 #endif
81
82
83 /*
84  * Statistics for memory cgroup.
85  */
86 enum mem_cgroup_stat_index {
87         /*
88          * For MEM_CONTAINER_TYPE_ALL, usage = pagecache + rss.
89          */
90         MEM_CGROUP_STAT_CACHE,     /* # of pages charged as cache */
91         MEM_CGROUP_STAT_RSS,       /* # of pages charged as anon rss */
92         MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED,  /* # of pages charged as file rss */
93         MEM_CGROUP_STAT_SWAP, /* # of pages, swapped out */
94         MEM_CGROUP_STAT_NSTATS,
95 };
96
97 static const char * const mem_cgroup_stat_names[] = {
98         "cache",
99         "rss",
100         "mapped_file",
101         "swap",
102 };
103
104 enum mem_cgroup_events_index {
105         MEM_CGROUP_EVENTS_PGPGIN,       /* # of pages paged in */
106         MEM_CGROUP_EVENTS_PGPGOUT,      /* # of pages paged out */
107         MEM_CGROUP_EVENTS_PGFAULT,      /* # of page-faults */
108         MEM_CGROUP_EVENTS_PGMAJFAULT,   /* # of major page-faults */
109         MEM_CGROUP_EVENTS_NSTATS,
110 };
111
112 static const char * const mem_cgroup_events_names[] = {
113         "pgpgin",
114         "pgpgout",
115         "pgfault",
116         "pgmajfault",
117 };
118
119 /*
120  * Per memcg event counter is incremented at every pagein/pageout. With THP,
121  * it will be incremated by the number of pages. This counter is used for
122  * for trigger some periodic events. This is straightforward and better
123  * than using jiffies etc. to handle periodic memcg event.
124  */
125 enum mem_cgroup_events_target {
126         MEM_CGROUP_TARGET_THRESH,
127         MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT,
128         MEM_CGROUP_TARGET_NUMAINFO,
129         MEM_CGROUP_NTARGETS,
130 };
131 #define THRESHOLDS_EVENTS_TARGET 128
132 #define SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET 1024
133 #define NUMAINFO_EVENTS_TARGET  1024
134
135 struct mem_cgroup_stat_cpu {
136         long count[MEM_CGROUP_STAT_NSTATS];
137         unsigned long events[MEM_CGROUP_EVENTS_NSTATS];
138         unsigned long nr_page_events;
139         unsigned long targets[MEM_CGROUP_NTARGETS];
140 };
141
142 struct mem_cgroup_reclaim_iter {
143         /* css_id of the last scanned hierarchy member */
144         int position;
145         /* scan generation, increased every round-trip */
146         unsigned int generation;
147 };
148
149 /*
150  * per-zone information in memory controller.
151  */
152 struct mem_cgroup_per_zone {
153         struct lruvec           lruvec;
154         unsigned long           lru_size[NR_LRU_LISTS];
155
156         struct mem_cgroup_reclaim_iter reclaim_iter[DEF_PRIORITY + 1];
157
158         struct rb_node          tree_node;      /* RB tree node */
159         unsigned long long      usage_in_excess;/* Set to the value by which */
160                                                 /* the soft limit is exceeded*/
161         bool                    on_tree;
162         struct mem_cgroup       *memcg;         /* Back pointer, we cannot */
163                                                 /* use container_of        */
164 };
165
166 struct mem_cgroup_per_node {
167         struct mem_cgroup_per_zone zoneinfo[MAX_NR_ZONES];
168 };
169
170 struct mem_cgroup_lru_info {
171         struct mem_cgroup_per_node *nodeinfo[MAX_NUMNODES];
172 };
173
174 /*
175  * Cgroups above their limits are maintained in a RB-Tree, independent of
176  * their hierarchy representation
177  */
178
179 struct mem_cgroup_tree_per_zone {
180         struct rb_root rb_root;
181         spinlock_t lock;
182 };
183
184 struct mem_cgroup_tree_per_node {
185         struct mem_cgroup_tree_per_zone rb_tree_per_zone[MAX_NR_ZONES];
186 };
187
188 struct mem_cgroup_tree {
189         struct mem_cgroup_tree_per_node *rb_tree_per_node[MAX_NUMNODES];
190 };
191
192 static struct mem_cgroup_tree soft_limit_tree __read_mostly;
193
194 struct mem_cgroup_threshold {
195         struct eventfd_ctx *eventfd;
196         u64 threshold;
197 };
198
199 /* For threshold */
200 struct mem_cgroup_threshold_ary {
201         /* An array index points to threshold just below or equal to usage. */
202         int current_threshold;
203         /* Size of entries[] */
204         unsigned int size;
205         /* Array of thresholds */
206         struct mem_cgroup_threshold entries[0];
207 };
208
209 struct mem_cgroup_thresholds {
210         /* Primary thresholds array */
211         struct mem_cgroup_threshold_ary *primary;
212         /*
213          * Spare threshold array.
214          * This is needed to make mem_cgroup_unregister_event() "never fail".
215          * It must be able to store at least primary->size - 1 entries.
216          */
217         struct mem_cgroup_threshold_ary *spare;
218 };
219
220 /* for OOM */
221 struct mem_cgroup_eventfd_list {
222         struct list_head list;
223         struct eventfd_ctx *eventfd;
224 };
225
226 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg);
227 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg);
228
229 /*
230  * The memory controller data structure. The memory controller controls both
231  * page cache and RSS per cgroup. We would eventually like to provide
232  * statistics based on the statistics developed by Rik Van Riel for clock-pro,
233  * to help the administrator determine what knobs to tune.
234  *
235  * TODO: Add a water mark for the memory controller. Reclaim will begin when
236  * we hit the water mark. May be even add a low water mark, such that
237  * no reclaim occurs from a cgroup at it's low water mark, this is
238  * a feature that will be implemented much later in the future.
239  */
240 struct mem_cgroup {
241         struct cgroup_subsys_state css;
242         /*
243          * the counter to account for memory usage
244          */
245         struct res_counter res;
246
247         union {
248                 /*
249                  * the counter to account for mem+swap usage.
250                  */
251                 struct res_counter memsw;
252
253                 /*
254                  * rcu_freeing is used only when freeing struct mem_cgroup,
255                  * so put it into a union to avoid wasting more memory.
256                  * It must be disjoint from the css field.  It could be
257                  * in a union with the res field, but res plays a much
258                  * larger part in mem_cgroup life than memsw, and might
259                  * be of interest, even at time of free, when debugging.
260                  * So share rcu_head with the less interesting memsw.
261                  */
262                 struct rcu_head rcu_freeing;
263                 /*
264                  * We also need some space for a worker in deferred freeing.
265                  * By the time we call it, rcu_freeing is no longer in use.
266                  */
267                 struct work_struct work_freeing;
268         };
269
270         /*
271          * Per cgroup active and inactive list, similar to the
272          * per zone LRU lists.
273          */
274         struct mem_cgroup_lru_info info;
275         int last_scanned_node;
276 #if MAX_NUMNODES > 1
277         nodemask_t      scan_nodes;
278         atomic_t        numainfo_events;
279         atomic_t        numainfo_updating;
280 #endif
281         /*
282          * Should the accounting and control be hierarchical, per subtree?
283          */
284         bool use_hierarchy;
285
286         bool            oom_lock;
287         atomic_t        under_oom;
288
289         atomic_t        refcnt;
290
291         int     swappiness;
292         /* OOM-Killer disable */
293         int             oom_kill_disable;
294
295         /* set when res.limit == memsw.limit */
296         bool            memsw_is_minimum;
297
298         /* protect arrays of thresholds */
299         struct mutex thresholds_lock;
300
301         /* thresholds for memory usage. RCU-protected */
302         struct mem_cgroup_thresholds thresholds;
303
304         /* thresholds for mem+swap usage. RCU-protected */
305         struct mem_cgroup_thresholds memsw_thresholds;
306
307         /* For oom notifier event fd */
308         struct list_head oom_notify;
309
310         /*
311          * Should we move charges of a task when a task is moved into this
312          * mem_cgroup ? And what type of charges should we move ?
313          */
314         unsigned long   move_charge_at_immigrate;
315         /*
316          * set > 0 if pages under this cgroup are moving to other cgroup.
317          */
318         atomic_t        moving_account;
319         /* taken only while moving_account > 0 */
320         spinlock_t      move_lock;
321         /*
322          * percpu counter.
323          */
324         struct mem_cgroup_stat_cpu __percpu *stat;
325         /*
326          * used when a cpu is offlined or other synchronizations
327          * See mem_cgroup_read_stat().
328          */
329         struct mem_cgroup_stat_cpu nocpu_base;
330         spinlock_t pcp_counter_lock;
331
332 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) && defined(CONFIG_INET)
333         struct tcp_memcontrol tcp_mem;
334 #endif
335 };
336
337 /* Stuffs for move charges at task migration. */
338 /*
339  * Types of charges to be moved. "move_charge_at_immitgrate" is treated as a
340  * left-shifted bitmap of these types.
341  */
342 enum move_type {
343         MOVE_CHARGE_TYPE_ANON,  /* private anonymous page and swap of it */
344         MOVE_CHARGE_TYPE_FILE,  /* file page(including tmpfs) and swap of it */
345         NR_MOVE_TYPE,
346 };
347
348 /* "mc" and its members are protected by cgroup_mutex */
349 static struct move_charge_struct {
350         spinlock_t        lock; /* for from, to */
351         struct mem_cgroup *from;
352         struct mem_cgroup *to;
353         unsigned long precharge;
354         unsigned long moved_charge;
355         unsigned long moved_swap;
356         struct task_struct *moving_task;        /* a task moving charges */
357         wait_queue_head_t waitq;                /* a waitq for other context */
358 } mc = {
359         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mc.lock),
360         .waitq = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(mc.waitq),
361 };
362
363 static bool move_anon(void)
364 {
365         return test_bit(MOVE_CHARGE_TYPE_ANON,
366                                         &mc.to->move_charge_at_immigrate);
367 }
368
369 static bool move_file(void)
370 {
371         return test_bit(MOVE_CHARGE_TYPE_FILE,
372                                         &mc.to->move_charge_at_immigrate);
373 }
374
375 /*
376  * Maximum loops in mem_cgroup_hierarchical_reclaim(), used for soft
377  * limit reclaim to prevent infinite loops, if they ever occur.
378  */
379 #define MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS            100
380 #define MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS 2
381
382 enum charge_type {
383         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE = 0,
384         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON,
385         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SWAPOUT, /* for accounting swapcache */
386         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_DROP,    /* a page was unused swap cache */
387         NR_CHARGE_TYPE,
388 };
389
390 /* for encoding cft->private value on file */
391 enum res_type {
392         _MEM,
393         _MEMSWAP,
394         _OOM_TYPE,
395 };
396
397 #define MEMFILE_PRIVATE(x, val) ((x) << 16 | (val))
398 #define MEMFILE_TYPE(val)       ((val) >> 16 & 0xffff)
399 #define MEMFILE_ATTR(val)       ((val) & 0xffff)
400 /* Used for OOM nofiier */
401 #define OOM_CONTROL             (0)
402
403 /*
404  * Reclaim flags for mem_cgroup_hierarchical_reclaim
405  */
406 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_NOSWAP_BIT   0x0
407 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_NOSWAP       (1 << MEM_CGROUP_RECLAIM_NOSWAP_BIT)
408 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_SHRINK_BIT   0x1
409 #define MEM_CGROUP_RECLAIM_SHRINK       (1 << MEM_CGROUP_RECLAIM_SHRINK_BIT)
410
411 static void mem_cgroup_get(struct mem_cgroup *memcg);
412 static void mem_cgroup_put(struct mem_cgroup *memcg);
413
414 static inline
415 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_css(struct cgroup_subsys_state *s)
416 {
417         return container_of(s, struct mem_cgroup, css);
418 }
419
420 static inline bool mem_cgroup_is_root(struct mem_cgroup *memcg)
421 {
422         return (memcg == root_mem_cgroup);
423 }
424
425 /* Writing them here to avoid exposing memcg's inner layout */
426 #if defined(CONFIG_INET) && defined(CONFIG_MEMCG_KMEM)
427
428 void sock_update_memcg(struct sock *sk)
429 {
430         if (mem_cgroup_sockets_enabled) {
431                 struct mem_cgroup *memcg;
432                 struct cg_proto *cg_proto;
433
434                 BUG_ON(!sk->sk_prot->proto_cgroup);
435
436                 /* Socket cloning can throw us here with sk_cgrp already
437                  * filled. It won't however, necessarily happen from
438                  * process context. So the test for root memcg given
439                  * the current task's memcg won't help us in this case.
440                  *
441                  * Respecting the original socket's memcg is a better
442                  * decision in this case.
443                  */
444                 if (sk->sk_cgrp) {
445                         BUG_ON(mem_cgroup_is_root(sk->sk_cgrp->memcg));
446                         mem_cgroup_get(sk->sk_cgrp->memcg);
447                         return;
448                 }
449
450                 rcu_read_lock();
451                 memcg = mem_cgroup_from_task(current);
452                 cg_proto = sk->sk_prot->proto_cgroup(memcg);
453                 if (!mem_cgroup_is_root(memcg) && memcg_proto_active(cg_proto)) {
454                         mem_cgroup_get(memcg);
455                         sk->sk_cgrp = cg_proto;
456                 }
457                 rcu_read_unlock();
458         }
459 }
460 EXPORT_SYMBOL(sock_update_memcg);
461
462 void sock_release_memcg(struct sock *sk)
463 {
464         if (mem_cgroup_sockets_enabled && sk->sk_cgrp) {
465                 struct mem_cgroup *memcg;
466                 WARN_ON(!sk->sk_cgrp->memcg);
467                 memcg = sk->sk_cgrp->memcg;
468                 mem_cgroup_put(memcg);
469         }
470 }
471
472 struct cg_proto *tcp_proto_cgroup(struct mem_cgroup *memcg)
473 {
474         if (!memcg || mem_cgroup_is_root(memcg))
475                 return NULL;
476
477         return &memcg->tcp_mem.cg_proto;
478 }
479 EXPORT_SYMBOL(tcp_proto_cgroup);
480
481 static void disarm_sock_keys(struct mem_cgroup *memcg)
482 {
483         if (!memcg_proto_activated(&memcg->tcp_mem.cg_proto))
484                 return;
485         static_key_slow_dec(&memcg_socket_limit_enabled);
486 }
487 #else
488 static void disarm_sock_keys(struct mem_cgroup *memcg)
489 {
490 }
491 #endif
492
493 static void drain_all_stock_async(struct mem_cgroup *memcg);
494
495 static struct mem_cgroup_per_zone *
496 mem_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int zid)
497 {
498         return &memcg->info.nodeinfo[nid]->zoneinfo[zid];
499 }
500
501 struct cgroup_subsys_state *mem_cgroup_css(struct mem_cgroup *memcg)
502 {
503         return &memcg->css;
504 }
505
506 static struct mem_cgroup_per_zone *
507 page_cgroup_zoneinfo(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
508 {
509         int nid = page_to_nid(page);
510         int zid = page_zonenum(page);
511
512         return mem_cgroup_zoneinfo(memcg, nid, zid);
513 }
514
515 static struct mem_cgroup_tree_per_zone *
516 soft_limit_tree_node_zone(int nid, int zid)
517 {
518         return &soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid]->rb_tree_per_zone[zid];
519 }
520
521 static struct mem_cgroup_tree_per_zone *
522 soft_limit_tree_from_page(struct page *page)
523 {
524         int nid = page_to_nid(page);
525         int zid = page_zonenum(page);
526
527         return &soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid]->rb_tree_per_zone[zid];
528 }
529
530 static void
531 __mem_cgroup_insert_exceeded(struct mem_cgroup *memcg,
532                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz,
533                                 struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz,
534                                 unsigned long long new_usage_in_excess)
535 {
536         struct rb_node **p = &mctz->rb_root.rb_node;
537         struct rb_node *parent = NULL;
538         struct mem_cgroup_per_zone *mz_node;
539
540         if (mz->on_tree)
541                 return;
542
543         mz->usage_in_excess = new_usage_in_excess;
544         if (!mz->usage_in_excess)
545                 return;
546         while (*p) {
547                 parent = *p;
548                 mz_node = rb_entry(parent, struct mem_cgroup_per_zone,
549                                         tree_node);
550                 if (mz->usage_in_excess < mz_node->usage_in_excess)
551                         p = &(*p)->rb_left;
552                 /*
553                  * We can't avoid mem cgroups that are over their soft
554                  * limit by the same amount
555                  */
556                 else if (mz->usage_in_excess >= mz_node->usage_in_excess)
557                         p = &(*p)->rb_right;
558         }
559         rb_link_node(&mz->tree_node, parent, p);
560         rb_insert_color(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
561         mz->on_tree = true;
562 }
563
564 static void
565 __mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup *memcg,
566                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz,
567                                 struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz)
568 {
569         if (!mz->on_tree)
570                 return;
571         rb_erase(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
572         mz->on_tree = false;
573 }
574
575 static void
576 mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup *memcg,
577                                 struct mem_cgroup_per_zone *mz,
578                                 struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz)
579 {
580         spin_lock(&mctz->lock);
581         __mem_cgroup_remove_exceeded(memcg, mz, mctz);
582         spin_unlock(&mctz->lock);
583 }
584
585
586 static void mem_cgroup_update_tree(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
587 {
588         unsigned long long excess;
589         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
590         struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz;
591         int nid = page_to_nid(page);
592         int zid = page_zonenum(page);
593         mctz = soft_limit_tree_from_page(page);
594
595         /*
596          * Necessary to update all ancestors when hierarchy is used.
597          * because their event counter is not touched.
598          */
599         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
600                 mz = mem_cgroup_zoneinfo(memcg, nid, zid);
601                 excess = res_counter_soft_limit_excess(&memcg->res);
602                 /*
603                  * We have to update the tree if mz is on RB-tree or
604                  * mem is over its softlimit.
605                  */
606                 if (excess || mz->on_tree) {
607                         spin_lock(&mctz->lock);
608                         /* if on-tree, remove it */
609                         if (mz->on_tree)
610                                 __mem_cgroup_remove_exceeded(memcg, mz, mctz);
611                         /*
612                          * Insert again. mz->usage_in_excess will be updated.
613                          * If excess is 0, no tree ops.
614                          */
615                         __mem_cgroup_insert_exceeded(memcg, mz, mctz, excess);
616                         spin_unlock(&mctz->lock);
617                 }
618         }
619 }
620
621 static void mem_cgroup_remove_from_trees(struct mem_cgroup *memcg)
622 {
623         int node, zone;
624         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
625         struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz;
626
627         for_each_node(node) {
628                 for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
629                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(memcg, node, zone);
630                         mctz = soft_limit_tree_node_zone(node, zone);
631                         mem_cgroup_remove_exceeded(memcg, mz, mctz);
632                 }
633         }
634 }
635
636 static struct mem_cgroup_per_zone *
637 __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz)
638 {
639         struct rb_node *rightmost = NULL;
640         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
641
642 retry:
643         mz = NULL;
644         rightmost = rb_last(&mctz->rb_root);
645         if (!rightmost)
646                 goto done;              /* Nothing to reclaim from */
647
648         mz = rb_entry(rightmost, struct mem_cgroup_per_zone, tree_node);
649         /*
650          * Remove the node now but someone else can add it back,
651          * we will to add it back at the end of reclaim to its correct
652          * position in the tree.
653          */
654         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz->memcg, mz, mctz);
655         if (!res_counter_soft_limit_excess(&mz->memcg->res) ||
656                 !css_tryget(&mz->memcg->css))
657                 goto retry;
658 done:
659         return mz;
660 }
661
662 static struct mem_cgroup_per_zone *
663 mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_zone *mctz)
664 {
665         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
666
667         spin_lock(&mctz->lock);
668         mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
669         spin_unlock(&mctz->lock);
670         return mz;
671 }
672
673 /*
674  * Implementation Note: reading percpu statistics for memcg.
675  *
676  * Both of vmstat[] and percpu_counter has threshold and do periodic
677  * synchronization to implement "quick" read. There are trade-off between
678  * reading cost and precision of value. Then, we may have a chance to implement
679  * a periodic synchronizion of counter in memcg's counter.
680  *
681  * But this _read() function is used for user interface now. The user accounts
682  * memory usage by memory cgroup and he _always_ requires exact value because
683  * he accounts memory. Even if we provide quick-and-fuzzy read, we always
684  * have to visit all online cpus and make sum. So, for now, unnecessary
685  * synchronization is not implemented. (just implemented for cpu hotplug)
686  *
687  * If there are kernel internal actions which can make use of some not-exact
688  * value, and reading all cpu value can be performance bottleneck in some
689  * common workload, threashold and synchonization as vmstat[] should be
690  * implemented.
691  */
692 static long mem_cgroup_read_stat(struct mem_cgroup *memcg,
693                                  enum mem_cgroup_stat_index idx)
694 {
695         long val = 0;
696         int cpu;
697
698         get_online_cpus();
699         for_each_online_cpu(cpu)
700                 val += per_cpu(memcg->stat->count[idx], cpu);
701 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
702         spin_lock(&memcg->pcp_counter_lock);
703         val += memcg->nocpu_base.count[idx];
704         spin_unlock(&memcg->pcp_counter_lock);
705 #endif
706         put_online_cpus();
707         return val;
708 }
709
710 static void mem_cgroup_swap_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
711                                          bool charge)
712 {
713         int val = (charge) ? 1 : -1;
714         this_cpu_add(memcg->stat->count[MEM_CGROUP_STAT_SWAP], val);
715 }
716
717 static unsigned long mem_cgroup_read_events(struct mem_cgroup *memcg,
718                                             enum mem_cgroup_events_index idx)
719 {
720         unsigned long val = 0;
721         int cpu;
722
723         for_each_online_cpu(cpu)
724                 val += per_cpu(memcg->stat->events[idx], cpu);
725 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
726         spin_lock(&memcg->pcp_counter_lock);
727         val += memcg->nocpu_base.events[idx];
728         spin_unlock(&memcg->pcp_counter_lock);
729 #endif
730         return val;
731 }
732
733 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
734                                          bool anon, int nr_pages)
735 {
736         preempt_disable();
737
738         /*
739          * Here, RSS means 'mapped anon' and anon's SwapCache. Shmem/tmpfs is
740          * counted as CACHE even if it's on ANON LRU.
741          */
742         if (anon)
743                 __this_cpu_add(memcg->stat->count[MEM_CGROUP_STAT_RSS],
744                                 nr_pages);
745         else
746                 __this_cpu_add(memcg->stat->count[MEM_CGROUP_STAT_CACHE],
747                                 nr_pages);
748
749         /* pagein of a big page is an event. So, ignore page size */
750         if (nr_pages > 0)
751                 __this_cpu_inc(memcg->stat->events[MEM_CGROUP_EVENTS_PGPGIN]);
752         else {
753                 __this_cpu_inc(memcg->stat->events[MEM_CGROUP_EVENTS_PGPGOUT]);
754                 nr_pages = -nr_pages; /* for event */
755         }
756
757         __this_cpu_add(memcg->stat->nr_page_events, nr_pages);
758
759         preempt_enable();
760 }
761
762 unsigned long
763 mem_cgroup_get_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru)
764 {
765         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
766
767         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_zone, lruvec);
768         return mz->lru_size[lru];
769 }
770
771 static unsigned long
772 mem_cgroup_zone_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int zid,
773                         unsigned int lru_mask)
774 {
775         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
776         enum lru_list lru;
777         unsigned long ret = 0;
778
779         mz = mem_cgroup_zoneinfo(memcg, nid, zid);
780
781         for_each_lru(lru) {
782                 if (BIT(lru) & lru_mask)
783                         ret += mz->lru_size[lru];
784         }
785         return ret;
786 }
787
788 static unsigned long
789 mem_cgroup_node_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
790                         int nid, unsigned int lru_mask)
791 {
792         u64 total = 0;
793         int zid;
794
795         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++)
796                 total += mem_cgroup_zone_nr_lru_pages(memcg,
797                                                 nid, zid, lru_mask);
798
799         return total;
800 }
801
802 static unsigned long mem_cgroup_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
803                         unsigned int lru_mask)
804 {
805         int nid;
806         u64 total = 0;
807
808         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
809                 total += mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid, lru_mask);
810         return total;
811 }
812
813 static bool mem_cgroup_event_ratelimit(struct mem_cgroup *memcg,
814                                        enum mem_cgroup_events_target target)
815 {
816         unsigned long val, next;
817
818         val = __this_cpu_read(memcg->stat->nr_page_events);
819         next = __this_cpu_read(memcg->stat->targets[target]);
820         /* from time_after() in jiffies.h */
821         if ((long)next - (long)val < 0) {
822                 switch (target) {
823                 case MEM_CGROUP_TARGET_THRESH:
824                         next = val + THRESHOLDS_EVENTS_TARGET;
825                         break;
826                 case MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT:
827                         next = val + SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET;
828                         break;
829                 case MEM_CGROUP_TARGET_NUMAINFO:
830                         next = val + NUMAINFO_EVENTS_TARGET;
831                         break;
832                 default:
833                         break;
834                 }
835                 __this_cpu_write(memcg->stat->targets[target], next);
836                 return true;
837         }
838         return false;
839 }
840
841 /*
842  * Check events in order.
843  *
844  */
845 static void memcg_check_events(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
846 {
847         preempt_disable();
848         /* threshold event is triggered in finer grain than soft limit */
849         if (unlikely(mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
850                                                 MEM_CGROUP_TARGET_THRESH))) {
851                 bool do_softlimit;
852                 bool do_numainfo __maybe_unused;
853
854                 do_softlimit = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
855                                                 MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT);
856 #if MAX_NUMNODES > 1
857                 do_numainfo = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
858                                                 MEM_CGROUP_TARGET_NUMAINFO);
859 #endif
860                 preempt_enable();
861
862                 mem_cgroup_threshold(memcg);
863                 if (unlikely(do_softlimit))
864                         mem_cgroup_update_tree(memcg, page);
865 #if MAX_NUMNODES > 1
866                 if (unlikely(do_numainfo))
867                         atomic_inc(&memcg->numainfo_events);
868 #endif
869         } else
870                 preempt_enable();
871 }
872
873 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_cont(struct cgroup *cont)
874 {
875         return mem_cgroup_from_css(
876                 cgroup_subsys_state(cont, mem_cgroup_subsys_id));
877 }
878
879 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
880 {
881         /*
882          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
883          * if it races with swapoff, page migration, etc.
884          * So this can be called with p == NULL.
885          */
886         if (unlikely(!p))
887                 return NULL;
888
889         return mem_cgroup_from_css(task_subsys_state(p, mem_cgroup_subsys_id));
890 }
891
892 struct mem_cgroup *try_get_mem_cgroup_from_mm(struct mm_struct *mm)
893 {
894         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
895
896         if (!mm)
897                 return NULL;
898         /*
899          * Because we have no locks, mm->owner's may be being moved to other
900          * cgroup. We use css_tryget() here even if this looks
901          * pessimistic (rather than adding locks here).
902          */
903         rcu_read_lock();
904         do {
905                 memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
906                 if (unlikely(!memcg))
907                         break;
908         } while (!css_tryget(&memcg->css));
909         rcu_read_unlock();
910         return memcg;
911 }
912
913 /**
914  * mem_cgroup_iter - iterate over memory cgroup hierarchy
915  * @root: hierarchy root
916  * @prev: previously returned memcg, NULL on first invocation
917  * @reclaim: cookie for shared reclaim walks, NULL for full walks
918  *
919  * Returns references to children of the hierarchy below @root, or
920  * @root itself, or %NULL after a full round-trip.
921  *
922  * Caller must pass the return value in @prev on subsequent
923  * invocations for reference counting, or use mem_cgroup_iter_break()
924  * to cancel a hierarchy walk before the round-trip is complete.
925  *
926  * Reclaimers can specify a zone and a priority level in @reclaim to
927  * divide up the memcgs in the hierarchy among all concurrent
928  * reclaimers operating on the same zone and priority.
929  */
930 struct mem_cgroup *mem_cgroup_iter(struct mem_cgroup *root,
931                                    struct mem_cgroup *prev,
932                                    struct mem_cgroup_reclaim_cookie *reclaim)
933 {
934         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
935         int id = 0;
936
937         if (mem_cgroup_disabled())
938                 return NULL;
939
940         if (!root)
941                 root = root_mem_cgroup;
942
943         if (prev && !reclaim)
944                 id = css_id(&prev->css);
945
946         if (prev && prev != root)
947                 css_put(&prev->css);
948
949         if (!root->use_hierarchy && root != root_mem_cgroup) {
950                 if (prev)
951                         return NULL;
952                 return root;
953         }
954
955         while (!memcg) {
956                 struct mem_cgroup_reclaim_iter *uninitialized_var(iter);
957                 struct cgroup_subsys_state *css;
958
959                 if (reclaim) {
960                         int nid = zone_to_nid(reclaim->zone);
961                         int zid = zone_idx(reclaim->zone);
962                         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
963
964                         mz = mem_cgroup_zoneinfo(root, nid, zid);
965                         iter = &mz->reclaim_iter[reclaim->priority];
966                         if (prev && reclaim->generation != iter->generation)
967                                 return NULL;
968                         id = iter->position;
969                 }
970
971                 rcu_read_lock();
972                 css = css_get_next(&mem_cgroup_subsys, id + 1, &root->css, &id);
973                 if (css) {
974                         if (css == &root->css || css_tryget(css))
975                                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
976                 } else
977                         id = 0;
978                 rcu_read_unlock();
979
980                 if (reclaim) {
981                         iter->position = id;
982                         if (!css)
983                                 iter->generation++;
984                         else if (!prev && memcg)
985                                 reclaim->generation = iter->generation;
986                 }
987
988                 if (prev && !css)
989                         return NULL;
990         }
991         return memcg;
992 }
993
994 /**
995  * mem_cgroup_iter_break - abort a hierarchy walk prematurely
996  * @root: hierarchy root
997  * @prev: last visited hierarchy member as returned by mem_cgroup_iter()
998  */
999 void mem_cgroup_iter_break(struct mem_cgroup *root,
1000                            struct mem_cgroup *prev)
1001 {
1002         if (!root)
1003                 root = root_mem_cgroup;
1004         if (prev && prev != root)
1005                 css_put(&prev->css);
1006 }
1007
1008 /*
1009  * Iteration constructs for visiting all cgroups (under a tree).  If
1010  * loops are exited prematurely (break), mem_cgroup_iter_break() must
1011  * be used for reference counting.
1012  */
1013 #define for_each_mem_cgroup_tree(iter, root)            \
1014         for (iter = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);  \
1015              iter != NULL;                              \
1016              iter = mem_cgroup_iter(root, iter, NULL))
1017
1018 #define for_each_mem_cgroup(iter)                       \
1019         for (iter = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);  \
1020              iter != NULL;                              \
1021              iter = mem_cgroup_iter(NULL, iter, NULL))
1022
1023 void __mem_cgroup_count_vm_event(struct mm_struct *mm, enum vm_event_item idx)
1024 {
1025         struct mem_cgroup *memcg;
1026
1027         rcu_read_lock();
1028         memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
1029         if (unlikely(!memcg))
1030                 goto out;
1031
1032         switch (idx) {
1033         case PGFAULT:
1034                 this_cpu_inc(memcg->stat->events[MEM_CGROUP_EVENTS_PGFAULT]);
1035                 break;
1036         case PGMAJFAULT:
1037                 this_cpu_inc(memcg->stat->events[MEM_CGROUP_EVENTS_PGMAJFAULT]);
1038                 break;
1039         default:
1040                 BUG();
1041         }
1042 out:
1043         rcu_read_unlock();
1044 }
1045 EXPORT_SYMBOL(__mem_cgroup_count_vm_event);
1046
1047 /**
1048  * mem_cgroup_zone_lruvec - get the lru list vector for a zone and memcg
1049  * @zone: zone of the wanted lruvec
1050  * @memcg: memcg of the wanted lruvec
1051  *
1052  * Returns the lru list vector holding pages for the given @zone and
1053  * @mem.  This can be the global zone lruvec, if the memory controller
1054  * is disabled.
1055  */
1056 struct lruvec *mem_cgroup_zone_lruvec(struct zone *zone,
1057                                       struct mem_cgroup *memcg)
1058 {
1059         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1060         struct lruvec *lruvec;
1061
1062         if (mem_cgroup_disabled()) {
1063                 lruvec = &zone->lruvec;
1064                 goto out;
1065         }
1066
1067         mz = mem_cgroup_zoneinfo(memcg, zone_to_nid(zone), zone_idx(zone));
1068         lruvec = &mz->lruvec;
1069 out:
1070         /*
1071          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1072          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1073          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1074          */
1075         if (unlikely(lruvec->zone != zone))
1076                 lruvec->zone = zone;
1077         return lruvec;
1078 }
1079
1080 /*
1081  * Following LRU functions are allowed to be used without PCG_LOCK.
1082  * Operations are called by routine of global LRU independently from memcg.
1083  * What we have to take care of here is validness of pc->mem_cgroup.
1084  *
1085  * Changes to pc->mem_cgroup happens when
1086  * 1. charge
1087  * 2. moving account
1088  * In typical case, "charge" is done before add-to-lru. Exception is SwapCache.
1089  * It is added to LRU before charge.
1090  * If PCG_USED bit is not set, page_cgroup is not added to this private LRU.
1091  * When moving account, the page is not on LRU. It's isolated.
1092  */
1093
1094 /**
1095  * mem_cgroup_page_lruvec - return lruvec for adding an lru page
1096  * @page: the page
1097  * @zone: zone of the page
1098  */
1099 struct lruvec *mem_cgroup_page_lruvec(struct page *page, struct zone *zone)
1100 {
1101         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1102         struct mem_cgroup *memcg;
1103         struct page_cgroup *pc;
1104         struct lruvec *lruvec;
1105
1106         if (mem_cgroup_disabled()) {
1107                 lruvec = &zone->lruvec;
1108                 goto out;
1109         }
1110
1111         pc = lookup_page_cgroup(page);
1112         memcg = pc->mem_cgroup;
1113
1114         /*
1115          * Surreptitiously switch any uncharged offlist page to root:
1116          * an uncharged page off lru does nothing to secure
1117          * its former mem_cgroup from sudden removal.
1118          *
1119          * Our caller holds lru_lock, and PageCgroupUsed is updated
1120          * under page_cgroup lock: between them, they make all uses
1121          * of pc->mem_cgroup safe.
1122          */
1123         if (!PageLRU(page) && !PageCgroupUsed(pc) && memcg != root_mem_cgroup)
1124                 pc->mem_cgroup = memcg = root_mem_cgroup;
1125
1126         mz = page_cgroup_zoneinfo(memcg, page);
1127         lruvec = &mz->lruvec;
1128 out:
1129         /*
1130          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1131          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1132          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1133          */
1134         if (unlikely(lruvec->zone != zone))
1135                 lruvec->zone = zone;
1136         return lruvec;
1137 }
1138
1139 /**
1140  * mem_cgroup_update_lru_size - account for adding or removing an lru page
1141  * @lruvec: mem_cgroup per zone lru vector
1142  * @lru: index of lru list the page is sitting on
1143  * @nr_pages: positive when adding or negative when removing
1144  *
1145  * This function must be called when a page is added to or removed from an
1146  * lru list.
1147  */
1148 void mem_cgroup_update_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
1149                                 int nr_pages)
1150 {
1151         struct mem_cgroup_per_zone *mz;
1152         unsigned long *lru_size;
1153
1154         if (mem_cgroup_disabled())
1155                 return;
1156
1157         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_zone, lruvec);
1158         lru_size = mz->lru_size + lru;
1159         *lru_size += nr_pages;
1160         VM_BUG_ON((long)(*lru_size) < 0);
1161 }
1162
1163 /*
1164  * Checks whether given mem is same or in the root_mem_cgroup's
1165  * hierarchy subtree
1166  */
1167 bool __mem_cgroup_same_or_subtree(const struct mem_cgroup *root_memcg,
1168                                   struct mem_cgroup *memcg)
1169 {
1170         if (root_memcg == memcg)
1171                 return true;
1172         if (!root_memcg->use_hierarchy || !memcg)
1173                 return false;
1174         return css_is_ancestor(&memcg->css, &root_memcg->css);
1175 }
1176
1177 static bool mem_cgroup_same_or_subtree(const struct mem_cgroup *root_memcg,
1178                                        struct mem_cgroup *memcg)
1179 {
1180         bool ret;
1181
1182         rcu_read_lock();
1183         ret = __mem_cgroup_same_or_subtree(root_memcg, memcg);
1184         rcu_read_unlock();
1185         return ret;
1186 }
1187
1188 int task_in_mem_cgroup(struct task_struct *task, const struct mem_cgroup *memcg)
1189 {
1190         int ret;
1191         struct mem_cgroup *curr = NULL;
1192         struct task_struct *p;
1193
1194         p = find_lock_task_mm(task);
1195         if (p) {
1196                 curr = try_get_mem_cgroup_from_mm(p->mm);
1197                 task_unlock(p);
1198         } else {
1199                 /*
1200                  * All threads may have already detached their mm's, but the oom
1201                  * killer still needs to detect if they have already been oom
1202                  * killed to prevent needlessly killing additional tasks.
1203                  */
1204                 task_lock(task);
1205                 curr = mem_cgroup_from_task(task);
1206                 if (curr)
1207                         css_get(&curr->css);
1208                 task_unlock(task);
1209         }
1210         if (!curr)
1211                 return 0;
1212         /*
1213          * We should check use_hierarchy of "memcg" not "curr". Because checking
1214          * use_hierarchy of "curr" here make this function true if hierarchy is
1215          * enabled in "curr" and "curr" is a child of "memcg" in *cgroup*
1216          * hierarchy(even if use_hierarchy is disabled in "memcg").
1217          */
1218         ret = mem_cgroup_same_or_subtree(memcg, curr);
1219         css_put(&curr->css);
1220         return ret;
1221 }
1222
1223 int mem_cgroup_inactive_anon_is_low(struct lruvec *lruvec)
1224 {
1225         unsigned long inactive_ratio;
1226         unsigned long inactive;
1227         unsigned long active;
1228         unsigned long gb;
1229
1230         inactive = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON);
1231         active = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON);
1232
1233         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
1234         if (gb)
1235                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
1236         else
1237                 inactive_ratio = 1;
1238
1239         return inactive * inactive_ratio < active;
1240 }
1241
1242 int mem_cgroup_inactive_file_is_low(struct lruvec *lruvec)
1243 {
1244         unsigned long active;
1245         unsigned long inactive;
1246
1247         inactive = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE);
1248         active = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE);
1249
1250         return (active > inactive);
1251 }
1252
1253 #define mem_cgroup_from_res_counter(counter, member)    \
1254         container_of(counter, struct mem_cgroup, member)
1255
1256 /**
1257  * mem_cgroup_margin - calculate chargeable space of a memory cgroup
1258  * @memcg: the memory cgroup
1259  *
1260  * Returns the maximum amount of memory @mem can be charged with, in
1261  * pages.
1262  */
1263 static unsigned long mem_cgroup_margin(struct mem_cgroup *memcg)
1264 {
1265         unsigned long long margin;
1266
1267         margin = res_counter_margin(&memcg->res);
1268         if (do_swap_account)
1269                 margin = min(margin, res_counter_margin(&memcg->memsw));
1270         return margin >> PAGE_SHIFT;
1271 }
1272
1273 int mem_cgroup_swappiness(struct mem_cgroup *memcg)
1274 {
1275         struct cgroup *cgrp = memcg->css.cgroup;
1276
1277         /* root ? */
1278         if (cgrp->parent == NULL)
1279                 return vm_swappiness;
1280
1281         return memcg->swappiness;
1282 }
1283
1284 /*
1285  * memcg->moving_account is used for checking possibility that some thread is
1286  * calling move_account(). When a thread on CPU-A starts moving pages under
1287  * a memcg, other threads should check memcg->moving_account under
1288  * rcu_read_lock(), like this:
1289  *
1290  *         CPU-A                                    CPU-B
1291  *                                              rcu_read_lock()
1292  *         memcg->moving_account+1              if (memcg->mocing_account)
1293  *                                                   take heavy locks.
1294  *         synchronize_rcu()                    update something.
1295  *                                              rcu_read_unlock()
1296  *         start move here.
1297  */
1298
1299 /* for quick checking without looking up memcg */
1300 atomic_t memcg_moving __read_mostly;
1301
1302 static void mem_cgroup_start_move(struct mem_cgroup *memcg)
1303 {
1304         atomic_inc(&memcg_moving);
1305         atomic_inc(&memcg->moving_account);
1306         synchronize_rcu();
1307 }
1308
1309 static void mem_cgroup_end_move(struct mem_cgroup *memcg)
1310 {
1311         /*
1312          * Now, mem_cgroup_clear_mc() may call this function with NULL.
1313          * We check NULL in callee rather than caller.
1314          */
1315         if (memcg) {
1316                 atomic_dec(&memcg_moving);
1317                 atomic_dec(&memcg->moving_account);
1318         }
1319 }
1320
1321 /*
1322  * 2 routines for checking "mem" is under move_account() or not.
1323  *
1324  * mem_cgroup_stolen() -  checking whether a cgroup is mc.from or not. This
1325  *                        is used for avoiding races in accounting.  If true,
1326  *                        pc->mem_cgroup may be overwritten.
1327  *
1328  * mem_cgroup_under_move() - checking a cgroup is mc.from or mc.to or
1329  *                        under hierarchy of moving cgroups. This is for
1330  *                        waiting at hith-memory prressure caused by "move".
1331  */
1332
1333 static bool mem_cgroup_stolen(struct mem_cgroup *memcg)
1334 {
1335         VM_BUG_ON(!rcu_read_lock_held());
1336         return atomic_read(&memcg->moving_account) > 0;
1337 }
1338
1339 static bool mem_cgroup_under_move(struct mem_cgroup *memcg)
1340 {
1341         struct mem_cgroup *from;
1342         struct mem_cgroup *to;
1343         bool ret = false;
1344         /*
1345          * Unlike task_move routines, we access mc.to, mc.from not under
1346          * mutual exclusion by cgroup_mutex. Here, we take spinlock instead.
1347          */
1348         spin_lock(&mc.lock);
1349         from = mc.from;
1350         to = mc.to;
1351         if (!from)
1352                 goto unlock;
1353
1354         ret = mem_cgroup_same_or_subtree(memcg, from)
1355                 || mem_cgroup_same_or_subtree(memcg, to);
1356 unlock:
1357         spin_unlock(&mc.lock);
1358         return ret;
1359 }
1360
1361 static bool mem_cgroup_wait_acct_move(struct mem_cgroup *memcg)
1362 {
1363         if (mc.moving_task && current != mc.moving_task) {
1364                 if (mem_cgroup_under_move(memcg)) {
1365                         DEFINE_WAIT(wait);
1366                         prepare_to_wait(&mc.waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
1367                         /* moving charge context might have finished. */
1368                         if (mc.moving_task)
1369                                 schedule();
1370                         finish_wait(&mc.waitq, &wait);
1371                         return true;
1372                 }
1373         }
1374         return false;
1375 }
1376
1377 /*
1378  * Take this lock when
1379  * - a code tries to modify page's memcg while it's USED.
1380  * - a code tries to modify page state accounting in a memcg.
1381  * see mem_cgroup_stolen(), too.
1382  */
1383 static void move_lock_mem_cgroup(struct mem_cgroup *memcg,
1384                                   unsigned long *flags)
1385 {
1386         spin_lock_irqsave(&memcg->move_lock, *flags);
1387 }
1388
1389 static void move_unlock_mem_cgroup(struct mem_cgroup *memcg,
1390                                 unsigned long *flags)
1391 {
1392         spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, *flags);
1393 }
1394
1395 /**
1396  * mem_cgroup_print_oom_info: Called from OOM with tasklist_lock held in read mode.
1397  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1398  * @p: Task that is going to be killed
1399  *
1400  * NOTE: @memcg and @p's mem_cgroup can be different when hierarchy is
1401  * enabled
1402  */
1403 void mem_cgroup_print_oom_info(struct mem_cgroup *memcg, struct task_struct *p)
1404 {
1405         struct cgroup *task_cgrp;
1406         struct cgroup *mem_cgrp;
1407         /*
1408          * Need a buffer in BSS, can't rely on allocations. The code relies
1409          * on the assumption that OOM is serialized for memory controller.
1410          * If this assumption is broken, revisit this code.
1411          */
1412         static char memcg_name[PATH_MAX];
1413         int ret;
1414
1415         if (!memcg || !p)
1416                 return;
1417
1418         rcu_read_lock();
1419
1420         mem_cgrp = memcg->css.cgroup;
1421         task_cgrp = task_cgroup(p, mem_cgroup_subsys_id);
1422
1423         ret = cgroup_path(task_cgrp, memcg_name, PATH_MAX);
1424         if (ret < 0) {
1425                 /*
1426                  * Unfortunately, we are unable to convert to a useful name
1427                  * But we'll still print out the usage information
1428                  */
1429                 rcu_read_unlock();
1430                 goto done;
1431         }
1432         rcu_read_unlock();
1433
1434         printk(KERN_INFO "Task in %s killed", memcg_name);
1435
1436         rcu_read_lock();
1437         ret = cgroup_path(mem_cgrp, memcg_name, PATH_MAX);
1438         if (ret < 0) {
1439                 rcu_read_unlock();
1440                 goto done;
1441         }
1442         rcu_read_unlock();
1443
1444         /*
1445          * Continues from above, so we don't need an KERN_ level
1446          */
1447         printk(KERN_CONT " as a result of limit of %s\n", memcg_name);
1448 done:
1449
1450         printk(KERN_INFO "memory: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %llu\n",
1451                 res_counter_read_u64(&memcg->res, RES_USAGE) >> 10,
1452                 res_counter_read_u64(&memcg->res, RES_LIMIT) >> 10,
1453                 res_counter_read_u64(&memcg->res, RES_FAILCNT));
1454         printk(KERN_INFO "memory+swap: usage %llukB, limit %llukB, "
1455                 "failcnt %llu\n",
1456                 res_counter_read_u64(&memcg->memsw, RES_USAGE) >> 10,
1457                 res_counter_read_u64(&memcg->memsw, RES_LIMIT) >> 10,
1458                 res_counter_read_u64(&memcg->memsw, RES_FAILCNT));
1459 }
1460
1461 /*
1462  * This function returns the number of memcg under hierarchy tree. Returns
1463  * 1(self count) if no children.
1464  */
1465 static int mem_cgroup_count_children(struct mem_cgroup *memcg)
1466 {
1467         int num = 0;
1468         struct mem_cgroup *iter;
1469
1470         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1471                 num++;
1472         return num;
1473 }
1474
1475 /*
1476  * Return the memory (and swap, if configured) limit for a memcg.
1477  */
1478 static u64 mem_cgroup_get_limit(struct mem_cgroup *memcg)
1479 {
1480         u64 limit;
1481
1482         limit = res_counter_read_u64(&memcg->res, RES_LIMIT);
1483
1484         /*
1485          * Do not consider swap space if we cannot swap due to swappiness
1486          */
1487         if (mem_cgroup_swappiness(memcg)) {
1488                 u64 memsw;
1489
1490                 limit += total_swap_pages << PAGE_SHIFT;
1491                 memsw = res_counter_read_u64(&memcg->memsw, RES_LIMIT);
1492
1493                 /*
1494                  * If memsw is finite and limits the amount of swap space
1495                  * available to this memcg, return that limit.
1496                  */
1497                 limit = min(limit, memsw);
1498         }
1499
1500         return limit;
1501 }
1502
1503 static void mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
1504                                      int order)
1505 {
1506         struct mem_cgroup *iter;
1507         unsigned long chosen_points = 0;
1508         unsigned long totalpages;
1509         unsigned int points = 0;
1510         struct task_struct *chosen = NULL;
1511
1512         /*
1513          * If current has a pending SIGKILL, then automatically select it.  The
1514          * goal is to allow it to allocate so that it may quickly exit and free
1515          * its memory.
1516          */
1517         if (fatal_signal_pending(current)) {
1518                 set_thread_flag(TIF_MEMDIE);
1519                 return;
1520         }
1521
1522         check_panic_on_oom(CONSTRAINT_MEMCG, gfp_mask, order, NULL);
1523         totalpages = mem_cgroup_get_limit(memcg) >> PAGE_SHIFT ? : 1;
1524         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1525                 struct cgroup *cgroup = iter->css.cgroup;
1526                 struct cgroup_iter it;
1527                 struct task_struct *task;
1528
1529                 cgroup_iter_start(cgroup, &it);
1530                 while ((task = cgroup_iter_next(cgroup, &it))) {
1531                         switch (oom_scan_process_thread(task, totalpages, NULL,
1532                                                         false)) {
1533                         case OOM_SCAN_SELECT:
1534                                 if (chosen)
1535                                         put_task_struct(chosen);
1536                                 chosen = task;
1537                                 chosen_points = ULONG_MAX;
1538                                 get_task_struct(chosen);
1539                                 /* fall through */
1540                         case OOM_SCAN_CONTINUE:
1541                                 continue;
1542                         case OOM_SCAN_ABORT:
1543                                 cgroup_iter_end(cgroup, &it);
1544                                 mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1545                                 if (chosen)
1546                                         put_task_struct(chosen);
1547                                 return;
1548                         case OOM_SCAN_OK:
1549                                 break;
1550                         };
1551                         points = oom_badness(task, memcg, NULL, totalpages);
1552                         if (points > chosen_points) {
1553                                 if (chosen)
1554                                         put_task_struct(chosen);
1555                                 chosen = task;
1556                                 chosen_points = points;
1557                                 get_task_struct(chosen);
1558                         }
1559                 }
1560                 cgroup_iter_end(cgroup, &it);
1561         }
1562
1563         if (!chosen)
1564                 return;
1565         points = chosen_points * 1000 / totalpages;
1566         oom_kill_process(chosen, gfp_mask, order, points, totalpages, memcg,
1567                          NULL, "Memory cgroup out of memory");
1568 }
1569
1570 static unsigned long mem_cgroup_reclaim(struct mem_cgroup *memcg,
1571                                         gfp_t gfp_mask,
1572                                         unsigned long flags)
1573 {
1574         unsigned long total = 0;
1575         bool noswap = false;
1576         int loop;
1577
1578         if (flags & MEM_CGROUP_RECLAIM_NOSWAP)
1579                 noswap = true;
1580         if (!(flags & MEM_CGROUP_RECLAIM_SHRINK) && memcg->memsw_is_minimum)
1581                 noswap = true;
1582
1583         for (loop = 0; loop < MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS; loop++) {
1584                 if (loop)
1585                         drain_all_stock_async(memcg);
1586                 total += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, gfp_mask, noswap);
1587                 /*
1588                  * Allow limit shrinkers, which are triggered directly
1589                  * by userspace, to catch signals and stop reclaim
1590                  * after minimal progress, regardless of the margin.
1591                  */
1592                 if (total && (flags & MEM_CGROUP_RECLAIM_SHRINK))
1593                         break;
1594                 if (mem_cgroup_margin(memcg))
1595                         break;
1596                 /*
1597                  * If nothing was reclaimed after two attempts, there
1598                  * may be no reclaimable pages in this hierarchy.
1599                  */
1600                 if (loop && !total)
1601                         break;
1602         }
1603         return total;
1604 }
1605
1606 /**
1607  * test_mem_cgroup_node_reclaimable
1608  * @memcg: the target memcg
1609  * @nid: the node ID to be checked.
1610  * @noswap : specify true here if the user wants flle only information.
1611  *
1612  * This function returns whether the specified memcg contains any
1613  * reclaimable pages on a node. Returns true if there are any reclaimable
1614  * pages in the node.
1615  */
1616 static bool test_mem_cgroup_node_reclaimable(struct mem_cgroup *memcg,
1617                 int nid, bool noswap)
1618 {
1619         if (mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid, LRU_ALL_FILE))
1620                 return true;
1621         if (noswap || !total_swap_pages)
1622                 return false;
1623         if (mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid, LRU_ALL_ANON))
1624                 return true;
1625         return false;
1626
1627 }
1628 #if MAX_NUMNODES > 1
1629
1630 /*
1631  * Always updating the nodemask is not very good - even if we have an empty
1632  * list or the wrong list here, we can start from some node and traverse all
1633  * nodes based on the zonelist. So update the list loosely once per 10 secs.
1634  *
1635  */
1636 static void mem_cgroup_may_update_nodemask(struct mem_cgroup *memcg)
1637 {
1638         int nid;
1639         /*
1640          * numainfo_events > 0 means there was at least NUMAINFO_EVENTS_TARGET
1641          * pagein/pageout changes since the last update.
1642          */
1643         if (!atomic_read(&memcg->numainfo_events))
1644                 return;
1645         if (atomic_inc_return(&memcg->numainfo_updating) > 1)
1646                 return;
1647
1648         /* make a nodemask where this memcg uses memory from */
1649         memcg->scan_nodes = node_states[N_MEMORY];
1650
1651         for_each_node_mask(nid, node_states[N_MEMORY]) {
1652
1653                 if (!test_mem_cgroup_node_reclaimable(memcg, nid, false))
1654                         node_clear(nid, memcg->scan_nodes);
1655         }
1656
1657         atomic_set(&memcg->numainfo_events, 0);
1658         atomic_set(&memcg->numainfo_updating, 0);
1659 }
1660
1661 /*
1662  * Selecting a node where we start reclaim from. Because what we need is just
1663  * reducing usage counter, start from anywhere is O,K. Considering
1664  * memory reclaim from current node, there are pros. and cons.
1665  *
1666  * Freeing memory from current node means freeing memory from a node which
1667  * we'll use or we've used. So, it may make LRU bad. And if several threads
1668  * hit limits, it will see a contention on a node. But freeing from remote
1669  * node means more costs for memory reclaim because of memory latency.
1670  *
1671  * Now, we use round-robin. Better algorithm is welcomed.
1672  */
1673 int mem_cgroup_select_victim_node(struct mem_cgroup *memcg)
1674 {
1675         int node;
1676
1677         mem_cgroup_may_update_nodemask(memcg);
1678         node = memcg->last_scanned_node;
1679
1680         node = next_node(node, memcg->scan_nodes);
1681         if (node == MAX_NUMNODES)
1682                 node = first_node(memcg->scan_nodes);
1683         /*
1684          * We call this when we hit limit, not when pages are added to LRU.
1685          * No LRU may hold pages because all pages are UNEVICTABLE or
1686          * memcg is too small and all pages are not on LRU. In that case,
1687          * we use curret node.
1688          */
1689         if (unlikely(node == MAX_NUMNODES))
1690                 node = numa_node_id();
1691
1692         memcg->last_scanned_node = node;
1693         return node;
1694 }
1695
1696 /*
1697  * Check all nodes whether it contains reclaimable pages or not.
1698  * For quick scan, we make use of scan_nodes. This will allow us to skip
1699  * unused nodes. But scan_nodes is lazily updated and may not cotain
1700  * enough new information. We need to do double check.
1701  */
1702 static bool mem_cgroup_reclaimable(struct mem_cgroup *memcg, bool noswap)
1703 {
1704         int nid;
1705
1706         /*
1707          * quick check...making use of scan_node.
1708          * We can skip unused nodes.
1709          */
1710         if (!nodes_empty(memcg->scan_nodes)) {
1711                 for (nid = first_node(memcg->scan_nodes);
1712                      nid < MAX_NUMNODES;
1713                      nid = next_node(nid, memcg->scan_nodes)) {
1714
1715                         if (test_mem_cgroup_node_reclaimable(memcg, nid, noswap))
1716                                 return true;
1717                 }
1718         }
1719         /*
1720          * Check rest of nodes.
1721          */
1722         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1723                 if (node_isset(nid, memcg->scan_nodes))
1724                         continue;
1725                 if (test_mem_cgroup_node_reclaimable(memcg, nid, noswap))
1726                         return true;
1727         }
1728         return false;
1729 }
1730
1731 #else
1732 int mem_cgroup_select_victim_node(struct mem_cgroup *memcg)
1733 {
1734         return 0;
1735 }
1736
1737 static bool mem_cgroup_reclaimable(struct mem_cgroup *memcg, bool noswap)
1738 {
1739         return test_mem_cgroup_node_reclaimable(memcg, 0, noswap);
1740 }
1741 #endif
1742
1743 static int mem_cgroup_soft_reclaim(struct mem_cgroup *root_memcg,
1744                                    struct zone *zone,
1745                                    gfp_t gfp_mask,
1746                                    unsigned long *total_scanned)
1747 {
1748         struct mem_cgroup *victim = NULL;
1749         int total = 0;
1750         int loop = 0;
1751         unsigned long excess;
1752         unsigned long nr_scanned;
1753         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1754                 .zone = zone,
1755                 .priority = 0,
1756         };
1757
1758         excess = res_counter_soft_limit_excess(&root_memcg->res) >> PAGE_SHIFT;
1759
1760         while (1) {
1761                 victim = mem_cgroup_iter(root_memcg, victim, &reclaim);
1762                 if (!victim) {
1763                         loop++;
1764                         if (loop >= 2) {
1765                                 /*
1766                                  * If we have not been able to reclaim
1767                                  * anything, it might because there are
1768                                  * no reclaimable pages under this hierarchy
1769                                  */
1770                                 if (!total)
1771                                         break;
1772                                 /*
1773                                  * We want to do more targeted reclaim.
1774                                  * excess >> 2 is not to excessive so as to
1775                                  * reclaim too much, nor too less that we keep
1776                                  * coming back to reclaim from this cgroup
1777                                  */
1778                                 if (total >= (excess >> 2) ||
1779                                         (loop > MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS))
1780                                         break;
1781                         }
1782                         continue;
1783                 }
1784                 if (!mem_cgroup_reclaimable(victim, false))
1785                         continue;
1786                 total += mem_cgroup_shrink_node_zone(victim, gfp_mask, false,
1787                                                      zone, &nr_scanned);
1788                 *total_scanned += nr_scanned;
1789                 if (!res_counter_soft_limit_excess(&root_memcg->res))
1790                         break;
1791         }
1792         mem_cgroup_iter_break(root_memcg, victim);
1793         return total;
1794 }
1795
1796 /*
1797  * Check OOM-Killer is already running under our hierarchy.
1798  * If someone is running, return false.
1799  * Has to be called with memcg_oom_lock
1800  */
1801 static bool mem_cgroup_oom_lock(struct mem_cgroup *memcg)
1802 {
1803         struct mem_cgroup *iter, *failed = NULL;
1804
1805         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1806                 if (iter->oom_lock) {
1807                         /*
1808                          * this subtree of our hierarchy is already locked
1809                          * so we cannot give a lock.
1810                          */
1811                         failed = iter;
1812                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1813                         break;
1814                 } else
1815                         iter->oom_lock = true;
1816         }
1817
1818         if (!failed)
1819                 return true;
1820
1821         /*
1822          * OK, we failed to lock the whole subtree so we have to clean up
1823          * what we set up to the failing subtree
1824          */
1825         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1826                 if (iter == failed) {
1827                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1828                         break;
1829                 }
1830                 iter->oom_lock = false;
1831         }
1832         return false;
1833 }
1834
1835 /*
1836  * Has to be called with memcg_oom_lock
1837  */
1838 static int mem_cgroup_oom_unlock(struct mem_cgroup *memcg)
1839 {
1840         struct mem_cgroup *iter;
1841
1842         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1843                 iter->oom_lock = false;
1844         return 0;
1845 }
1846
1847 static void mem_cgroup_mark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1848 {
1849         struct mem_cgroup *iter;
1850
1851         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1852                 atomic_inc(&iter->under_oom);
1853 }
1854
1855 static void mem_cgroup_unmark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1856 {
1857         struct mem_cgroup *iter;
1858
1859         /*
1860          * When a new child is created while the hierarchy is under oom,
1861          * mem_cgroup_oom_lock() may not be called. We have to use
1862          * atomic_add_unless() here.
1863          */
1864         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1865                 atomic_add_unless(&iter->under_oom, -1, 0);
1866 }
1867
1868 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_oom_lock);
1869 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_oom_waitq);
1870
1871 struct oom_wait_info {
1872         struct mem_cgroup *memcg;
1873         wait_queue_t    wait;
1874 };
1875
1876 static int memcg_oom_wake_function(wait_queue_t *wait,
1877         unsigned mode, int sync, void *arg)
1878 {
1879         struct mem_cgroup *wake_memcg = (struct mem_cgroup *)arg;
1880         struct mem_cgroup *oom_wait_memcg;
1881         struct oom_wait_info *oom_wait_info;
1882
1883         oom_wait_info = container_of(wait, struct oom_wait_info, wait);
1884         oom_wait_memcg = oom_wait_info->memcg;
1885
1886         /*
1887          * Both of oom_wait_info->memcg and wake_memcg are stable under us.
1888          * Then we can use css_is_ancestor without taking care of RCU.
1889          */
1890         if (!mem_cgroup_same_or_subtree(oom_wait_memcg, wake_memcg)
1891                 && !mem_cgroup_same_or_subtree(wake_memcg, oom_wait_memcg))
1892                 return 0;
1893         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, arg);
1894 }
1895
1896 static void memcg_wakeup_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1897 {
1898         /* for filtering, pass "memcg" as argument. */
1899         __wake_up(&memcg_oom_waitq, TASK_NORMAL, 0, memcg);
1900 }
1901
1902 static void memcg_oom_recover(struct mem_cgroup *memcg)
1903 {
1904         if (memcg && atomic_read(&memcg->under_oom))
1905                 memcg_wakeup_oom(memcg);
1906 }
1907
1908 /*
1909  * try to call OOM killer. returns false if we should exit memory-reclaim loop.
1910  */
1911 static bool mem_cgroup_handle_oom(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t mask,
1912                                   int order)
1913 {
1914         struct oom_wait_info owait;
1915         bool locked, need_to_kill;
1916
1917         owait.memcg = memcg;
1918         owait.wait.flags = 0;
1919         owait.wait.func = memcg_oom_wake_function;
1920         owait.wait.private = current;
1921         INIT_LIST_HEAD(&owait.wait.task_list);
1922         need_to_kill = true;
1923         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
1924
1925         /* At first, try to OOM lock hierarchy under memcg.*/
1926         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1927         locked = mem_cgroup_oom_lock(memcg);
1928         /*
1929          * Even if signal_pending(), we can't quit charge() loop without
1930          * accounting. So, UNINTERRUPTIBLE is appropriate. But SIGKILL
1931          * under OOM is always welcomed, use TASK_KILLABLE here.
1932          */
1933         prepare_to_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait, TASK_KILLABLE);
1934         if (!locked || memcg->oom_kill_disable)
1935                 need_to_kill = false;
1936         if (locked)
1937                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
1938         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1939
1940         if (need_to_kill) {
1941                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
1942                 mem_cgroup_out_of_memory(memcg, mask, order);
1943         } else {
1944                 schedule();
1945                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
1946         }
1947         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1948         if (locked)
1949                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
1950         memcg_wakeup_oom(memcg);
1951         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1952
1953         mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1954
1955         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) || fatal_signal_pending(current))
1956                 return false;
1957         /* Give chance to dying process */
1958         schedule_timeout_uninterruptible(1);
1959         return true;
1960 }
1961
1962 /*
1963  * Currently used to update mapped file statistics, but the routine can be
1964  * generalized to update other statistics as well.
1965  *
1966  * Notes: Race condition
1967  *
1968  * We usually use page_cgroup_lock() for accessing page_cgroup member but
1969  * it tends to be costly. But considering some conditions, we doesn't need
1970  * to do so _always_.
1971  *
1972  * Considering "charge", lock_page_cgroup() is not required because all
1973  * file-stat operations happen after a page is attached to radix-tree. There
1974  * are no race with "charge".
1975  *
1976  * Considering "uncharge", we know that memcg doesn't clear pc->mem_cgroup
1977  * at "uncharge" intentionally. So, we always see valid pc->mem_cgroup even
1978  * if there are race with "uncharge". Statistics itself is properly handled
1979  * by flags.
1980  *
1981  * Considering "move", this is an only case we see a race. To make the race
1982  * small, we check mm->moving_account and detect there are possibility of race
1983  * If there is, we take a lock.
1984  */
1985
1986 void __mem_cgroup_begin_update_page_stat(struct page *page,
1987                                 bool *locked, unsigned long *flags)
1988 {
1989         struct mem_cgroup *memcg;
1990         struct page_cgroup *pc;
1991
1992         pc = lookup_page_cgroup(page);
1993 again:
1994         memcg = pc->mem_cgroup;
1995         if (unlikely(!memcg || !PageCgroupUsed(pc)))
1996                 return;
1997         /*
1998          * If this memory cgroup is not under account moving, we don't
1999          * need to take move_lock_mem_cgroup(). Because we already hold
2000          * rcu_read_lock(), any calls to move_account will be delayed until
2001          * rcu_read_unlock() if mem_cgroup_stolen() == true.
2002          */
2003         if (!mem_cgroup_stolen(memcg))
2004                 return;
2005
2006         move_lock_mem_cgroup(memcg, flags);
2007         if (memcg != pc->mem_cgroup || !PageCgroupUsed(pc)) {
2008                 move_unlock_mem_cgroup(memcg, flags);
2009                 goto again;
2010         }
2011         *locked = true;
2012 }
2013
2014 void __mem_cgroup_end_update_page_stat(struct page *page, unsigned long *flags)
2015 {
2016         struct page_cgroup *pc = lookup_page_cgroup(page);
2017
2018         /*
2019          * It's guaranteed that pc->mem_cgroup never changes while
2020          * lock is held because a routine modifies pc->mem_cgroup
2021          * should take move_lock_mem_cgroup().
2022          */
2023         move_unlock_mem_cgroup(pc->mem_cgroup, flags);
2024 }
2025
2026 void mem_cgroup_update_page_stat(struct page *page,
2027                                  enum mem_cgroup_page_stat_item idx, int val)
2028 {
2029         struct mem_cgroup *memcg;
2030         struct page_cgroup *pc = lookup_page_cgroup(page);
2031         unsigned long uninitialized_var(flags);
2032
2033         if (mem_cgroup_disabled())
2034                 return;
2035
2036         memcg = pc->mem_cgroup;
2037         if (unlikely(!memcg || !PageCgroupUsed(pc)))
2038                 return;
2039
2040         switch (idx) {
2041         case MEMCG_NR_FILE_MAPPED:
2042                 idx = MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED;
2043                 break;
2044         default:
2045                 BUG();
2046         }
2047
2048         this_cpu_add(memcg->stat->count[idx], val);
2049 }
2050
2051 /*
2052  * size of first charge trial. "32" comes from vmscan.c's magic value.
2053  * TODO: maybe necessary to use big numbers in big irons.
2054  */
2055 #define CHARGE_BATCH    32U
2056 struct memcg_stock_pcp {
2057         struct mem_cgroup *cached; /* this never be root cgroup */
2058         unsigned int nr_pages;
2059         struct work_struct work;
2060         unsigned long flags;
2061 #define FLUSHING_CACHED_CHARGE  0
2062 };
2063 static DEFINE_PER_CPU(struct memcg_stock_pcp, memcg_stock);
2064 static DEFINE_MUTEX(percpu_charge_mutex);
2065
2066 /**
2067  * consume_stock: Try to consume stocked charge on this cpu.
2068  * @memcg: memcg to consume from.
2069  * @nr_pages: how many pages to charge.
2070  *
2071  * The charges will only happen if @memcg matches the current cpu's memcg
2072  * stock, and at least @nr_pages are available in that stock.  Failure to
2073  * service an allocation will refill the stock.
2074  *
2075  * returns true if successful, false otherwise.
2076  */
2077 static bool consume_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2078 {
2079         struct memcg_stock_pcp *stock;
2080         bool ret = true;
2081
2082         if (nr_pages > CHARGE_BATCH)
2083                 return false;
2084
2085         stock = &get_cpu_var(memcg_stock);
2086         if (memcg == stock->cached && stock->nr_pages >= nr_pages)
2087                 stock->nr_pages -= nr_pages;
2088         else /* need to call res_counter_charge */
2089                 ret = false;
2090         put_cpu_var(memcg_stock);
2091         return ret;
2092 }
2093
2094 /*
2095  * Returns stocks cached in percpu to res_counter and reset cached information.
2096  */
2097 static void drain_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2098 {
2099         struct mem_cgroup *old = stock->cached;
2100
2101         if (stock->nr_pages) {
2102                 unsigned long bytes = stock->nr_pages * PAGE_SIZE;
2103
2104                 res_counter_uncharge(&old->res, bytes);
2105                 if (do_swap_account)
2106                         res_counter_uncharge(&old->memsw, bytes);
2107                 stock->nr_pages = 0;
2108         }
2109         stock->cached = NULL;
2110 }
2111
2112 /*
2113  * This must be called under preempt disabled or must be called by
2114  * a thread which is pinned to local cpu.
2115  */
2116 static void drain_local_stock(struct work_struct *dummy)
2117 {
2118         struct memcg_stock_pcp *stock = &__get_cpu_var(memcg_stock);
2119         drain_stock(stock);
2120         clear_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags);
2121 }
2122
2123 /*
2124  * Cache charges(val) which is from res_counter, to local per_cpu area.
2125  * This will be consumed by consume_stock() function, later.
2126  */
2127 static void refill_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2128 {
2129         struct memcg_stock_pcp *stock = &get_cpu_var(memcg_stock);
2130
2131         if (stock->cached != memcg) { /* reset if necessary */
2132                 drain_stock(stock);
2133                 stock->cached = memcg;
2134         }
2135         stock->nr_pages += nr_pages;
2136         put_cpu_var(memcg_stock);
2137 }
2138
2139 /*
2140  * Drains all per-CPU charge caches for given root_memcg resp. subtree
2141  * of the hierarchy under it. sync flag says whether we should block
2142  * until the work is done.
2143  */
2144 static void drain_all_stock(struct mem_cgroup *root_memcg, bool sync)
2145 {
2146         int cpu, curcpu;
2147
2148         /* Notify other cpus that system-wide "drain" is running */
2149         get_online_cpus();
2150         curcpu = get_cpu();
2151         for_each_online_cpu(cpu) {
2152                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2153                 struct mem_cgroup *memcg;
2154
2155                 memcg = stock->cached;
2156                 if (!memcg || !stock->nr_pages)
2157                         continue;
2158                 if (!mem_cgroup_same_or_subtree(root_memcg, memcg))
2159                         continue;
2160                 if (!test_and_set_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags)) {
2161                         if (cpu == curcpu)
2162                                 drain_local_stock(&stock->work);
2163                         else
2164                                 schedule_work_on(cpu, &stock->work);
2165                 }
2166         }
2167         put_cpu();
2168
2169         if (!sync)
2170                 goto out;
2171
2172         for_each_online_cpu(cpu) {
2173                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2174                 if (test_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags))
2175                         flush_work(&stock->work);
2176         }
2177 out:
2178         put_online_cpus();
2179 }
2180
2181 /*
2182  * Tries to drain stocked charges in other cpus. This function is asynchronous
2183  * and just put a work per cpu for draining localy on each cpu. Caller can
2184  * expects some charges will be back to res_counter later but cannot wait for
2185  * it.
2186  */
2187 static void drain_all_stock_async(struct mem_cgroup *root_memcg)
2188 {
2189         /*
2190          * If someone calls draining, avoid adding more kworker runs.
2191          */
2192         if (!mutex_trylock(&percpu_charge_mutex))
2193                 return;
2194         drain_all_stock(root_memcg, false);
2195         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2196 }
2197
2198 /* This is a synchronous drain interface. */
2199 static void drain_all_stock_sync(struct mem_cgroup *root_memcg)
2200 {
2201         /* called when force_empty is called */
2202         mutex_lock(&percpu_charge_mutex);
2203         drain_all_stock(root_memcg, true);
2204         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2205 }
2206
2207 /*
2208  * This function drains percpu counter value from DEAD cpu and
2209  * move it to local cpu. Note that this function can be preempted.
2210  */
2211 static void mem_cgroup_drain_pcp_counter(struct mem_cgroup *memcg, int cpu)
2212 {
2213         int i;
2214
2215         spin_lock(&memcg->pcp_counter_lock);
2216         for (i = 0; i < MEM_CGROUP_STAT_NSTATS; i++) {
2217                 long x = per_cpu(memcg->stat->count[i], cpu);
2218
2219                 per_cpu(memcg->stat->count[i], cpu) = 0;
2220                 memcg->nocpu_base.count[i] += x;
2221         }
2222         for (i = 0; i < MEM_CGROUP_EVENTS_NSTATS; i++) {
2223                 unsigned long x = per_cpu(memcg->stat->events[i], cpu);
2224
2225                 per_cpu(memcg->stat->events[i], cpu) = 0;
2226                 memcg->nocpu_base.events[i] += x;
2227         }
2228         spin_unlock(&memcg->pcp_counter_lock);
2229 }
2230
2231 static int __cpuinit memcg_cpu_hotplug_callback(struct notifier_block *nb,
2232                                         unsigned long action,
2233                                         void *hcpu)
2234 {
2235         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2236         struct memcg_stock_pcp *stock;
2237         struct mem_cgroup *iter;
2238
2239         if (action == CPU_ONLINE)
2240                 return NOTIFY_OK;
2241
2242         if (action != CPU_DEAD && action != CPU_DEAD_FROZEN)
2243                 return NOTIFY_OK;
2244
2245         for_each_mem_cgroup(iter)
2246                 mem_cgroup_drain_pcp_counter(iter, cpu);
2247
2248         stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2249         drain_stock(stock);
2250         return NOTIFY_OK;
2251 }
2252
2253
2254 /* See __mem_cgroup_try_charge() for details */
2255 enum {
2256         CHARGE_OK,              /* success */
2257         CHARGE_RETRY,           /* need to retry but retry is not bad */
2258         CHARGE_NOMEM,           /* we can't do more. return -ENOMEM */
2259         CHARGE_WOULDBLOCK,      /* GFP_WAIT wasn't set and no enough res. */
2260         CHARGE_OOM_DIE,         /* the current is killed because of OOM */
2261 };
2262
2263 static int mem_cgroup_do_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2264                                 unsigned int nr_pages, unsigned int min_pages,
2265                                 bool oom_check)
2266 {
2267         unsigned long csize = nr_pages * PAGE_SIZE;
2268         struct mem_cgroup *mem_over_limit;
2269         struct res_counter *fail_res;
2270         unsigned long flags = 0;
2271         int ret;
2272
2273         ret = res_counter_charge(&memcg->res, csize, &fail_res);
2274
2275         if (likely(!ret)) {
2276                 if (!do_swap_account)
2277                         return CHARGE_OK;
2278                 ret = res_counter_charge(&memcg->memsw, csize, &fail_res);
2279                 if (likely(!ret))
2280                         return CHARGE_OK;
2281
2282                 res_counter_uncharge(&memcg->res, csize);
2283                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_res_counter(fail_res, memsw);
2284                 flags |= MEM_CGROUP_RECLAIM_NOSWAP;
2285         } else
2286                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_res_counter(fail_res, res);
2287         /*
2288          * Never reclaim on behalf of optional batching, retry with a
2289          * single page instead.
2290          */
2291         if (nr_pages > min_pages)
2292                 return CHARGE_RETRY;
2293
2294         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2295                 return CHARGE_WOULDBLOCK;
2296
2297         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2298                 return CHARGE_NOMEM;
2299
2300         ret = mem_cgroup_reclaim(mem_over_limit, gfp_mask, flags);
2301         if (mem_cgroup_margin(mem_over_limit) >= nr_pages)
2302                 return CHARGE_RETRY;
2303         /*
2304          * Even though the limit is exceeded at this point, reclaim
2305          * may have been able to free some pages.  Retry the charge
2306          * before killing the task.
2307          *
2308          * Only for regular pages, though: huge pages are rather
2309          * unlikely to succeed so close to the limit, and we fall back
2310          * to regular pages anyway in case of failure.
2311          */
2312         if (nr_pages <= (1 << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) && ret)
2313                 return CHARGE_RETRY;
2314
2315         /*
2316          * At task move, charge accounts can be doubly counted. So, it's
2317          * better to wait until the end of task_move if something is going on.
2318          */
2319         if (mem_cgroup_wait_acct_move(mem_over_limit))
2320                 return CHARGE_RETRY;
2321
2322         /* If we don't need to call oom-killer at el, return immediately */
2323         if (!oom_check)
2324                 return CHARGE_NOMEM;
2325         /* check OOM */
2326         if (!mem_cgroup_handle_oom(mem_over_limit, gfp_mask, get_order(csize)))
2327                 return CHARGE_OOM_DIE;
2328
2329         return CHARGE_RETRY;
2330 }
2331
2332 /*
2333  * __mem_cgroup_try_charge() does
2334  * 1. detect memcg to be charged against from passed *mm and *ptr,
2335  * 2. update res_counter
2336  * 3. call memory reclaim if necessary.
2337  *
2338  * In some special case, if the task is fatal, fatal_signal_pending() or
2339  * has TIF_MEMDIE, this function returns -EINTR while writing root_mem_cgroup
2340  * to *ptr. There are two reasons for this. 1: fatal threads should quit as soon
2341  * as possible without any hazards. 2: all pages should have a valid
2342  * pc->mem_cgroup. If mm is NULL and the caller doesn't pass a valid memcg
2343  * pointer, that is treated as a charge to root_mem_cgroup.
2344  *
2345  * So __mem_cgroup_try_charge() will return
2346  *  0       ...  on success, filling *ptr with a valid memcg pointer.
2347  *  -ENOMEM ...  charge failure because of resource limits.
2348  *  -EINTR  ...  if thread is fatal. *ptr is filled with root_mem_cgroup.
2349  *
2350  * Unlike the exported interface, an "oom" parameter is added. if oom==true,
2351  * the oom-killer can be invoked.
2352  */
2353 static int __mem_cgroup_try_charge(struct mm_struct *mm,
2354                                    gfp_t gfp_mask,
2355                                    unsigned int nr_pages,
2356                                    struct mem_cgroup **ptr,
2357                                    bool oom)
2358 {
2359         unsigned int batch = max(CHARGE_BATCH, nr_pages);
2360         int nr_oom_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
2361         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2362         int ret;
2363
2364         /*
2365          * Unlike gloval-vm's OOM-kill, we're not in memory shortage
2366          * in system level. So, allow to go ahead dying process in addition to
2367          * MEMDIE process.
2368          */
2369         if (unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)
2370                      || fatal_signal_pending(current)))
2371                 goto bypass;
2372
2373         /*
2374          * We always charge the cgroup the mm_struct belongs to.
2375          * The mm_struct's mem_cgroup changes on task migration if the
2376          * thread group leader migrates. It's possible that mm is not
2377          * set, if so charge the root memcg (happens for pagecache usage).
2378          */
2379         if (!*ptr && !mm)
2380                 *ptr = root_mem_cgroup;
2381 again:
2382         if (*ptr) { /* css should be a valid one */
2383                 memcg = *ptr;
2384                 if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2385                         goto done;
2386                 if (consume_stock(memcg, nr_pages))
2387                         goto done;
2388                 css_get(&memcg->css);
2389         } else {
2390                 struct task_struct *p;
2391
2392                 rcu_read_lock();
2393                 p = rcu_dereference(mm->owner);
2394                 /*
2395                  * Because we don't have task_lock(), "p" can exit.
2396                  * In that case, "memcg" can point to root or p can be NULL with
2397                  * race with swapoff. Then, we have small risk of mis-accouning.
2398                  * But such kind of mis-account by race always happens because
2399                  * we don't have cgroup_mutex(). It's overkill and we allo that
2400                  * small race, here.
2401                  * (*) swapoff at el will charge against mm-struct not against
2402                  * task-struct. So, mm->owner can be NULL.
2403                  */
2404                 memcg = mem_cgroup_from_task(p);
2405                 if (!memcg)
2406                         memcg = root_mem_cgroup;
2407                 if (mem_cgroup_is_root(memcg)) {
2408                         rcu_read_unlock();
2409                         goto done;
2410                 }
2411                 if (consume_stock(memcg, nr_pages)) {
2412                         /*
2413                          * It seems dagerous to access memcg without css_get().
2414                          * But considering how consume_stok works, it's not
2415                          * necessary. If consume_stock success, some charges
2416                          * from this memcg are cached on this cpu. So, we
2417                          * don't need to call css_get()/css_tryget() before
2418                          * calling consume_stock().
2419                          */
2420                         rcu_read_unlock();
2421                         goto done;
2422                 }
2423                 /* after here, we may be blocked. we need to get refcnt */
2424                 if (!css_tryget(&memcg->css)) {
2425                         rcu_read_unlock();
2426                         goto again;
2427                 }
2428                 rcu_read_unlock();
2429         }
2430
2431         do {
2432                 bool oom_check;
2433
2434                 /* If killed, bypass charge */
2435                 if (fatal_signal_pending(current)) {
2436                         css_put(&memcg->css);
2437                         goto bypass;
2438                 }
2439
2440                 oom_check = false;
2441                 if (oom && !nr_oom_retries) {
2442                         oom_check = true;
2443                         nr_oom_retries = MEM_CGROUP_RECLAIM_RETRIES;
2444                 }
2445
2446                 ret = mem_cgroup_do_charge(memcg, gfp_mask, batch, nr_pages,
2447                     oom_check);
2448                 switch (ret) {
2449                 case CHARGE_OK:
2450                         break;
2451                 case CHARGE_RETRY: /* not in OOM situation but retry */
2452                         batch = nr_pages;
2453                         css_put(&memcg->css);
2454                         memcg = NULL;
2455                         goto again;
2456                 case CHARGE_WOULDBLOCK: /* !__GFP_WAIT */
2457                         css_put(&memcg->css);
2458                         goto nomem;
2459                 case CHARGE_NOMEM: /* OOM routine works */
2460                         if (!oom) {
2461                                 css_put(&memcg->css);
2462                                 goto nomem;
2463                         }
2464                         /* If oom, we never return -ENOMEM */
2465                         nr_oom_retries--;
2466                         break;
2467                 case CHARGE_OOM_DIE: /* Killed by OOM Killer */
2468                         css_put(&memcg->css);
2469                         goto bypass;
2470                 }
2471         } while (ret != CHARGE_OK);
2472
2473         if (batch > nr_pages)
2474                 refill_stock(memcg, batch - nr_pages);
2475         css_put(&memcg->css);
2476 done:
2477         *ptr = memcg;
2478         return 0;
2479 nomem:
2480         *ptr = NULL;
2481         return -ENOMEM;
2482 bypass:
2483         *ptr = root_mem_cgroup;
2484         return -EINTR;
2485 }
2486
2487 /*
2488  * Somemtimes we have to undo a charge we got by try_charge().
2489  * This function is for that and do uncharge, put css's refcnt.
2490  * gotten by try_charge().
2491  */
2492 static void __mem_cgroup_cancel_charge(struct mem_cgroup *memcg,
2493                                        unsigned int nr_pages)
2494 {
2495         if (!mem_cgroup_is_root(memcg)) {
2496                 unsigned long bytes = nr_pages * PAGE_SIZE;
2497
2498                 res_counter_uncharge(&memcg->res, bytes);
2499                 if (do_swap_account)
2500                         res_counter_uncharge(&memcg->memsw, bytes);
2501         }
2502 }
2503
2504 /*
2505  * Cancel chrages in this cgroup....doesn't propagate to parent cgroup.
2506  * This is useful when moving usage to parent cgroup.
2507  */
2508 static void __mem_cgroup_cancel_local_charge(struct mem_cgroup *memcg,
2509                                         unsigned int nr_pages)
2510 {
2511         unsigned long bytes = nr_pages * PAGE_SIZE;
2512
2513         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2514                 return;
2515
2516         res_counter_uncharge_until(&memcg->res, memcg->res.parent, bytes);
2517         if (do_swap_account)
2518                 res_counter_uncharge_until(&memcg->memsw,
2519                                                 memcg->memsw.parent, bytes);
2520 }
2521
2522 /*
2523  * A helper function to get mem_cgroup from ID. must be called under
2524  * rcu_read_lock().  The caller is responsible for calling css_tryget if
2525  * the mem_cgroup is used for charging. (dropping refcnt from swap can be
2526  * called against removed memcg.)
2527  */
2528 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_lookup(unsigned short id)
2529 {
2530         struct cgroup_subsys_state *css;
2531
2532         /* ID 0 is unused ID */
2533         if (!id)
2534                 return NULL;
2535         css = css_lookup(&mem_cgroup_subsys, id);
2536         if (!css)
2537                 return NULL;
2538         return mem_cgroup_from_css(css);
2539 }
2540
2541 struct mem_cgroup *try_get_mem_cgroup_from_page(struct page *page)
2542 {
2543         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2544         struct page_cgroup *pc;
2545         unsigned short id;
2546         swp_entry_t ent;
2547
2548         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
2549
2550         pc = lookup_page_cgroup(page);
2551         lock_page_cgroup(pc);
2552         if (PageCgroupUsed(pc)) {
2553                 memcg = pc->mem_cgroup;
2554                 if (memcg && !css_tryget(&memcg->css))
2555                         memcg = NULL;
2556         } else if (PageSwapCache(page)) {
2557                 ent.val = page_private(page);
2558                 id = lookup_swap_cgroup_id(ent);
2559                 rcu_read_lock();
2560                 memcg = mem_cgroup_lookup(id);
2561                 if (memcg && !css_tryget(&memcg->css))
2562                         memcg = NULL;
2563                 rcu_read_unlock();
2564         }
2565         unlock_page_cgroup(pc);
2566         return memcg;
2567 }
2568
2569 static void __mem_cgroup_commit_charge(struct mem_cgroup *memcg,
2570                                        struct page *page,
2571                                        unsigned int nr_pages,
2572                                        enum charge_type ctype,
2573                                        bool lrucare)
2574 {
2575         struct page_cgroup *pc = lookup_page_cgroup(page);
2576         struct zone *uninitialized_var(zone);
2577         struct lruvec *lruvec;
2578         bool was_on_lru = false;
2579         bool anon;
2580
2581         lock_page_cgroup(pc);
2582         VM_BUG_ON(PageCgroupUsed(pc));
2583         /*
2584          * we don't need page_cgroup_lock about tail pages, becase they are not
2585          * accessed by any other context at this point.
2586          */
2587
2588         /*
2589          * In some cases, SwapCache and FUSE(splice_buf->radixtree), the page
2590          * may already be on some other mem_cgroup's LRU.  Take care of it.
2591          */
2592         if (lrucare) {
2593                 zone = page_zone(page);
2594                 spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
2595                 if (PageLRU(page)) {
2596                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, pc->mem_cgroup);
2597                         ClearPageLRU(page);
2598                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_lru(page));
2599                         was_on_lru = true;
2600                 }
2601         }
2602
2603         pc->mem_cgroup = memcg;
2604         /*
2605          * We access a page_cgroup asynchronously without lock_page_cgroup().
2606          * Especially when a page_cgroup is taken from a page, pc->mem_cgroup
2607          * is accessed after testing USED bit. To make pc->mem_cgroup visible
2608          * before USED bit, we need memory barrier here.
2609          * See mem_cgroup_add_lru_list(), etc.
2610          */
2611         smp_wmb();
2612         SetPageCgroupUsed(pc);
2613
2614         if (lrucare) {
2615                 if (was_on_lru) {
2616                         lruvec = mem_cgroup_zone_lruvec(zone, pc->mem_cgroup);
2617                         VM_BUG_ON(PageLRU(page));
2618                         SetPageLRU(page);
2619                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, page_lru(page));
2620                 }
2621                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
2622         }
2623
2624         if (ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON)
2625                 anon = true;
2626         else
2627                 anon = false;
2628
2629         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, anon, nr_pages);
2630         unlock_page_cgroup(pc);
2631
2632         /*
2633          * "charge_statistics" updated event counter. Then, check it.
2634          * Insert ancestor (and ancestor's ancestors), to softlimit RB-tree.
2635          * if they exceeds softlimit.
2636          */
2637         memcg_check_events(memcg, page);
2638 }
2639
2640 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2641
2642 #define PCGF_NOCOPY_AT_SPLIT (1 << PCG_LOCK | 1 << PCG_MIGRATION)
2643 /*
2644  * Because tail pages are not marked as "used", set it. We're under
2645  * zone->lru_lock, 'splitting on pmd' and compound_lock.
2646  * charge/uncharge will be never happen and move_account() is done under
2647  * compound_lock(), so we don't have to take care of races.
2648  */
2649 void mem_cgroup_split_huge_fixup(struct page *head)
2650 {
2651         struct page_cgroup *head_pc = lookup_page_cgroup(head);
2652         struct page_cgroup *pc;
2653         int i;
2654
2655         if (mem_cgroup_disabled())
2656                 return;
2657         for (i = 1; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
2658                 pc = head_pc + i;
2659                 pc->mem_cgroup = head_pc->mem_cgroup;
2660                 smp_wmb();/* see __commit_charge() */
2661                 pc->flags = head_pc->flags & ~PCGF_NOCOPY_AT_SPLIT;
2662         }
2663 }
2664 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
2665
2666 /**
2667  * mem_cgroup_move_account - move account of the page
2668  * @page: the page
2669  * @nr_pages: number of regular pages (>1 for huge pages)
2670  * @pc: page_cgroup of the page.
2671  * @from: mem_cgroup which the page is moved from.
2672  * @to: mem_cgroup which the page is moved to. @from != @to.
2673  *
2674  * The caller must confirm following.
2675  * - page is not on LRU (isolate_page() is useful.)
2676  * - compound_lock is held when nr_pages > 1
2677  *
2678  * This function doesn't do "charge" to new cgroup and doesn't do "uncharge"
2679  * from old cgroup.
2680  */
2681 static int mem_cgroup_move_account(struct page *page,
2682                                    unsigned int nr_pages,
2683                                    struct page_cgroup *pc,
2684                                    struct mem_cgroup *from,
2685                                    struct mem_cgroup *to)
2686 {
2687         unsigned long flags;
2688         int ret;
2689         bool anon = PageAnon(page);
2690
2691         VM_BUG_ON(from == to);
2692         VM_BUG_ON(PageLRU(page));
2693         /*
2694          * The page is isolated from LRU. So, collapse function
2695          * will not handle this page. But page splitting can happen.
2696          * Do this check under compound_page_lock(). The caller should
2697          * hold it.
2698          */
2699         ret = -EBUSY;
2700         if (nr_pages > 1 && !PageTransHuge(page))
2701                 goto out;
2702
2703         lock_page_cgroup(pc);
2704
2705         ret = -EINVAL;
2706         if (!PageCgroupUsed(pc) || pc->mem_cgroup != from)
2707                 goto unlock;
2708
2709         move_lock_mem_cgroup(from, &flags);
2710
2711         if (!anon && page_mapped(page)) {
2712                 /* Update mapped_file data for mem_cgroup */
2713                 preempt_disable();
2714                 __this_cpu_dec(from->stat->count[MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED]);
2715                 __this_cpu_inc(to->stat->count[MEM_CGROUP_STAT_FILE_MAPPED]);
2716                 preempt_enable();
2717         }
2718         mem_cgroup_charge_statistics(from, anon, -nr_pages);
2719
2720         /* caller should have done css_get */
2721         pc->mem_cgroup = to;
2722         mem_cgroup_charge_statistics(to, anon, nr_pages);
2723         move_unlock_mem_cgroup(from, &flags);
2724         ret = 0;
2725 unlock:
2726         unlock_page_cgroup(pc);
2727         /*
2728          * check events
2729          */
2730         memcg_check_events(to, page);
2731         memcg_check_events(from, page);
2732 out:
2733         return ret;
2734 }
2735
2736 /**
2737  * mem_cgroup_move_parent - moves page to the parent group
2738  * @page: the page to move
2739  * @pc: page_cgroup of the page
2740  * @child: page's cgroup
2741  *
2742  * move charges to its parent or the root cgroup if the group has no
2743  * parent (aka use_hierarchy==0).
2744  * Although this might fail (get_page_unless_zero, isolate_lru_page or
2745  * mem_cgroup_move_account fails) the failure is always temporary and
2746  * it signals a race with a page removal/uncharge or migration. In the
2747  * first case the page is on the way out and it will vanish from the LRU
2748  * on the next attempt and the call should be retried later.
2749  * Isolation from the LRU fails only if page has been isolated from
2750  * the LRU since we looked at it and that usually means either global
2751  * reclaim or migration going on. The page will either get back to the
2752  * LRU or vanish.
2753  * Finaly mem_cgroup_move_account fails only if the page got uncharged
2754  * (!PageCgroupUsed) or moved to a different group. The page will
2755  * disappear in the next attempt.
2756  */
2757 static int mem_cgroup_move_parent(struct page *page,
2758                                   struct page_cgroup *pc,
2759                                   struct mem_cgroup *child)
2760 {
2761         struct mem_cgroup *parent;
2762         unsigned int nr_pages;
2763         unsigned long uninitialized_var(flags);
2764         int ret;
2765
2766         VM_BUG_ON(mem_cgroup_is_root(child));
2767
2768         ret = -EBUSY;
2769         if (!get_page_unless_zero(page))
2770                 goto out;
2771         if (isolate_lru_page(page))
2772                 goto put;
2773
2774         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
2775
2776         parent = parent_mem_cgroup(child);
2777         /*
2778          * If no parent, move charges to root cgroup.
2779          */
2780         if (!parent)
2781                 parent = root_mem_cgroup;
2782
2783         if (nr_pages > 1) {
2784                 VM_BUG_ON(!PageTransHuge(page));
2785                 flags = compound_lock_irqsave(page);
2786         }
2787
2788         ret = mem_cgroup_move_account(page, nr_pages,
2789                                 pc, child, parent);
2790         if (!ret)
2791                 __mem_cgroup_cancel_local_charge(child, nr_pages);
2792
2793         if (nr_pages > 1)
2794                 compound_unlock_irqrestore(page, flags);
2795         putback_lru_page(page);
2796 put:
2797         put_page(page);
2798 out:
2799         return ret;
2800 }
2801
2802 /*
2803  * Charge the memory controller for page usage.
2804  * Return
2805  * 0 if the charge was successful
2806  * < 0 if the cgroup is over its limit
2807  */
2808 static int mem_cgroup_charge_common(struct page *page, struct mm_struct *mm,
2809                                 gfp_t gfp_mask, enum charge_type ctype)
2810 {
2811         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2812         unsigned int nr_pages = 1;
2813         bool oom = true;
2814         int ret;
2815
2816         if (PageTransHuge(page)) {
2817                 nr_pages <<= compound_order(page);
2818                 VM_BUG_ON(!PageTransHuge(page));
2819                 /*
2820                  * Never OOM-kill a process for a huge page.  The
2821                  * fault handler will fall back to regular pages.
2822                  */
2823                 oom = false;
2824         }
2825
2826         ret = __mem_cgroup_try_charge(mm, gfp_mask, nr_pages, &memcg, oom);
2827         if (ret == -ENOMEM)
2828                 return ret;
2829         __mem_cgroup_commit_charge(memcg, page, nr_pages, ctype, false);
2830         return 0;
2831 }
2832
2833 int mem_cgroup_newpage_charge(struct page *page,
2834                               struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
2835 {
2836         if (mem_cgroup_disabled())
2837                 return 0;
2838         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
2839         VM_BUG_ON(page->mapping && !PageAnon(page));
2840         VM_BUG_ON(!mm);
2841         return mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask,
2842                                         MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON);
2843 }
2844
2845 /*
2846  * While swap-in, try_charge -> commit or cancel, the page is locked.
2847  * And when try_charge() successfully returns, one refcnt to memcg without
2848  * struct page_cgroup is acquired. This refcnt will be consumed by
2849  * "commit()" or removed by "cancel()"
2850  */
2851 static int __mem_cgroup_try_charge_swapin(struct mm_struct *mm,
2852                                           struct page *page,
2853                                           gfp_t mask,
2854                                           struct mem_cgroup **memcgp)
2855 {
2856         struct mem_cgroup *memcg;
2857         struct page_cgroup *pc;
2858         int ret;
2859
2860         pc = lookup_page_cgroup(page);
2861         /*
2862          * Every swap fault against a single page tries to charge the
2863          * page, bail as early as possible.  shmem_unuse() encounters
2864          * already charged pages, too.  The USED bit is protected by
2865          * the page lock, which serializes swap cache removal, which
2866          * in turn serializes uncharging.
2867          */
2868         if (PageCgroupUsed(pc))
2869                 return 0;
2870         if (!do_swap_account)
2871                 goto charge_cur_mm;
2872         memcg = try_get_mem_cgroup_from_page(page);
2873         if (!memcg)
2874                 goto charge_cur_mm;
2875         *memcgp = memcg;
2876         ret = __mem_cgroup_try_charge(NULL, mask, 1, memcgp, true);
2877         css_put(&memcg->css);
2878         if (ret == -EINTR)
2879                 ret = 0;
2880         return ret;
2881 charge_cur_mm:
2882         ret = __mem_cgroup_try_charge(mm, mask, 1, memcgp, true);
2883         if (ret == -EINTR)
2884                 ret = 0;
2885         return ret;
2886 }
2887
2888 int mem_cgroup_try_charge_swapin(struct mm_struct *mm, struct page *page,
2889                                  gfp_t gfp_mask, struct mem_cgroup **memcgp)
2890 {
2891         *memcgp = NULL;
2892         if (mem_cgroup_disabled())
2893                 return 0;
2894         /*
2895          * A racing thread's fault, or swapoff, may have already
2896          * updated the pte, and even removed page from swap cache: in
2897          * those cases unuse_pte()'s pte_same() test will fail; but
2898          * there's also a KSM case which does need to charge the page.
2899          */
2900         if (!PageSwapCache(page)) {
2901                 int ret;
2902
2903                 ret = __mem_cgroup_try_charge(mm, gfp_mask, 1, memcgp, true);
2904                 if (ret == -EINTR)
2905                         ret = 0;
2906                 return ret;
2907         }
2908         return __mem_cgroup_try_charge_swapin(mm, page, gfp_mask, memcgp);
2909 }
2910
2911 void mem_cgroup_cancel_charge_swapin(struct mem_cgroup *memcg)
2912 {
2913         if (mem_cgroup_disabled())
2914                 return;
2915         if (!memcg)
2916                 return;
2917         __mem_cgroup_cancel_charge(memcg, 1);
2918 }
2919
2920 static void
2921 __mem_cgroup_commit_charge_swapin(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg,
2922                                         enum charge_type ctype)
2923 {
2924         if (mem_cgroup_disabled())
2925                 return;
2926         if (!memcg)
2927                 return;
2928
2929         __mem_cgroup_commit_charge(memcg, page, 1, ctype, true);
2930         /*
2931          * Now swap is on-memory. This means this page may be
2932          * counted both as mem and swap....double count.
2933          * Fix it by uncharging from memsw. Basically, this SwapCache is stable
2934          * under lock_page(). But in do_swap_page()::memory.c, reuse_swap_page()
2935          * may call delete_from_swap_cache() before reach here.
2936          */
2937         if (do_swap_account && PageSwapCache(page)) {
2938                 swp_entry_t ent = {.val = page_private(page)};
2939                 mem_cgroup_uncharge_swap(ent);
2940         }
2941 }
2942
2943 void mem_cgroup_commit_charge_swapin(struct page *page,
2944                                      struct mem_cgroup *memcg)
2945 {
2946         __mem_cgroup_commit_charge_swapin(page, memcg,
2947                                           MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON);
2948 }
2949
2950 int mem_cgroup_cache_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm,
2951                                 gfp_t gfp_mask)
2952 {
2953         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2954         enum charge_type type = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
2955         int ret;
2956
2957         if (mem_cgroup_disabled())
2958                 return 0;
2959         if (PageCompound(page))
2960                 return 0;
2961
2962         if (!PageSwapCache(page))
2963                 ret = mem_cgroup_charge_common(page, mm, gfp_mask, type);
2964         else { /* page is swapcache/shmem */
2965                 ret = __mem_cgroup_try_charge_swapin(mm, page,
2966                                                      gfp_mask, &memcg);
2967                 if (!ret)
2968                         __mem_cgroup_commit_charge_swapin(page, memcg, type);
2969         }
2970         return ret;
2971 }
2972
2973 static void mem_cgroup_do_uncharge(struct mem_cgroup *memcg,
2974                                    unsigned int nr_pages,
2975                                    const enum charge_type ctype)
2976 {
2977         struct memcg_batch_info *batch = NULL;
2978         bool uncharge_memsw = true;
2979
2980         /* If swapout, usage of swap doesn't decrease */
2981         if (!do_swap_account || ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SWAPOUT)
2982                 uncharge_memsw = false;
2983
2984         batch = &current->memcg_batch;
2985         /*
2986          * In usual, we do css_get() when we remember memcg pointer.
2987          * But in this case, we keep res->usage until end of a series of
2988          * uncharges. Then, it's ok to ignore memcg's refcnt.
2989          */
2990         if (!batch->memcg)
2991                 batch->memcg = memcg;
2992         /*
2993          * do_batch > 0 when unmapping pages or inode invalidate/truncate.
2994          * In those cases, all pages freed continuously can be expected to be in
2995          * the same cgroup and we have chance to coalesce uncharges.
2996          * But we do uncharge one by one if this is killed by OOM(TIF_MEMDIE)
2997          * because we want to do uncharge as soon as possible.
2998          */
2999
3000         if (!batch->do_batch || test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
3001                 goto direct_uncharge;
3002
3003         if (nr_pages > 1)
3004                 goto direct_uncharge;
3005
3006         /*
3007          * In typical case, batch->memcg == mem. This means we can
3008          * merge a series of uncharges to an uncharge of res_counter.
3009          * If not, we uncharge res_counter ony by one.
3010          */
3011         if (batch->memcg != memcg)
3012                 goto direct_uncharge;
3013         /* remember freed charge and uncharge it later */
3014         batch->nr_pages++;
3015         if (uncharge_memsw)
3016                 batch->memsw_nr_pages++;
3017         return;
3018 direct_uncharge:
3019         res_counter_uncharge(&memcg->res, nr_pages * PAGE_SIZE);
3020         if (uncharge_memsw)
3021                 res_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages * PAGE_SIZE);
3022         if (unlikely(batch->memcg != memcg))
3023                 memcg_oom_recover(memcg);
3024 }
3025
3026 /*
3027  * uncharge if !page_mapped(page)
3028  */
3029 static struct mem_cgroup *
3030 __mem_cgroup_uncharge_common(struct page *page, enum charge_type ctype,
3031                              bool end_migration)
3032 {
3033         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3034         unsigned int nr_pages = 1;
3035         struct page_cgroup *pc;
3036         bool anon;
3037
3038         if (mem_cgroup_disabled())
3039                 return NULL;
3040
3041         VM_BUG_ON(PageSwapCache(page));
3042
3043         if (PageTransHuge(page)) {
3044                 nr_pages <<= compound_order(page);
3045                 VM_BUG_ON(!PageTransHuge(page));
3046         }
3047         /*
3048          * Check if our page_cgroup is valid
3049          */
3050         pc = lookup_page_cgroup(page);
3051         if (unlikely(!PageCgroupUsed(pc)))
3052                 return NULL;
3053
3054         lock_page_cgroup(pc);
3055
3056         memcg = pc->mem_cgroup;
3057
3058         if (!PageCgroupUsed(pc))
3059                 goto unlock_out;
3060
3061         anon = PageAnon(page);
3062
3063         switch (ctype) {
3064         case MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON:
3065                 /*
3066                  * Generally PageAnon tells if it's the anon statistics to be
3067                  * updated; but sometimes e.g. mem_cgroup_uncharge_page() is
3068                  * used before page reached the stage of being marked PageAnon.
3069                  */
3070                 anon = true;
3071                 /* fallthrough */
3072         case MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_DROP:
3073                 /* See mem_cgroup_prepare_migration() */
3074                 if (page_mapped(page))
3075                         goto unlock_out;
3076                 /*
3077                  * Pages under migration may not be uncharged.  But
3078                  * end_migration() /must/ be the one uncharging the
3079                  * unused post-migration page and so it has to call
3080                  * here with the migration bit still set.  See the
3081                  * res_counter handling below.
3082                  */
3083                 if (!end_migration && PageCgroupMigration(pc))
3084                         goto unlock_out;
3085                 break;
3086         case MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SWAPOUT:
3087                 if (!PageAnon(page)) {  /* Shared memory */
3088                         if (page->mapping && !page_is_file_cache(page))
3089                                 goto unlock_out;
3090                 } else if (page_mapped(page)) /* Anon */
3091                                 goto unlock_out;
3092                 break;
3093         default:
3094                 break;
3095         }
3096
3097         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, anon, -nr_pages);
3098
3099         ClearPageCgroupUsed(pc);
3100         /*
3101          * pc->mem_cgroup is not cleared here. It will be accessed when it's
3102          * freed from LRU. This is safe because uncharged page is expected not
3103          * to be reused (freed soon). Exception is SwapCache, it's handled by
3104          * special functions.
3105          */
3106
3107         unlock_page_cgroup(pc);
3108         /*
3109          * even after unlock, we have memcg->res.usage here and this memcg
3110          * will never be freed.
3111          */
3112         memcg_check_events(memcg, page);
3113         if (do_swap_account && ctype == MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SWAPOUT) {
3114                 mem_cgroup_swap_statistics(memcg, true);
3115                 mem_cgroup_get(memcg);
3116         }
3117         /*
3118          * Migration does not charge the res_counter for the
3119          * replacement page, so leave it alone when phasing out the
3120          * page that is unused after the migration.
3121          */
3122         if (!end_migration && !mem_cgroup_is_root(memcg))
3123                 mem_cgroup_do_uncharge(memcg, nr_pages, ctype);
3124
3125         return memcg;
3126
3127 unlock_out:
3128         unlock_page_cgroup(pc);
3129         return NULL;
3130 }
3131
3132 void mem_cgroup_uncharge_page(struct page *page)
3133 {
3134         /* early check. */
3135         if (page_mapped(page))
3136                 return;
3137         VM_BUG_ON(page->mapping && !PageAnon(page));
3138         if (PageSwapCache(page))
3139                 return;
3140         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON, false);
3141 }
3142
3143 void mem_cgroup_uncharge_cache_page(struct page *page)
3144 {
3145         VM_BUG_ON(page_mapped(page));
3146         VM_BUG_ON(page->mapping);
3147         __mem_cgroup_uncharge_common(page, MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE, false);
3148 }
3149
3150 /*
3151  * Batch_start/batch_end is called in unmap_page_range/invlidate/trucate.
3152  * In that cases, pages are freed continuously and we can expect pages
3153  * are in the same memcg. All these calls itself limits the number of
3154  * pages freed at once, then uncharge_start/end() is called properly.
3155  * This may be called prural(2) times in a context,
3156  */
3157
3158 void mem_cgroup_uncharge_start(void)
3159 {
3160         current->memcg_batch.do_batch++;
3161         /* We can do nest. */
3162         if (current->memcg_batch.do_batch == 1) {
3163                 current->memcg_batch.memcg = NULL;
3164                 current->memcg_batch.nr_pages = 0;
3165                 current->memcg_batch.memsw_nr_pages = 0;
3166         }
3167 }
3168
3169 void mem_cgroup_uncharge_end(void)
3170 {
3171         struct memcg_batch_info *batch = &current->memcg_batch;
3172
3173         if (!batch->do_batch)
3174                 return;
3175
3176         batch->do_batch--;
3177         if (batch->do_batch) /* If stacked, do nothing. */
3178                 return;
3179
3180         if (!batch->memcg)
3181                 return;
3182         /*
3183          * This "batch->memcg" is valid without any css_get/put etc...
3184          * bacause we hide charges behind us.
3185          */
3186         if (batch->nr_pages)
3187                 res_counter_uncharge(&batch->memcg->res,
3188                                      batch->nr_pages * PAGE_SIZE);
3189         if (batch->memsw_nr_pages)
3190                 res_counter_uncharge(&batch->memcg->memsw,
3191                                      batch->memsw_nr_pages * PAGE_SIZE);
3192         memcg_oom_recover(batch->memcg);
3193         /* forget this pointer (for sanity check) */
3194         batch->memcg = NULL;
3195 }
3196
3197 #ifdef CONFIG_SWAP
3198 /*
3199  * called after __delete_from_swap_cache() and drop "page" account.
3200  * memcg information is recorded to swap_cgroup of "ent"
3201  */
3202 void
3203 mem_cgroup_uncharge_swapcache(struct page *page, swp_entry_t ent, bool swapout)
3204 {
3205         struct mem_cgroup *memcg;
3206         int ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_SWAPOUT;
3207
3208         if (!swapout) /* this was a swap cache but the swap is unused ! */
3209                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_DROP;
3210
3211         memcg = __mem_cgroup_uncharge_common(page, ctype, false);
3212
3213         /*
3214          * record memcg information,  if swapout && memcg != NULL,
3215          * mem_cgroup_get() was called in uncharge().
3216          */
3217         if (do_swap_account && swapout && memcg)
3218                 swap_cgroup_record(ent, css_id(&memcg->css));
3219 }
3220 #endif
3221
3222 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3223 /*
3224  * called from swap_entry_free(). remove record in swap_cgroup and
3225  * uncharge "memsw" account.
3226  */
3227 void mem_cgroup_uncharge_swap(swp_entry_t ent)
3228 {
3229         struct mem_cgroup *memcg;
3230         unsigned short id;
3231
3232         if (!do_swap_account)
3233                 return;
3234
3235         id = swap_cgroup_record(ent, 0);
3236         rcu_read_lock();
3237         memcg = mem_cgroup_lookup(id);
3238         if (memcg) {
3239                 /*
3240                  * We uncharge this because swap is freed.
3241                  * This memcg can be obsolete one. We avoid calling css_tryget
3242                  */
3243                 if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
3244                         res_counter_uncharge(&memcg->memsw, PAGE_SIZE);
3245                 mem_cgroup_swap_statistics(memcg, false);
3246                 mem_cgroup_put(memcg);
3247         }
3248         rcu_read_unlock();
3249 }
3250
3251 /**
3252  * mem_cgroup_move_swap_account - move swap charge and swap_cgroup's record.
3253  * @entry: swap entry to be moved
3254  * @from:  mem_cgroup which the entry is moved from
3255  * @to:  mem_cgroup which the entry is moved to
3256  *
3257  * It succeeds only when the swap_cgroup's record for this entry is the same
3258  * as the mem_cgroup's id of @from.
3259  *
3260  * Returns 0 on success, -EINVAL on failure.
3261  *
3262  * The caller must have charged to @to, IOW, called res_counter_charge() about
3263  * both res and memsw, and called css_get().
3264  */
3265 static int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3266                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3267 {
3268         unsigned short old_id, new_id;
3269
3270         old_id = css_id(&from->css);
3271         new_id = css_id(&to->css);
3272
3273         if (swap_cgroup_cmpxchg(entry, old_id, new_id) == old_id) {
3274                 mem_cgroup_swap_statistics(from, false);
3275                 mem_cgroup_swap_statistics(to, true);
3276                 /*
3277                  * This function is only called from task migration context now.
3278                  * It postpones res_counter and refcount handling till the end
3279                  * of task migration(mem_cgroup_clear_mc()) for performance
3280                  * improvement. But we cannot postpone mem_cgroup_get(to)
3281                  * because if the process that has been moved to @to does
3282                  * swap-in, the refcount of @to might be decreased to 0.
3283                  */
3284                 mem_cgroup_get(to);
3285                 return 0;
3286         }
3287         return -EINVAL;
3288 }
3289 #else
3290 static inline int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3291                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3292 {
3293         return -EINVAL;
3294 }
3295 #endif
3296
3297 /*
3298  * Before starting migration, account PAGE_SIZE to mem_cgroup that the old
3299  * page belongs to.
3300  */
3301 void mem_cgroup_prepare_migration(struct page *page, struct page *newpage,
3302                                   struct mem_cgroup **memcgp)
3303 {
3304         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3305         unsigned int nr_pages = 1;
3306         struct page_cgroup *pc;
3307         enum charge_type ctype;
3308
3309         *memcgp = NULL;
3310
3311         if (mem_cgroup_disabled())
3312                 return;
3313
3314         if (PageTransHuge(page))
3315                 nr_pages <<= compound_order(page);
3316
3317         pc = lookup_page_cgroup(page);
3318         lock_page_cgroup(pc);
3319         if (PageCgroupUsed(pc)) {
3320                 memcg = pc->mem_cgroup;
3321                 css_get(&memcg->css);
3322                 /*
3323                  * At migrating an anonymous page, its mapcount goes down
3324                  * to 0 and uncharge() will be called. But, even if it's fully
3325                  * unmapped, migration may fail and this page has to be
3326                  * charged again. We set MIGRATION flag here and delay uncharge
3327                  * until end_migration() is called
3328                  *
3329                  * Corner Case Thinking
3330                  * A)
3331                  * When the old page was mapped as Anon and it's unmap-and-freed
3332                  * while migration was ongoing.
3333                  * If unmap finds the old page, uncharge() of it will be delayed
3334                  * until end_migration(). If unmap finds a new page, it's
3335                  * uncharged when it make mapcount to be 1->0. If unmap code
3336                  * finds swap_migration_entry, the new page will not be mapped
3337                  * and end_migration() will find it(mapcount==0).
3338                  *
3339                  * B)
3340                  * When the old page was mapped but migraion fails, the kernel
3341                  * remaps it. A charge for it is kept by MIGRATION flag even
3342                  * if mapcount goes down to 0. We can do remap successfully
3343                  * without charging it again.
3344                  *
3345                  * C)
3346                  * The "old" page is under lock_page() until the end of
3347                  * migration, so, the old page itself will not be swapped-out.
3348                  * If the new page is swapped out before end_migraton, our
3349                  * hook to usual swap-out path will catch the event.
3350                  */
3351                 if (PageAnon(page))
3352                         SetPageCgroupMigration(pc);
3353         }
3354         unlock_page_cgroup(pc);
3355         /*
3356          * If the page is not charged at this point,
3357          * we return here.
3358          */
3359         if (!memcg)
3360                 return;
3361
3362         *memcgp = memcg;
3363         /*
3364          * We charge new page before it's used/mapped. So, even if unlock_page()
3365          * is called before end_migration, we can catch all events on this new
3366          * page. In the case new page is migrated but not remapped, new page's
3367          * mapcount will be finally 0 and we call uncharge in end_migration().
3368          */
3369         if (PageAnon(page))
3370                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON;
3371         else
3372                 ctype = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
3373         /*
3374          * The page is committed to the memcg, but it's not actually
3375          * charged to the res_counter since we plan on replacing the
3376          * old one and only one page is going to be left afterwards.
3377          */
3378         __mem_cgroup_commit_charge(memcg, newpage, nr_pages, ctype, false);
3379 }
3380
3381 /* remove redundant charge if migration failed*/
3382 void mem_cgroup_end_migration(struct mem_cgroup *memcg,
3383         struct page *oldpage, struct page *newpage, bool migration_ok)
3384 {
3385         struct page *used, *unused;
3386         struct page_cgroup *pc;
3387         bool anon;
3388
3389         if (!memcg)
3390                 return;
3391
3392         if (!migration_ok) {
3393                 used = oldpage;
3394                 unused = newpage;
3395         } else {
3396                 used = newpage;
3397                 unused = oldpage;
3398         }
3399         anon = PageAnon(used);
3400         __mem_cgroup_uncharge_common(unused,
3401                                      anon ? MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_ANON
3402                                      : MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE,
3403                                      true);
3404         css_put(&memcg->css);
3405         /*
3406          * We disallowed uncharge of pages under migration because mapcount
3407          * of the page goes down to zero, temporarly.
3408          * Clear the flag and check the page should be charged.
3409          */
3410         pc = lookup_page_cgroup(oldpage);
3411         lock_page_cgroup(pc);
3412         ClearPageCgroupMigration(pc);
3413         unlock_page_cgroup(pc);
3414
3415         /*
3416          * If a page is a file cache, radix-tree replacement is very atomic
3417          * and we can skip this check. When it was an Anon page, its mapcount
3418          * goes down to 0. But because we added MIGRATION flage, it's not
3419          * uncharged yet. There are several case but page->mapcount check
3420          * and USED bit check in mem_cgroup_uncharge_page() will do enough
3421          * check. (see prepare_charge() also)
3422          */
3423         if (anon)
3424                 mem_cgroup_uncharge_page(used);
3425 }
3426
3427 /*
3428  * At replace page cache, newpage is not under any memcg but it's on
3429  * LRU. So, this function doesn't touch res_counter but handles LRU
3430  * in correct way. Both pages are locked so we cannot race with uncharge.
3431  */
3432 void mem_cgroup_replace_page_cache(struct page *oldpage,
3433                                   struct page *newpage)
3434 {
3435         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3436         struct page_cgroup *pc;
3437         enum charge_type type = MEM_CGROUP_CHARGE_TYPE_CACHE;
3438
3439         if (mem_cgroup_disabled())
3440                 return;
3441
3442         pc = lookup_page_cgroup(oldpage);
3443         /* fix accounting on old pages */
3444         lock_page_cgroup(pc);
3445         if (PageCgroupUsed(pc)) {
3446                 memcg = pc->mem_cgroup;
3447                 mem_cgroup_charge_statistics(memcg, false, -1);
3448                 ClearPageCgroupUsed(pc);
3449         }
3450         unlock_page_cgroup(pc);
3451
3452         /*
3453          * When called from shmem_replace_page(), in some cases the
3454          * oldpage has already been charged, and in some cases not.
3455          */
3456         if (!memcg)
3457                 return;
3458         /*
3459          * Even if newpage->mapping was NULL before starting replacement,
3460          * the newpage may be on LRU(or pagevec for LRU) already. We lock
3461          * LRU while we overwrite pc->mem_cgroup.
3462          */
3463         __mem_cgroup_commit_charge(memcg, newpage, 1, type, true);
3464 }
3465
3466 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
3467 static struct page_cgroup *lookup_page_cgroup_used(struct page *page)
3468 {
3469         struct page_cgroup *pc;
3470
3471         pc = lookup_page_cgroup(page);
3472         /*
3473          * Can be NULL while feeding pages into the page allocator for
3474          * the first time, i.e. during boot or memory hotplug;
3475          * or when mem_cgroup_disabled().
3476          */
3477         if (likely(pc) && PageCgroupUsed(pc))
3478                 return pc;
3479         return NULL;
3480 }
3481
3482 bool mem_cgroup_bad_page_check(struct page *page)
3483 {
3484         if (mem_cgroup_disabled())
3485                 return false;
3486
3487         return lookup_page_cgroup_used(page) != NULL;
3488 }
3489
3490 void mem_cgroup_print_bad_page(struct page *page)
3491 {
3492         struct page_cgroup *pc;
3493
3494         pc = lookup_page_cgroup_used(page);