mm: memcontrol/slab: Use helpers to access slab page's memcg_data
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / memcontrol.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /* memcontrol.c - Memory Controller
3  *
4  * Copyright IBM Corporation, 2007
5  * Author Balbir Singh <balbir@linux.vnet.ibm.com>
6  *
7  * Copyright 2007 OpenVZ SWsoft Inc
8  * Author: Pavel Emelianov <xemul@openvz.org>
9  *
10  * Memory thresholds
11  * Copyright (C) 2009 Nokia Corporation
12  * Author: Kirill A. Shutemov
13  *
14  * Kernel Memory Controller
15  * Copyright (C) 2012 Parallels Inc. and Google Inc.
16  * Authors: Glauber Costa and Suleiman Souhlal
17  *
18  * Native page reclaim
19  * Charge lifetime sanitation
20  * Lockless page tracking & accounting
21  * Unified hierarchy configuration model
22  * Copyright (C) 2015 Red Hat, Inc., Johannes Weiner
23  */
24
25 #include <linux/page_counter.h>
26 #include <linux/memcontrol.h>
27 #include <linux/cgroup.h>
28 #include <linux/pagewalk.h>
29 #include <linux/sched/mm.h>
30 #include <linux/shmem_fs.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <linux/pagemap.h>
33 #include <linux/vm_event_item.h>
34 #include <linux/smp.h>
35 #include <linux/page-flags.h>
36 #include <linux/backing-dev.h>
37 #include <linux/bit_spinlock.h>
38 #include <linux/rcupdate.h>
39 #include <linux/limits.h>
40 #include <linux/export.h>
41 #include <linux/mutex.h>
42 #include <linux/rbtree.h>
43 #include <linux/slab.h>
44 #include <linux/swap.h>
45 #include <linux/swapops.h>
46 #include <linux/spinlock.h>
47 #include <linux/eventfd.h>
48 #include <linux/poll.h>
49 #include <linux/sort.h>
50 #include <linux/fs.h>
51 #include <linux/seq_file.h>
52 #include <linux/vmpressure.h>
53 #include <linux/mm_inline.h>
54 #include <linux/swap_cgroup.h>
55 #include <linux/cpu.h>
56 #include <linux/oom.h>
57 #include <linux/lockdep.h>
58 #include <linux/file.h>
59 #include <linux/tracehook.h>
60 #include <linux/psi.h>
61 #include <linux/seq_buf.h>
62 #include "internal.h"
63 #include <net/sock.h>
64 #include <net/ip.h>
65 #include "slab.h"
66
67 #include <linux/uaccess.h>
68
69 #include <trace/events/vmscan.h>
70
71 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys __read_mostly;
72 EXPORT_SYMBOL(memory_cgrp_subsys);
73
74 struct mem_cgroup *root_mem_cgroup __read_mostly;
75
76 /* Active memory cgroup to use from an interrupt context */
77 DEFINE_PER_CPU(struct mem_cgroup *, int_active_memcg);
78
79 /* Socket memory accounting disabled? */
80 static bool cgroup_memory_nosocket;
81
82 /* Kernel memory accounting disabled? */
83 static bool cgroup_memory_nokmem;
84
85 /* Whether the swap controller is active */
86 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
87 bool cgroup_memory_noswap __read_mostly;
88 #else
89 #define cgroup_memory_noswap            1
90 #endif
91
92 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
93 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_cgwb_frn_waitq);
94 #endif
95
96 /* Whether legacy memory+swap accounting is active */
97 static bool do_memsw_account(void)
98 {
99         return !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_noswap;
100 }
101
102 #define THRESHOLDS_EVENTS_TARGET 128
103 #define SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET 1024
104
105 /*
106  * Cgroups above their limits are maintained in a RB-Tree, independent of
107  * their hierarchy representation
108  */
109
110 struct mem_cgroup_tree_per_node {
111         struct rb_root rb_root;
112         struct rb_node *rb_rightmost;
113         spinlock_t lock;
114 };
115
116 struct mem_cgroup_tree {
117         struct mem_cgroup_tree_per_node *rb_tree_per_node[MAX_NUMNODES];
118 };
119
120 static struct mem_cgroup_tree soft_limit_tree __read_mostly;
121
122 /* for OOM */
123 struct mem_cgroup_eventfd_list {
124         struct list_head list;
125         struct eventfd_ctx *eventfd;
126 };
127
128 /*
129  * cgroup_event represents events which userspace want to receive.
130  */
131 struct mem_cgroup_event {
132         /*
133          * memcg which the event belongs to.
134          */
135         struct mem_cgroup *memcg;
136         /*
137          * eventfd to signal userspace about the event.
138          */
139         struct eventfd_ctx *eventfd;
140         /*
141          * Each of these stored in a list by the cgroup.
142          */
143         struct list_head list;
144         /*
145          * register_event() callback will be used to add new userspace
146          * waiter for changes related to this event.  Use eventfd_signal()
147          * on eventfd to send notification to userspace.
148          */
149         int (*register_event)(struct mem_cgroup *memcg,
150                               struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args);
151         /*
152          * unregister_event() callback will be called when userspace closes
153          * the eventfd or on cgroup removing.  This callback must be set,
154          * if you want provide notification functionality.
155          */
156         void (*unregister_event)(struct mem_cgroup *memcg,
157                                  struct eventfd_ctx *eventfd);
158         /*
159          * All fields below needed to unregister event when
160          * userspace closes eventfd.
161          */
162         poll_table pt;
163         wait_queue_head_t *wqh;
164         wait_queue_entry_t wait;
165         struct work_struct remove;
166 };
167
168 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg);
169 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg);
170
171 /* Stuffs for move charges at task migration. */
172 /*
173  * Types of charges to be moved.
174  */
175 #define MOVE_ANON       0x1U
176 #define MOVE_FILE       0x2U
177 #define MOVE_MASK       (MOVE_ANON | MOVE_FILE)
178
179 /* "mc" and its members are protected by cgroup_mutex */
180 static struct move_charge_struct {
181         spinlock_t        lock; /* for from, to */
182         struct mm_struct  *mm;
183         struct mem_cgroup *from;
184         struct mem_cgroup *to;
185         unsigned long flags;
186         unsigned long precharge;
187         unsigned long moved_charge;
188         unsigned long moved_swap;
189         struct task_struct *moving_task;        /* a task moving charges */
190         wait_queue_head_t waitq;                /* a waitq for other context */
191 } mc = {
192         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mc.lock),
193         .waitq = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(mc.waitq),
194 };
195
196 /*
197  * Maximum loops in mem_cgroup_hierarchical_reclaim(), used for soft
198  * limit reclaim to prevent infinite loops, if they ever occur.
199  */
200 #define MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS            100
201 #define MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS 2
202
203 /* for encoding cft->private value on file */
204 enum res_type {
205         _MEM,
206         _MEMSWAP,
207         _OOM_TYPE,
208         _KMEM,
209         _TCP,
210 };
211
212 #define MEMFILE_PRIVATE(x, val) ((x) << 16 | (val))
213 #define MEMFILE_TYPE(val)       ((val) >> 16 & 0xffff)
214 #define MEMFILE_ATTR(val)       ((val) & 0xffff)
215 /* Used for OOM nofiier */
216 #define OOM_CONTROL             (0)
217
218 /*
219  * Iteration constructs for visiting all cgroups (under a tree).  If
220  * loops are exited prematurely (break), mem_cgroup_iter_break() must
221  * be used for reference counting.
222  */
223 #define for_each_mem_cgroup_tree(iter, root)            \
224         for (iter = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);  \
225              iter != NULL;                              \
226              iter = mem_cgroup_iter(root, iter, NULL))
227
228 #define for_each_mem_cgroup(iter)                       \
229         for (iter = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);  \
230              iter != NULL;                              \
231              iter = mem_cgroup_iter(NULL, iter, NULL))
232
233 static inline bool should_force_charge(void)
234 {
235         return tsk_is_oom_victim(current) || fatal_signal_pending(current) ||
236                 (current->flags & PF_EXITING);
237 }
238
239 /* Some nice accessors for the vmpressure. */
240 struct vmpressure *memcg_to_vmpressure(struct mem_cgroup *memcg)
241 {
242         if (!memcg)
243                 memcg = root_mem_cgroup;
244         return &memcg->vmpressure;
245 }
246
247 struct cgroup_subsys_state *vmpressure_to_css(struct vmpressure *vmpr)
248 {
249         return &container_of(vmpr, struct mem_cgroup, vmpressure)->css;
250 }
251
252 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
253 extern spinlock_t css_set_lock;
254
255 static void obj_cgroup_release(struct percpu_ref *ref)
256 {
257         struct obj_cgroup *objcg = container_of(ref, struct obj_cgroup, refcnt);
258         struct mem_cgroup *memcg;
259         unsigned int nr_bytes;
260         unsigned int nr_pages;
261         unsigned long flags;
262
263         /*
264          * At this point all allocated objects are freed, and
265          * objcg->nr_charged_bytes can't have an arbitrary byte value.
266          * However, it can be PAGE_SIZE or (x * PAGE_SIZE).
267          *
268          * The following sequence can lead to it:
269          * 1) CPU0: objcg == stock->cached_objcg
270          * 2) CPU1: we do a small allocation (e.g. 92 bytes),
271          *          PAGE_SIZE bytes are charged
272          * 3) CPU1: a process from another memcg is allocating something,
273          *          the stock if flushed,
274          *          objcg->nr_charged_bytes = PAGE_SIZE - 92
275          * 5) CPU0: we do release this object,
276          *          92 bytes are added to stock->nr_bytes
277          * 6) CPU0: stock is flushed,
278          *          92 bytes are added to objcg->nr_charged_bytes
279          *
280          * In the result, nr_charged_bytes == PAGE_SIZE.
281          * This page will be uncharged in obj_cgroup_release().
282          */
283         nr_bytes = atomic_read(&objcg->nr_charged_bytes);
284         WARN_ON_ONCE(nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1));
285         nr_pages = nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
286
287         spin_lock_irqsave(&css_set_lock, flags);
288         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
289         if (nr_pages)
290                 __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
291         list_del(&objcg->list);
292         mem_cgroup_put(memcg);
293         spin_unlock_irqrestore(&css_set_lock, flags);
294
295         percpu_ref_exit(ref);
296         kfree_rcu(objcg, rcu);
297 }
298
299 static struct obj_cgroup *obj_cgroup_alloc(void)
300 {
301         struct obj_cgroup *objcg;
302         int ret;
303
304         objcg = kzalloc(sizeof(struct obj_cgroup), GFP_KERNEL);
305         if (!objcg)
306                 return NULL;
307
308         ret = percpu_ref_init(&objcg->refcnt, obj_cgroup_release, 0,
309                               GFP_KERNEL);
310         if (ret) {
311                 kfree(objcg);
312                 return NULL;
313         }
314         INIT_LIST_HEAD(&objcg->list);
315         return objcg;
316 }
317
318 static void memcg_reparent_objcgs(struct mem_cgroup *memcg,
319                                   struct mem_cgroup *parent)
320 {
321         struct obj_cgroup *objcg, *iter;
322
323         objcg = rcu_replace_pointer(memcg->objcg, NULL, true);
324
325         spin_lock_irq(&css_set_lock);
326
327         /* Move active objcg to the parent's list */
328         xchg(&objcg->memcg, parent);
329         css_get(&parent->css);
330         list_add(&objcg->list, &parent->objcg_list);
331
332         /* Move already reparented objcgs to the parent's list */
333         list_for_each_entry(iter, &memcg->objcg_list, list) {
334                 css_get(&parent->css);
335                 xchg(&iter->memcg, parent);
336                 css_put(&memcg->css);
337         }
338         list_splice(&memcg->objcg_list, &parent->objcg_list);
339
340         spin_unlock_irq(&css_set_lock);
341
342         percpu_ref_kill(&objcg->refcnt);
343 }
344
345 /*
346  * This will be used as a shrinker list's index.
347  * The main reason for not using cgroup id for this:
348  *  this works better in sparse environments, where we have a lot of memcgs,
349  *  but only a few kmem-limited. Or also, if we have, for instance, 200
350  *  memcgs, and none but the 200th is kmem-limited, we'd have to have a
351  *  200 entry array for that.
352  *
353  * The current size of the caches array is stored in memcg_nr_cache_ids. It
354  * will double each time we have to increase it.
355  */
356 static DEFINE_IDA(memcg_cache_ida);
357 int memcg_nr_cache_ids;
358
359 /* Protects memcg_nr_cache_ids */
360 static DECLARE_RWSEM(memcg_cache_ids_sem);
361
362 void memcg_get_cache_ids(void)
363 {
364         down_read(&memcg_cache_ids_sem);
365 }
366
367 void memcg_put_cache_ids(void)
368 {
369         up_read(&memcg_cache_ids_sem);
370 }
371
372 /*
373  * MIN_SIZE is different than 1, because we would like to avoid going through
374  * the alloc/free process all the time. In a small machine, 4 kmem-limited
375  * cgroups is a reasonable guess. In the future, it could be a parameter or
376  * tunable, but that is strictly not necessary.
377  *
378  * MAX_SIZE should be as large as the number of cgrp_ids. Ideally, we could get
379  * this constant directly from cgroup, but it is understandable that this is
380  * better kept as an internal representation in cgroup.c. In any case, the
381  * cgrp_id space is not getting any smaller, and we don't have to necessarily
382  * increase ours as well if it increases.
383  */
384 #define MEMCG_CACHES_MIN_SIZE 4
385 #define MEMCG_CACHES_MAX_SIZE MEM_CGROUP_ID_MAX
386
387 /*
388  * A lot of the calls to the cache allocation functions are expected to be
389  * inlined by the compiler. Since the calls to memcg_slab_pre_alloc_hook() are
390  * conditional to this static branch, we'll have to allow modules that does
391  * kmem_cache_alloc and the such to see this symbol as well
392  */
393 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_kmem_enabled_key);
394 EXPORT_SYMBOL(memcg_kmem_enabled_key);
395 #endif
396
397 static int memcg_shrinker_map_size;
398 static DEFINE_MUTEX(memcg_shrinker_map_mutex);
399
400 static void memcg_free_shrinker_map_rcu(struct rcu_head *head)
401 {
402         kvfree(container_of(head, struct memcg_shrinker_map, rcu));
403 }
404
405 static int memcg_expand_one_shrinker_map(struct mem_cgroup *memcg,
406                                          int size, int old_size)
407 {
408         struct memcg_shrinker_map *new, *old;
409         int nid;
410
411         lockdep_assert_held(&memcg_shrinker_map_mutex);
412
413         for_each_node(nid) {
414                 old = rcu_dereference_protected(
415                         mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid)->shrinker_map, true);
416                 /* Not yet online memcg */
417                 if (!old)
418                         return 0;
419
420                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
421                 if (!new)
422                         return -ENOMEM;
423
424                 /* Set all old bits, clear all new bits */
425                 memset(new->map, (int)0xff, old_size);
426                 memset((void *)new->map + old_size, 0, size - old_size);
427
428                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, new);
429                 call_rcu(&old->rcu, memcg_free_shrinker_map_rcu);
430         }
431
432         return 0;
433 }
434
435 static void memcg_free_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
436 {
437         struct mem_cgroup_per_node *pn;
438         struct memcg_shrinker_map *map;
439         int nid;
440
441         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
442                 return;
443
444         for_each_node(nid) {
445                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
446                 map = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_map, true);
447                 if (map)
448                         kvfree(map);
449                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_map, NULL);
450         }
451 }
452
453 static int memcg_alloc_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
454 {
455         struct memcg_shrinker_map *map;
456         int nid, size, ret = 0;
457
458         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
459                 return 0;
460
461         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
462         size = memcg_shrinker_map_size;
463         for_each_node(nid) {
464                 map = kvzalloc_node(sizeof(*map) + size, GFP_KERNEL, nid);
465                 if (!map) {
466                         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
467                         ret = -ENOMEM;
468                         break;
469                 }
470                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, map);
471         }
472         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
473
474         return ret;
475 }
476
477 int memcg_expand_shrinker_maps(int new_id)
478 {
479         int size, old_size, ret = 0;
480         struct mem_cgroup *memcg;
481
482         size = DIV_ROUND_UP(new_id + 1, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long);
483         old_size = memcg_shrinker_map_size;
484         if (size <= old_size)
485                 return 0;
486
487         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
488         if (!root_mem_cgroup)
489                 goto unlock;
490
491         for_each_mem_cgroup(memcg) {
492                 if (mem_cgroup_is_root(memcg))
493                         continue;
494                 ret = memcg_expand_one_shrinker_map(memcg, size, old_size);
495                 if (ret) {
496                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
497                         goto unlock;
498                 }
499         }
500 unlock:
501         if (!ret)
502                 memcg_shrinker_map_size = size;
503         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
504         return ret;
505 }
506
507 void memcg_set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
508 {
509         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
510                 struct memcg_shrinker_map *map;
511
512                 rcu_read_lock();
513                 map = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map);
514                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
515                 smp_mb__before_atomic();
516                 set_bit(shrinker_id, map->map);
517                 rcu_read_unlock();
518         }
519 }
520
521 /**
522  * mem_cgroup_css_from_page - css of the memcg associated with a page
523  * @page: page of interest
524  *
525  * If memcg is bound to the default hierarchy, css of the memcg associated
526  * with @page is returned.  The returned css remains associated with @page
527  * until it is released.
528  *
529  * If memcg is bound to a traditional hierarchy, the css of root_mem_cgroup
530  * is returned.
531  */
532 struct cgroup_subsys_state *mem_cgroup_css_from_page(struct page *page)
533 {
534         struct mem_cgroup *memcg;
535
536         memcg = page_memcg(page);
537
538         if (!memcg || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
539                 memcg = root_mem_cgroup;
540
541         return &memcg->css;
542 }
543
544 /**
545  * page_cgroup_ino - return inode number of the memcg a page is charged to
546  * @page: the page
547  *
548  * Look up the closest online ancestor of the memory cgroup @page is charged to
549  * and return its inode number or 0 if @page is not charged to any cgroup. It
550  * is safe to call this function without holding a reference to @page.
551  *
552  * Note, this function is inherently racy, because there is nothing to prevent
553  * the cgroup inode from getting torn down and potentially reallocated a moment
554  * after page_cgroup_ino() returns, so it only should be used by callers that
555  * do not care (such as procfs interfaces).
556  */
557 ino_t page_cgroup_ino(struct page *page)
558 {
559         struct mem_cgroup *memcg;
560         unsigned long ino = 0;
561
562         rcu_read_lock();
563         memcg = page_memcg_check(page);
564
565         while (memcg && !(memcg->css.flags & CSS_ONLINE))
566                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
567         if (memcg)
568                 ino = cgroup_ino(memcg->css.cgroup);
569         rcu_read_unlock();
570         return ino;
571 }
572
573 static struct mem_cgroup_per_node *
574 mem_cgroup_page_nodeinfo(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
575 {
576         int nid = page_to_nid(page);
577
578         return memcg->nodeinfo[nid];
579 }
580
581 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
582 soft_limit_tree_node(int nid)
583 {
584         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
585 }
586
587 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
588 soft_limit_tree_from_page(struct page *page)
589 {
590         int nid = page_to_nid(page);
591
592         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
593 }
594
595 static void __mem_cgroup_insert_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
596                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz,
597                                          unsigned long new_usage_in_excess)
598 {
599         struct rb_node **p = &mctz->rb_root.rb_node;
600         struct rb_node *parent = NULL;
601         struct mem_cgroup_per_node *mz_node;
602         bool rightmost = true;
603
604         if (mz->on_tree)
605                 return;
606
607         mz->usage_in_excess = new_usage_in_excess;
608         if (!mz->usage_in_excess)
609                 return;
610         while (*p) {
611                 parent = *p;
612                 mz_node = rb_entry(parent, struct mem_cgroup_per_node,
613                                         tree_node);
614                 if (mz->usage_in_excess < mz_node->usage_in_excess) {
615                         p = &(*p)->rb_left;
616                         rightmost = false;
617                 }
618
619                 /*
620                  * We can't avoid mem cgroups that are over their soft
621                  * limit by the same amount
622                  */
623                 else if (mz->usage_in_excess >= mz_node->usage_in_excess)
624                         p = &(*p)->rb_right;
625         }
626
627         if (rightmost)
628                 mctz->rb_rightmost = &mz->tree_node;
629
630         rb_link_node(&mz->tree_node, parent, p);
631         rb_insert_color(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
632         mz->on_tree = true;
633 }
634
635 static void __mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
636                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
637 {
638         if (!mz->on_tree)
639                 return;
640
641         if (&mz->tree_node == mctz->rb_rightmost)
642                 mctz->rb_rightmost = rb_prev(&mz->tree_node);
643
644         rb_erase(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
645         mz->on_tree = false;
646 }
647
648 static void mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
649                                        struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
650 {
651         unsigned long flags;
652
653         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
654         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
655         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
656 }
657
658 static unsigned long soft_limit_excess(struct mem_cgroup *memcg)
659 {
660         unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
661         unsigned long soft_limit = READ_ONCE(memcg->soft_limit);
662         unsigned long excess = 0;
663
664         if (nr_pages > soft_limit)
665                 excess = nr_pages - soft_limit;
666
667         return excess;
668 }
669
670 static void mem_cgroup_update_tree(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
671 {
672         unsigned long excess;
673         struct mem_cgroup_per_node *mz;
674         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
675
676         mctz = soft_limit_tree_from_page(page);
677         if (!mctz)
678                 return;
679         /*
680          * Necessary to update all ancestors when hierarchy is used.
681          * because their event counter is not touched.
682          */
683         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
684                 mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
685                 excess = soft_limit_excess(memcg);
686                 /*
687                  * We have to update the tree if mz is on RB-tree or
688                  * mem is over its softlimit.
689                  */
690                 if (excess || mz->on_tree) {
691                         unsigned long flags;
692
693                         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
694                         /* if on-tree, remove it */
695                         if (mz->on_tree)
696                                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
697                         /*
698                          * Insert again. mz->usage_in_excess will be updated.
699                          * If excess is 0, no tree ops.
700                          */
701                         __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
702                         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
703                 }
704         }
705 }
706
707 static void mem_cgroup_remove_from_trees(struct mem_cgroup *memcg)
708 {
709         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
710         struct mem_cgroup_per_node *mz;
711         int nid;
712
713         for_each_node(nid) {
714                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
715                 mctz = soft_limit_tree_node(nid);
716                 if (mctz)
717                         mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
718         }
719 }
720
721 static struct mem_cgroup_per_node *
722 __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
723 {
724         struct mem_cgroup_per_node *mz;
725
726 retry:
727         mz = NULL;
728         if (!mctz->rb_rightmost)
729                 goto done;              /* Nothing to reclaim from */
730
731         mz = rb_entry(mctz->rb_rightmost,
732                       struct mem_cgroup_per_node, tree_node);
733         /*
734          * Remove the node now but someone else can add it back,
735          * we will to add it back at the end of reclaim to its correct
736          * position in the tree.
737          */
738         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
739         if (!soft_limit_excess(mz->memcg) ||
740             !css_tryget(&mz->memcg->css))
741                 goto retry;
742 done:
743         return mz;
744 }
745
746 static struct mem_cgroup_per_node *
747 mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
748 {
749         struct mem_cgroup_per_node *mz;
750
751         spin_lock_irq(&mctz->lock);
752         mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
753         spin_unlock_irq(&mctz->lock);
754         return mz;
755 }
756
757 /**
758  * __mod_memcg_state - update cgroup memory statistics
759  * @memcg: the memory cgroup
760  * @idx: the stat item - can be enum memcg_stat_item or enum node_stat_item
761  * @val: delta to add to the counter, can be negative
762  */
763 void __mod_memcg_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx, int val)
764 {
765         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
766
767         if (mem_cgroup_disabled())
768                 return;
769
770         if (memcg_stat_item_in_bytes(idx))
771                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
772
773         x = val + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->stat[idx]);
774         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
775                 struct mem_cgroup *mi;
776
777                 /*
778                  * Batch local counters to keep them in sync with
779                  * the hierarchical ones.
780                  */
781                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->stat[idx], x);
782                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
783                         atomic_long_add(x, &mi->vmstats[idx]);
784                 x = 0;
785         }
786         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->stat[idx], x);
787 }
788
789 static struct mem_cgroup_per_node *
790 parent_nodeinfo(struct mem_cgroup_per_node *pn, int nid)
791 {
792         struct mem_cgroup *parent;
793
794         parent = parent_mem_cgroup(pn->memcg);
795         if (!parent)
796                 return NULL;
797         return mem_cgroup_nodeinfo(parent, nid);
798 }
799
800 void __mod_memcg_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
801                               int val)
802 {
803         struct mem_cgroup_per_node *pn;
804         struct mem_cgroup *memcg;
805         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
806
807         pn = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
808         memcg = pn->memcg;
809
810         /* Update memcg */
811         __mod_memcg_state(memcg, idx, val);
812
813         /* Update lruvec */
814         __this_cpu_add(pn->lruvec_stat_local->count[idx], val);
815
816         if (vmstat_item_in_bytes(idx))
817                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
818
819         x = val + __this_cpu_read(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx]);
820         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
821                 pg_data_t *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
822                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
823
824                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, pgdat->node_id))
825                         atomic_long_add(x, &pi->lruvec_stat[idx]);
826                 x = 0;
827         }
828         __this_cpu_write(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx], x);
829 }
830
831 /**
832  * __mod_lruvec_state - update lruvec memory statistics
833  * @lruvec: the lruvec
834  * @idx: the stat item
835  * @val: delta to add to the counter, can be negative
836  *
837  * The lruvec is the intersection of the NUMA node and a cgroup. This
838  * function updates the all three counters that are affected by a
839  * change of state at this level: per-node, per-cgroup, per-lruvec.
840  */
841 void __mod_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
842                         int val)
843 {
844         /* Update node */
845         __mod_node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), idx, val);
846
847         /* Update memcg and lruvec */
848         if (!mem_cgroup_disabled())
849                 __mod_memcg_lruvec_state(lruvec, idx, val);
850 }
851
852 void __mod_lruvec_slab_state(void *p, enum node_stat_item idx, int val)
853 {
854         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(virt_to_page(p));
855         struct mem_cgroup *memcg;
856         struct lruvec *lruvec;
857
858         rcu_read_lock();
859         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
860
861         /* Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the node */
862         if (!memcg || memcg == root_mem_cgroup) {
863                 __mod_node_page_state(pgdat, idx, val);
864         } else {
865                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
866                 __mod_lruvec_state(lruvec, idx, val);
867         }
868         rcu_read_unlock();
869 }
870
871 void mod_memcg_obj_state(void *p, int idx, int val)
872 {
873         struct mem_cgroup *memcg;
874
875         rcu_read_lock();
876         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
877         if (memcg)
878                 mod_memcg_state(memcg, idx, val);
879         rcu_read_unlock();
880 }
881
882 /**
883  * __count_memcg_events - account VM events in a cgroup
884  * @memcg: the memory cgroup
885  * @idx: the event item
886  * @count: the number of events that occured
887  */
888 void __count_memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, enum vm_event_item idx,
889                           unsigned long count)
890 {
891         unsigned long x;
892
893         if (mem_cgroup_disabled())
894                 return;
895
896         x = count + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->events[idx]);
897         if (unlikely(x > MEMCG_CHARGE_BATCH)) {
898                 struct mem_cgroup *mi;
899
900                 /*
901                  * Batch local counters to keep them in sync with
902                  * the hierarchical ones.
903                  */
904                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->events[idx], x);
905                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
906                         atomic_long_add(x, &mi->vmevents[idx]);
907                 x = 0;
908         }
909         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->events[idx], x);
910 }
911
912 static unsigned long memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, int event)
913 {
914         return atomic_long_read(&memcg->vmevents[event]);
915 }
916
917 static unsigned long memcg_events_local(struct mem_cgroup *memcg, int event)
918 {
919         long x = 0;
920         int cpu;
921
922         for_each_possible_cpu(cpu)
923                 x += per_cpu(memcg->vmstats_local->events[event], cpu);
924         return x;
925 }
926
927 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
928                                          struct page *page,
929                                          int nr_pages)
930 {
931         /* pagein of a big page is an event. So, ignore page size */
932         if (nr_pages > 0)
933                 __count_memcg_events(memcg, PGPGIN, 1);
934         else {
935                 __count_memcg_events(memcg, PGPGOUT, 1);
936                 nr_pages = -nr_pages; /* for event */
937         }
938
939         __this_cpu_add(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, nr_pages);
940 }
941
942 static bool mem_cgroup_event_ratelimit(struct mem_cgroup *memcg,
943                                        enum mem_cgroup_events_target target)
944 {
945         unsigned long val, next;
946
947         val = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events);
948         next = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->targets[target]);
949         /* from time_after() in jiffies.h */
950         if ((long)(next - val) < 0) {
951                 switch (target) {
952                 case MEM_CGROUP_TARGET_THRESH:
953                         next = val + THRESHOLDS_EVENTS_TARGET;
954                         break;
955                 case MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT:
956                         next = val + SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET;
957                         break;
958                 default:
959                         break;
960                 }
961                 __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->targets[target], next);
962                 return true;
963         }
964         return false;
965 }
966
967 /*
968  * Check events in order.
969  *
970  */
971 static void memcg_check_events(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
972 {
973         /* threshold event is triggered in finer grain than soft limit */
974         if (unlikely(mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
975                                                 MEM_CGROUP_TARGET_THRESH))) {
976                 bool do_softlimit;
977
978                 do_softlimit = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
979                                                 MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT);
980                 mem_cgroup_threshold(memcg);
981                 if (unlikely(do_softlimit))
982                         mem_cgroup_update_tree(memcg, page);
983         }
984 }
985
986 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
987 {
988         /*
989          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
990          * if it races with swapoff, page migration, etc.
991          * So this can be called with p == NULL.
992          */
993         if (unlikely(!p))
994                 return NULL;
995
996         return mem_cgroup_from_css(task_css(p, memory_cgrp_id));
997 }
998 EXPORT_SYMBOL(mem_cgroup_from_task);
999
1000 /**
1001  * get_mem_cgroup_from_mm: Obtain a reference on given mm_struct's memcg.
1002  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
1003  *
1004  * Obtain a reference on mm->memcg and returns it if successful. Otherwise
1005  * root_mem_cgroup is returned. However if mem_cgroup is disabled, NULL is
1006  * returned.
1007  */
1008 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_mm(struct mm_struct *mm)
1009 {
1010         struct mem_cgroup *memcg;
1011
1012         if (mem_cgroup_disabled())
1013                 return NULL;
1014
1015         rcu_read_lock();
1016         do {
1017                 /*
1018                  * Page cache insertions can happen withou an
1019                  * actual mm context, e.g. during disk probing
1020                  * on boot, loopback IO, acct() writes etc.
1021                  */
1022                 if (unlikely(!mm))
1023                         memcg = root_mem_cgroup;
1024                 else {
1025                         memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
1026                         if (unlikely(!memcg))
1027                                 memcg = root_mem_cgroup;
1028                 }
1029         } while (!css_tryget(&memcg->css));
1030         rcu_read_unlock();
1031         return memcg;
1032 }
1033 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_mm);
1034
1035 /**
1036  * get_mem_cgroup_from_page: Obtain a reference on given page's memcg.
1037  * @page: page from which memcg should be extracted.
1038  *
1039  * Obtain a reference on page->memcg and returns it if successful. Otherwise
1040  * root_mem_cgroup is returned.
1041  */
1042 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_page(struct page *page)
1043 {
1044         struct mem_cgroup *memcg = page_memcg(page);
1045
1046         if (mem_cgroup_disabled())
1047                 return NULL;
1048
1049         rcu_read_lock();
1050         /* Page should not get uncharged and freed memcg under us. */
1051         if (!memcg || WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1052                 memcg = root_mem_cgroup;
1053         rcu_read_unlock();
1054         return memcg;
1055 }
1056 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_page);
1057
1058 static __always_inline struct mem_cgroup *active_memcg(void)
1059 {
1060         if (in_interrupt())
1061                 return this_cpu_read(int_active_memcg);
1062         else
1063                 return current->active_memcg;
1064 }
1065
1066 static __always_inline struct mem_cgroup *get_active_memcg(void)
1067 {
1068         struct mem_cgroup *memcg;
1069
1070         rcu_read_lock();
1071         memcg = active_memcg();
1072         if (memcg) {
1073                 /* current->active_memcg must hold a ref. */
1074                 if (WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1075                         memcg = root_mem_cgroup;
1076                 else
1077                         memcg = current->active_memcg;
1078         }
1079         rcu_read_unlock();
1080
1081         return memcg;
1082 }
1083
1084 static __always_inline bool memcg_kmem_bypass(void)
1085 {
1086         /* Allow remote memcg charging from any context. */
1087         if (unlikely(active_memcg()))
1088                 return false;
1089
1090         /* Memcg to charge can't be determined. */
1091         if (in_interrupt() || !current->mm || (current->flags & PF_KTHREAD))
1092                 return true;
1093
1094         return false;
1095 }
1096
1097 /**
1098  * If active memcg is set, do not fallback to current->mm->memcg.
1099  */
1100 static __always_inline struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_current(void)
1101 {
1102         if (memcg_kmem_bypass())
1103                 return NULL;
1104
1105         if (unlikely(active_memcg()))
1106                 return get_active_memcg();
1107
1108         return get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
1109 }
1110
1111 /**
1112  * mem_cgroup_iter - iterate over memory cgroup hierarchy
1113  * @root: hierarchy root
1114  * @prev: previously returned memcg, NULL on first invocation
1115  * @reclaim: cookie for shared reclaim walks, NULL for full walks
1116  *
1117  * Returns references to children of the hierarchy below @root, or
1118  * @root itself, or %NULL after a full round-trip.
1119  *
1120  * Caller must pass the return value in @prev on subsequent
1121  * invocations for reference counting, or use mem_cgroup_iter_break()
1122  * to cancel a hierarchy walk before the round-trip is complete.
1123  *
1124  * Reclaimers can specify a node in @reclaim to divide up the memcgs
1125  * in the hierarchy among all concurrent reclaimers operating on the
1126  * same node.
1127  */
1128 struct mem_cgroup *mem_cgroup_iter(struct mem_cgroup *root,
1129                                    struct mem_cgroup *prev,
1130                                    struct mem_cgroup_reclaim_cookie *reclaim)
1131 {
1132         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1133         struct cgroup_subsys_state *css = NULL;
1134         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1135         struct mem_cgroup *pos = NULL;
1136
1137         if (mem_cgroup_disabled())
1138                 return NULL;
1139
1140         if (!root)
1141                 root = root_mem_cgroup;
1142
1143         if (prev && !reclaim)
1144                 pos = prev;
1145
1146         if (!root->use_hierarchy && root != root_mem_cgroup) {
1147                 if (prev)
1148                         goto out;
1149                 return root;
1150         }
1151
1152         rcu_read_lock();
1153
1154         if (reclaim) {
1155                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
1156
1157                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(root, reclaim->pgdat->node_id);
1158                 iter = &mz->iter;
1159
1160                 if (prev && reclaim->generation != iter->generation)
1161                         goto out_unlock;
1162
1163                 while (1) {
1164                         pos = READ_ONCE(iter->position);
1165                         if (!pos || css_tryget(&pos->css))
1166                                 break;
1167                         /*
1168                          * css reference reached zero, so iter->position will
1169                          * be cleared by ->css_released. However, we should not
1170                          * rely on this happening soon, because ->css_released
1171                          * is called from a work queue, and by busy-waiting we
1172                          * might block it. So we clear iter->position right
1173                          * away.
1174                          */
1175                         (void)cmpxchg(&iter->position, pos, NULL);
1176                 }
1177         }
1178
1179         if (pos)
1180                 css = &pos->css;
1181
1182         for (;;) {
1183                 css = css_next_descendant_pre(css, &root->css);
1184                 if (!css) {
1185                         /*
1186                          * Reclaimers share the hierarchy walk, and a
1187                          * new one might jump in right at the end of
1188                          * the hierarchy - make sure they see at least
1189                          * one group and restart from the beginning.
1190                          */
1191                         if (!prev)
1192                                 continue;
1193                         break;
1194                 }
1195
1196                 /*
1197                  * Verify the css and acquire a reference.  The root
1198                  * is provided by the caller, so we know it's alive
1199                  * and kicking, and don't take an extra reference.
1200                  */
1201                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
1202
1203                 if (css == &root->css)
1204                         break;
1205
1206                 if (css_tryget(css))
1207                         break;
1208
1209                 memcg = NULL;
1210         }
1211
1212         if (reclaim) {
1213                 /*
1214                  * The position could have already been updated by a competing
1215                  * thread, so check that the value hasn't changed since we read
1216                  * it to avoid reclaiming from the same cgroup twice.
1217                  */
1218                 (void)cmpxchg(&iter->position, pos, memcg);
1219
1220                 if (pos)
1221                         css_put(&pos->css);
1222
1223                 if (!memcg)
1224                         iter->generation++;
1225                 else if (!prev)
1226                         reclaim->generation = iter->generation;
1227         }
1228
1229 out_unlock:
1230         rcu_read_unlock();
1231 out:
1232         if (prev && prev != root)
1233                 css_put(&prev->css);
1234
1235         return memcg;
1236 }
1237
1238 /**
1239  * mem_cgroup_iter_break - abort a hierarchy walk prematurely
1240  * @root: hierarchy root
1241  * @prev: last visited hierarchy member as returned by mem_cgroup_iter()
1242  */
1243 void mem_cgroup_iter_break(struct mem_cgroup *root,
1244                            struct mem_cgroup *prev)
1245 {
1246         if (!root)
1247                 root = root_mem_cgroup;
1248         if (prev && prev != root)
1249                 css_put(&prev->css);
1250 }
1251
1252 static void __invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *from,
1253                                         struct mem_cgroup *dead_memcg)
1254 {
1255         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1256         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1257         int nid;
1258
1259         for_each_node(nid) {
1260                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(from, nid);
1261                 iter = &mz->iter;
1262                 cmpxchg(&iter->position, dead_memcg, NULL);
1263         }
1264 }
1265
1266 static void invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *dead_memcg)
1267 {
1268         struct mem_cgroup *memcg = dead_memcg;
1269         struct mem_cgroup *last;
1270
1271         do {
1272                 __invalidate_reclaim_iterators(memcg, dead_memcg);
1273                 last = memcg;
1274         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
1275
1276         /*
1277          * When cgruop1 non-hierarchy mode is used,
1278          * parent_mem_cgroup() does not walk all the way up to the
1279          * cgroup root (root_mem_cgroup). So we have to handle
1280          * dead_memcg from cgroup root separately.
1281          */
1282         if (last != root_mem_cgroup)
1283                 __invalidate_reclaim_iterators(root_mem_cgroup,
1284                                                 dead_memcg);
1285 }
1286
1287 /**
1288  * mem_cgroup_scan_tasks - iterate over tasks of a memory cgroup hierarchy
1289  * @memcg: hierarchy root
1290  * @fn: function to call for each task
1291  * @arg: argument passed to @fn
1292  *
1293  * This function iterates over tasks attached to @memcg or to any of its
1294  * descendants and calls @fn for each task. If @fn returns a non-zero
1295  * value, the function breaks the iteration loop and returns the value.
1296  * Otherwise, it will iterate over all tasks and return 0.
1297  *
1298  * This function must not be called for the root memory cgroup.
1299  */
1300 int mem_cgroup_scan_tasks(struct mem_cgroup *memcg,
1301                           int (*fn)(struct task_struct *, void *), void *arg)
1302 {
1303         struct mem_cgroup *iter;
1304         int ret = 0;
1305
1306         BUG_ON(memcg == root_mem_cgroup);
1307
1308         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1309                 struct css_task_iter it;
1310                 struct task_struct *task;
1311
1312                 css_task_iter_start(&iter->css, CSS_TASK_ITER_PROCS, &it);
1313                 while (!ret && (task = css_task_iter_next(&it)))
1314                         ret = fn(task, arg);
1315                 css_task_iter_end(&it);
1316                 if (ret) {
1317                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1318                         break;
1319                 }
1320         }
1321         return ret;
1322 }
1323
1324 /**
1325  * mem_cgroup_page_lruvec - return lruvec for isolating/putting an LRU page
1326  * @page: the page
1327  * @pgdat: pgdat of the page
1328  *
1329  * This function relies on page->mem_cgroup being stable - see the
1330  * access rules in commit_charge().
1331  */
1332 struct lruvec *mem_cgroup_page_lruvec(struct page *page, struct pglist_data *pgdat)
1333 {
1334         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1335         struct mem_cgroup *memcg;
1336         struct lruvec *lruvec;
1337
1338         if (mem_cgroup_disabled()) {
1339                 lruvec = &pgdat->__lruvec;
1340                 goto out;
1341         }
1342
1343         memcg = page_memcg(page);
1344         /*
1345          * Swapcache readahead pages are added to the LRU - and
1346          * possibly migrated - before they are charged.
1347          */
1348         if (!memcg)
1349                 memcg = root_mem_cgroup;
1350
1351         mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
1352         lruvec = &mz->lruvec;
1353 out:
1354         /*
1355          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1356          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1357          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1358          */
1359         if (unlikely(lruvec->pgdat != pgdat))
1360                 lruvec->pgdat = pgdat;
1361         return lruvec;
1362 }
1363
1364 /**
1365  * mem_cgroup_update_lru_size - account for adding or removing an lru page
1366  * @lruvec: mem_cgroup per zone lru vector
1367  * @lru: index of lru list the page is sitting on
1368  * @zid: zone id of the accounted pages
1369  * @nr_pages: positive when adding or negative when removing
1370  *
1371  * This function must be called under lru_lock, just before a page is added
1372  * to or just after a page is removed from an lru list (that ordering being
1373  * so as to allow it to check that lru_size 0 is consistent with list_empty).
1374  */
1375 void mem_cgroup_update_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
1376                                 int zid, int nr_pages)
1377 {
1378         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1379         unsigned long *lru_size;
1380         long size;
1381
1382         if (mem_cgroup_disabled())
1383                 return;
1384
1385         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
1386         lru_size = &mz->lru_zone_size[zid][lru];
1387
1388         if (nr_pages < 0)
1389                 *lru_size += nr_pages;
1390
1391         size = *lru_size;
1392         if (WARN_ONCE(size < 0,
1393                 "%s(%p, %d, %d): lru_size %ld\n",
1394                 __func__, lruvec, lru, nr_pages, size)) {
1395                 VM_BUG_ON(1);
1396                 *lru_size = 0;
1397         }
1398
1399         if (nr_pages > 0)
1400                 *lru_size += nr_pages;
1401 }
1402
1403 /**
1404  * mem_cgroup_margin - calculate chargeable space of a memory cgroup
1405  * @memcg: the memory cgroup
1406  *
1407  * Returns the maximum amount of memory @mem can be charged with, in
1408  * pages.
1409  */
1410 static unsigned long mem_cgroup_margin(struct mem_cgroup *memcg)
1411 {
1412         unsigned long margin = 0;
1413         unsigned long count;
1414         unsigned long limit;
1415
1416         count = page_counter_read(&memcg->memory);
1417         limit = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1418         if (count < limit)
1419                 margin = limit - count;
1420
1421         if (do_memsw_account()) {
1422                 count = page_counter_read(&memcg->memsw);
1423                 limit = READ_ONCE(memcg->memsw.max);
1424                 if (count < limit)
1425                         margin = min(margin, limit - count);
1426                 else
1427                         margin = 0;
1428         }
1429
1430         return margin;
1431 }
1432
1433 /*
1434  * A routine for checking "mem" is under move_account() or not.
1435  *
1436  * Checking a cgroup is mc.from or mc.to or under hierarchy of
1437  * moving cgroups. This is for waiting at high-memory pressure
1438  * caused by "move".
1439  */
1440 static bool mem_cgroup_under_move(struct mem_cgroup *memcg)
1441 {
1442         struct mem_cgroup *from;
1443         struct mem_cgroup *to;
1444         bool ret = false;
1445         /*
1446          * Unlike task_move routines, we access mc.to, mc.from not under
1447          * mutual exclusion by cgroup_mutex. Here, we take spinlock instead.
1448          */
1449         spin_lock(&mc.lock);
1450         from = mc.from;
1451         to = mc.to;
1452         if (!from)
1453                 goto unlock;
1454
1455         ret = mem_cgroup_is_descendant(from, memcg) ||
1456                 mem_cgroup_is_descendant(to, memcg);
1457 unlock:
1458         spin_unlock(&mc.lock);
1459         return ret;
1460 }
1461
1462 static bool mem_cgroup_wait_acct_move(struct mem_cgroup *memcg)
1463 {
1464         if (mc.moving_task && current != mc.moving_task) {
1465                 if (mem_cgroup_under_move(memcg)) {
1466                         DEFINE_WAIT(wait);
1467                         prepare_to_wait(&mc.waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
1468                         /* moving charge context might have finished. */
1469                         if (mc.moving_task)
1470                                 schedule();
1471                         finish_wait(&mc.waitq, &wait);
1472                         return true;
1473                 }
1474         }
1475         return false;
1476 }
1477
1478 struct memory_stat {
1479         const char *name;
1480         unsigned int ratio;
1481         unsigned int idx;
1482 };
1483
1484 static struct memory_stat memory_stats[] = {
1485         { "anon", PAGE_SIZE, NR_ANON_MAPPED },
1486         { "file", PAGE_SIZE, NR_FILE_PAGES },
1487         { "kernel_stack", 1024, NR_KERNEL_STACK_KB },
1488         { "percpu", 1, MEMCG_PERCPU_B },
1489         { "sock", PAGE_SIZE, MEMCG_SOCK },
1490         { "shmem", PAGE_SIZE, NR_SHMEM },
1491         { "file_mapped", PAGE_SIZE, NR_FILE_MAPPED },
1492         { "file_dirty", PAGE_SIZE, NR_FILE_DIRTY },
1493         { "file_writeback", PAGE_SIZE, NR_WRITEBACK },
1494 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1495         /*
1496          * The ratio will be initialized in memory_stats_init(). Because
1497          * on some architectures, the macro of HPAGE_PMD_SIZE is not
1498          * constant(e.g. powerpc).
1499          */
1500         { "anon_thp", 0, NR_ANON_THPS },
1501 #endif
1502         { "inactive_anon", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_ANON },
1503         { "active_anon", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_ANON },
1504         { "inactive_file", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_FILE },
1505         { "active_file", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_FILE },
1506         { "unevictable", PAGE_SIZE, NR_UNEVICTABLE },
1507
1508         /*
1509          * Note: The slab_reclaimable and slab_unreclaimable must be
1510          * together and slab_reclaimable must be in front.
1511          */
1512         { "slab_reclaimable", 1, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B },
1513         { "slab_unreclaimable", 1, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B },
1514
1515         /* The memory events */
1516         { "workingset_refault_anon", 1, WORKINGSET_REFAULT_ANON },
1517         { "workingset_refault_file", 1, WORKINGSET_REFAULT_FILE },
1518         { "workingset_activate_anon", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON },
1519         { "workingset_activate_file", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE },
1520         { "workingset_restore_anon", 1, WORKINGSET_RESTORE_ANON },
1521         { "workingset_restore_file", 1, WORKINGSET_RESTORE_FILE },
1522         { "workingset_nodereclaim", 1, WORKINGSET_NODERECLAIM },
1523 };
1524
1525 static int __init memory_stats_init(void)
1526 {
1527         int i;
1528
1529         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1530 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1531                 if (memory_stats[i].idx == NR_ANON_THPS)
1532                         memory_stats[i].ratio = HPAGE_PMD_SIZE;
1533 #endif
1534                 VM_BUG_ON(!memory_stats[i].ratio);
1535                 VM_BUG_ON(memory_stats[i].idx >= MEMCG_NR_STAT);
1536         }
1537
1538         return 0;
1539 }
1540 pure_initcall(memory_stats_init);
1541
1542 static char *memory_stat_format(struct mem_cgroup *memcg)
1543 {
1544         struct seq_buf s;
1545         int i;
1546
1547         seq_buf_init(&s, kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL), PAGE_SIZE);
1548         if (!s.buffer)
1549                 return NULL;
1550
1551         /*
1552          * Provide statistics on the state of the memory subsystem as
1553          * well as cumulative event counters that show past behavior.
1554          *
1555          * This list is ordered following a combination of these gradients:
1556          * 1) generic big picture -> specifics and details
1557          * 2) reflecting userspace activity -> reflecting kernel heuristics
1558          *
1559          * Current memory state:
1560          */
1561
1562         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1563                 u64 size;
1564
1565                 size = memcg_page_state(memcg, memory_stats[i].idx);
1566                 size *= memory_stats[i].ratio;
1567                 seq_buf_printf(&s, "%s %llu\n", memory_stats[i].name, size);
1568
1569                 if (unlikely(memory_stats[i].idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B)) {
1570                         size = memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
1571                                memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
1572                         seq_buf_printf(&s, "slab %llu\n", size);
1573                 }
1574         }
1575
1576         /* Accumulated memory events */
1577
1578         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGFAULT),
1579                        memcg_events(memcg, PGFAULT));
1580         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGMAJFAULT),
1581                        memcg_events(memcg, PGMAJFAULT));
1582         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n",  vm_event_name(PGREFILL),
1583                        memcg_events(memcg, PGREFILL));
1584         seq_buf_printf(&s, "pgscan %lu\n",
1585                        memcg_events(memcg, PGSCAN_KSWAPD) +
1586                        memcg_events(memcg, PGSCAN_DIRECT));
1587         seq_buf_printf(&s, "pgsteal %lu\n",
1588                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_KSWAPD) +
1589                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_DIRECT));
1590         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGACTIVATE),
1591                        memcg_events(memcg, PGACTIVATE));
1592         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGDEACTIVATE),
1593                        memcg_events(memcg, PGDEACTIVATE));
1594         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREE),
1595                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREE));
1596         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREED),
1597                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREED));
1598
1599 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1600         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_FAULT_ALLOC),
1601                        memcg_events(memcg, THP_FAULT_ALLOC));
1602         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_COLLAPSE_ALLOC),
1603                        memcg_events(memcg, THP_COLLAPSE_ALLOC));
1604 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1605
1606         /* The above should easily fit into one page */
1607         WARN_ON_ONCE(seq_buf_has_overflowed(&s));
1608
1609         return s.buffer;
1610 }
1611
1612 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1613 /**
1614  * mem_cgroup_print_oom_context: Print OOM information relevant to
1615  * memory controller.
1616  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1617  * @p: Task that is going to be killed
1618  *
1619  * NOTE: @memcg and @p's mem_cgroup can be different when hierarchy is
1620  * enabled
1621  */
1622 void mem_cgroup_print_oom_context(struct mem_cgroup *memcg, struct task_struct *p)
1623 {
1624         rcu_read_lock();
1625
1626         if (memcg) {
1627                 pr_cont(",oom_memcg=");
1628                 pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1629         } else
1630                 pr_cont(",global_oom");
1631         if (p) {
1632                 pr_cont(",task_memcg=");
1633                 pr_cont_cgroup_path(task_cgroup(p, memory_cgrp_id));
1634         }
1635         rcu_read_unlock();
1636 }
1637
1638 /**
1639  * mem_cgroup_print_oom_meminfo: Print OOM memory information relevant to
1640  * memory controller.
1641  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1642  */
1643 void mem_cgroup_print_oom_meminfo(struct mem_cgroup *memcg)
1644 {
1645         char *buf;
1646
1647         pr_info("memory: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1648                 K((u64)page_counter_read(&memcg->memory)),
1649                 K((u64)READ_ONCE(memcg->memory.max)), memcg->memory.failcnt);
1650         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
1651                 pr_info("swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1652                         K((u64)page_counter_read(&memcg->swap)),
1653                         K((u64)READ_ONCE(memcg->swap.max)), memcg->swap.failcnt);
1654         else {
1655                 pr_info("memory+swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1656                         K((u64)page_counter_read(&memcg->memsw)),
1657                         K((u64)memcg->memsw.max), memcg->memsw.failcnt);
1658                 pr_info("kmem: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1659                         K((u64)page_counter_read(&memcg->kmem)),
1660                         K((u64)memcg->kmem.max), memcg->kmem.failcnt);
1661         }
1662
1663         pr_info("Memory cgroup stats for ");
1664         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1665         pr_cont(":");
1666         buf = memory_stat_format(memcg);
1667         if (!buf)
1668                 return;
1669         pr_info("%s", buf);
1670         kfree(buf);
1671 }
1672
1673 /*
1674  * Return the memory (and swap, if configured) limit for a memcg.
1675  */
1676 unsigned long mem_cgroup_get_max(struct mem_cgroup *memcg)
1677 {
1678         unsigned long max = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1679
1680         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
1681                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg))
1682                         max += min(READ_ONCE(memcg->swap.max),
1683                                    (unsigned long)total_swap_pages);
1684         } else { /* v1 */
1685                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg)) {
1686                         /* Calculate swap excess capacity from memsw limit */
1687                         unsigned long swap = READ_ONCE(memcg->memsw.max) - max;
1688
1689                         max += min(swap, (unsigned long)total_swap_pages);
1690                 }
1691         }
1692         return max;
1693 }
1694
1695 unsigned long mem_cgroup_size(struct mem_cgroup *memcg)
1696 {
1697         return page_counter_read(&memcg->memory);
1698 }
1699
1700 static bool mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
1701                                      int order)
1702 {
1703         struct oom_control oc = {
1704                 .zonelist = NULL,
1705                 .nodemask = NULL,
1706                 .memcg = memcg,
1707                 .gfp_mask = gfp_mask,
1708                 .order = order,
1709         };
1710         bool ret = true;
1711
1712         if (mutex_lock_killable(&oom_lock))
1713                 return true;
1714
1715         if (mem_cgroup_margin(memcg) >= (1 << order))
1716                 goto unlock;
1717
1718         /*
1719          * A few threads which were not waiting at mutex_lock_killable() can
1720          * fail to bail out. Therefore, check again after holding oom_lock.
1721          */
1722         ret = should_force_charge() || out_of_memory(&oc);
1723
1724 unlock:
1725         mutex_unlock(&oom_lock);
1726         return ret;
1727 }
1728
1729 static int mem_cgroup_soft_reclaim(struct mem_cgroup *root_memcg,
1730                                    pg_data_t *pgdat,
1731                                    gfp_t gfp_mask,
1732                                    unsigned long *total_scanned)
1733 {
1734         struct mem_cgroup *victim = NULL;
1735         int total = 0;
1736         int loop = 0;
1737         unsigned long excess;
1738         unsigned long nr_scanned;
1739         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1740                 .pgdat = pgdat,
1741         };
1742
1743         excess = soft_limit_excess(root_memcg);
1744
1745         while (1) {
1746                 victim = mem_cgroup_iter(root_memcg, victim, &reclaim);
1747                 if (!victim) {
1748                         loop++;
1749                         if (loop >= 2) {
1750                                 /*
1751                                  * If we have not been able to reclaim
1752                                  * anything, it might because there are
1753                                  * no reclaimable pages under this hierarchy
1754                                  */
1755                                 if (!total)
1756                                         break;
1757                                 /*
1758                                  * We want to do more targeted reclaim.
1759                                  * excess >> 2 is not to excessive so as to
1760                                  * reclaim too much, nor too less that we keep
1761                                  * coming back to reclaim from this cgroup
1762                                  */
1763                                 if (total >= (excess >> 2) ||
1764                                         (loop > MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS))
1765                                         break;
1766                         }
1767                         continue;
1768                 }
1769                 total += mem_cgroup_shrink_node(victim, gfp_mask, false,
1770                                         pgdat, &nr_scanned);
1771                 *total_scanned += nr_scanned;
1772                 if (!soft_limit_excess(root_memcg))
1773                         break;
1774         }
1775         mem_cgroup_iter_break(root_memcg, victim);
1776         return total;
1777 }
1778
1779 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1780 static struct lockdep_map memcg_oom_lock_dep_map = {
1781         .name = "memcg_oom_lock",
1782 };
1783 #endif
1784
1785 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_oom_lock);
1786
1787 /*
1788  * Check OOM-Killer is already running under our hierarchy.
1789  * If someone is running, return false.
1790  */
1791 static bool mem_cgroup_oom_trylock(struct mem_cgroup *memcg)
1792 {
1793         struct mem_cgroup *iter, *failed = NULL;
1794
1795         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1796
1797         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1798                 if (iter->oom_lock) {
1799                         /*
1800                          * this subtree of our hierarchy is already locked
1801                          * so we cannot give a lock.
1802                          */
1803                         failed = iter;
1804                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1805                         break;
1806                 } else
1807                         iter->oom_lock = true;
1808         }
1809
1810         if (failed) {
1811                 /*
1812                  * OK, we failed to lock the whole subtree so we have
1813                  * to clean up what we set up to the failing subtree
1814                  */
1815                 for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1816                         if (iter == failed) {
1817                                 mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1818                                 break;
1819                         }
1820                         iter->oom_lock = false;
1821                 }
1822         } else
1823                 mutex_acquire(&memcg_oom_lock_dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1824
1825         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1826
1827         return !failed;
1828 }
1829
1830 static void mem_cgroup_oom_unlock(struct mem_cgroup *memcg)
1831 {
1832         struct mem_cgroup *iter;
1833
1834         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1835         mutex_release(&memcg_oom_lock_dep_map, _RET_IP_);
1836         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1837                 iter->oom_lock = false;
1838         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1839 }
1840
1841 static void mem_cgroup_mark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1842 {
1843         struct mem_cgroup *iter;
1844
1845         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1846         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1847                 iter->under_oom++;
1848         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1849 }
1850
1851 static void mem_cgroup_unmark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1852 {
1853         struct mem_cgroup *iter;
1854
1855         /*
1856          * Be careful about under_oom underflows becase a child memcg
1857          * could have been added after mem_cgroup_mark_under_oom.
1858          */
1859         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1860         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1861                 if (iter->under_oom > 0)
1862                         iter->under_oom--;
1863         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1864 }
1865
1866 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_oom_waitq);
1867
1868 struct oom_wait_info {
1869         struct mem_cgroup *memcg;
1870         wait_queue_entry_t      wait;
1871 };
1872
1873 static int memcg_oom_wake_function(wait_queue_entry_t *wait,
1874         unsigned mode, int sync, void *arg)
1875 {
1876         struct mem_cgroup *wake_memcg = (struct mem_cgroup *)arg;
1877         struct mem_cgroup *oom_wait_memcg;
1878         struct oom_wait_info *oom_wait_info;
1879
1880         oom_wait_info = container_of(wait, struct oom_wait_info, wait);
1881         oom_wait_memcg = oom_wait_info->memcg;
1882
1883         if (!mem_cgroup_is_descendant(wake_memcg, oom_wait_memcg) &&
1884             !mem_cgroup_is_descendant(oom_wait_memcg, wake_memcg))
1885                 return 0;
1886         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, arg);
1887 }
1888
1889 static void memcg_oom_recover(struct mem_cgroup *memcg)
1890 {
1891         /*
1892          * For the following lockless ->under_oom test, the only required
1893          * guarantee is that it must see the state asserted by an OOM when
1894          * this function is called as a result of userland actions
1895          * triggered by the notification of the OOM.  This is trivially
1896          * achieved by invoking mem_cgroup_mark_under_oom() before
1897          * triggering notification.
1898          */
1899         if (memcg && memcg->under_oom)
1900                 __wake_up(&memcg_oom_waitq, TASK_NORMAL, 0, memcg);
1901 }
1902
1903 enum oom_status {
1904         OOM_SUCCESS,
1905         OOM_FAILED,
1906         OOM_ASYNC,
1907         OOM_SKIPPED
1908 };
1909
1910 static enum oom_status mem_cgroup_oom(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t mask, int order)
1911 {
1912         enum oom_status ret;
1913         bool locked;
1914
1915         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1916                 return OOM_SKIPPED;
1917
1918         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
1919
1920         /*
1921          * We are in the middle of the charge context here, so we
1922          * don't want to block when potentially sitting on a callstack
1923          * that holds all kinds of filesystem and mm locks.
1924          *
1925          * cgroup1 allows disabling the OOM killer and waiting for outside
1926          * handling until the charge can succeed; remember the context and put
1927          * the task to sleep at the end of the page fault when all locks are
1928          * released.
1929          *
1930          * On the other hand, in-kernel OOM killer allows for an async victim
1931          * memory reclaim (oom_reaper) and that means that we are not solely
1932          * relying on the oom victim to make a forward progress and we can
1933          * invoke the oom killer here.
1934          *
1935          * Please note that mem_cgroup_out_of_memory might fail to find a
1936          * victim and then we have to bail out from the charge path.
1937          */
1938         if (memcg->oom_kill_disable) {
1939                 if (!current->in_user_fault)
1940                         return OOM_SKIPPED;
1941                 css_get(&memcg->css);
1942                 current->memcg_in_oom = memcg;
1943                 current->memcg_oom_gfp_mask = mask;
1944                 current->memcg_oom_order = order;
1945
1946                 return OOM_ASYNC;
1947         }
1948
1949         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
1950
1951         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
1952
1953         if (locked)
1954                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
1955
1956         mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1957         if (mem_cgroup_out_of_memory(memcg, mask, order))
1958                 ret = OOM_SUCCESS;
1959         else
1960                 ret = OOM_FAILED;
1961
1962         if (locked)
1963                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
1964
1965         return ret;
1966 }
1967
1968 /**
1969  * mem_cgroup_oom_synchronize - complete memcg OOM handling
1970  * @handle: actually kill/wait or just clean up the OOM state
1971  *
1972  * This has to be called at the end of a page fault if the memcg OOM
1973  * handler was enabled.
1974  *
1975  * Memcg supports userspace OOM handling where failed allocations must
1976  * sleep on a waitqueue until the userspace task resolves the
1977  * situation.  Sleeping directly in the charge context with all kinds
1978  * of locks held is not a good idea, instead we remember an OOM state
1979  * in the task and mem_cgroup_oom_synchronize() has to be called at
1980  * the end of the page fault to complete the OOM handling.
1981  *
1982  * Returns %true if an ongoing memcg OOM situation was detected and
1983  * completed, %false otherwise.
1984  */
1985 bool mem_cgroup_oom_synchronize(bool handle)
1986 {
1987         struct mem_cgroup *memcg = current->memcg_in_oom;
1988         struct oom_wait_info owait;
1989         bool locked;
1990
1991         /* OOM is global, do not handle */
1992         if (!memcg)
1993                 return false;
1994
1995         if (!handle)
1996                 goto cleanup;
1997
1998         owait.memcg = memcg;
1999         owait.wait.flags = 0;
2000         owait.wait.func = memcg_oom_wake_function;
2001         owait.wait.private = current;
2002         INIT_LIST_HEAD(&owait.wait.entry);
2003
2004         prepare_to_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait, TASK_KILLABLE);
2005         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
2006
2007         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
2008
2009         if (locked)
2010                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
2011
2012         if (locked && !memcg->oom_kill_disable) {
2013                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2014                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2015                 mem_cgroup_out_of_memory(memcg, current->memcg_oom_gfp_mask,
2016                                          current->memcg_oom_order);
2017         } else {
2018                 schedule();
2019                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2020                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2021         }
2022
2023         if (locked) {
2024                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
2025                 /*
2026                  * There is no guarantee that an OOM-lock contender
2027                  * sees the wakeups triggered by the OOM kill
2028                  * uncharges.  Wake any sleepers explicitely.
2029                  */
2030                 memcg_oom_recover(memcg);
2031         }
2032 cleanup:
2033         current->memcg_in_oom = NULL;
2034         css_put(&memcg->css);
2035         return true;
2036 }
2037
2038 /**
2039  * mem_cgroup_get_oom_group - get a memory cgroup to clean up after OOM
2040  * @victim: task to be killed by the OOM killer
2041  * @oom_domain: memcg in case of memcg OOM, NULL in case of system-wide OOM
2042  *
2043  * Returns a pointer to a memory cgroup, which has to be cleaned up
2044  * by killing all belonging OOM-killable tasks.
2045  *
2046  * Caller has to call mem_cgroup_put() on the returned non-NULL memcg.
2047  */
2048 struct mem_cgroup *mem_cgroup_get_oom_group(struct task_struct *victim,
2049                                             struct mem_cgroup *oom_domain)
2050 {
2051         struct mem_cgroup *oom_group = NULL;
2052         struct mem_cgroup *memcg;
2053
2054         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
2055                 return NULL;
2056
2057         if (!oom_domain)
2058                 oom_domain = root_mem_cgroup;
2059
2060         rcu_read_lock();
2061
2062         memcg = mem_cgroup_from_task(victim);
2063         if (memcg == root_mem_cgroup)
2064                 goto out;
2065
2066         /*
2067          * If the victim task has been asynchronously moved to a different
2068          * memory cgroup, we might end up killing tasks outside oom_domain.
2069          * In this case it's better to ignore memory.group.oom.
2070          */
2071         if (unlikely(!mem_cgroup_is_descendant(memcg, oom_domain)))
2072                 goto out;
2073
2074         /*
2075          * Traverse the memory cgroup hierarchy from the victim task's
2076          * cgroup up to the OOMing cgroup (or root) to find the
2077          * highest-level memory cgroup with oom.group set.
2078          */
2079         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2080                 if (memcg->oom_group)
2081                         oom_group = memcg;
2082
2083                 if (memcg == oom_domain)
2084                         break;
2085         }
2086
2087         if (oom_group)
2088                 css_get(&oom_group->css);
2089 out:
2090         rcu_read_unlock();
2091
2092         return oom_group;
2093 }
2094
2095 void mem_cgroup_print_oom_group(struct mem_cgroup *memcg)
2096 {
2097         pr_info("Tasks in ");
2098         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
2099         pr_cont(" are going to be killed due to memory.oom.group set\n");
2100 }
2101
2102 /**
2103  * lock_page_memcg - lock a page and memcg binding
2104  * @page: the page
2105  *
2106  * This function protects unlocked LRU pages from being moved to
2107  * another cgroup.
2108  *
2109  * It ensures lifetime of the returned memcg. Caller is responsible
2110  * for the lifetime of the page; __unlock_page_memcg() is available
2111  * when @page might get freed inside the locked section.
2112  */
2113 struct mem_cgroup *lock_page_memcg(struct page *page)
2114 {
2115         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
2116         struct mem_cgroup *memcg;
2117         unsigned long flags;
2118
2119         /*
2120          * The RCU lock is held throughout the transaction.  The fast
2121          * path can get away without acquiring the memcg->move_lock
2122          * because page moving starts with an RCU grace period.
2123          *
2124          * The RCU lock also protects the memcg from being freed when
2125          * the page state that is going to change is the only thing
2126          * preventing the page itself from being freed. E.g. writeback
2127          * doesn't hold a page reference and relies on PG_writeback to
2128          * keep off truncation, migration and so forth.
2129          */
2130         rcu_read_lock();
2131
2132         if (mem_cgroup_disabled())
2133                 return NULL;
2134 again:
2135         memcg = page_memcg(head);
2136         if (unlikely(!memcg))
2137                 return NULL;
2138
2139         if (atomic_read(&memcg->moving_account) <= 0)
2140                 return memcg;
2141
2142         spin_lock_irqsave(&memcg->move_lock, flags);
2143         if (memcg != page_memcg(head)) {
2144                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2145                 goto again;
2146         }
2147
2148         /*
2149          * When charge migration first begins, we can have locked and
2150          * unlocked page stat updates happening concurrently.  Track
2151          * the task who has the lock for unlock_page_memcg().
2152          */
2153         memcg->move_lock_task = current;
2154         memcg->move_lock_flags = flags;
2155
2156         return memcg;
2157 }
2158 EXPORT_SYMBOL(lock_page_memcg);
2159
2160 /**
2161  * __unlock_page_memcg - unlock and unpin a memcg
2162  * @memcg: the memcg
2163  *
2164  * Unlock and unpin a memcg returned by lock_page_memcg().
2165  */
2166 void __unlock_page_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
2167 {
2168         if (memcg && memcg->move_lock_task == current) {
2169                 unsigned long flags = memcg->move_lock_flags;
2170
2171                 memcg->move_lock_task = NULL;
2172                 memcg->move_lock_flags = 0;
2173
2174                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2175         }
2176
2177         rcu_read_unlock();
2178 }
2179
2180 /**
2181  * unlock_page_memcg - unlock a page and memcg binding
2182  * @page: the page
2183  */
2184 void unlock_page_memcg(struct page *page)
2185 {
2186         struct page *head = compound_head(page);
2187
2188         __unlock_page_memcg(page_memcg(head));
2189 }
2190 EXPORT_SYMBOL(unlock_page_memcg);
2191
2192 struct memcg_stock_pcp {
2193         struct mem_cgroup *cached; /* this never be root cgroup */
2194         unsigned int nr_pages;
2195
2196 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2197         struct obj_cgroup *cached_objcg;
2198         unsigned int nr_bytes;
2199 #endif
2200
2201         struct work_struct work;
2202         unsigned long flags;
2203 #define FLUSHING_CACHED_CHARGE  0
2204 };
2205 static DEFINE_PER_CPU(struct memcg_stock_pcp, memcg_stock);
2206 static DEFINE_MUTEX(percpu_charge_mutex);
2207
2208 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2209 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock);
2210 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2211                                      struct mem_cgroup *root_memcg);
2212
2213 #else
2214 static inline void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2215 {
2216 }
2217 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2218                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
2219 {
2220         return false;
2221 }
2222 #endif
2223
2224 /**
2225  * consume_stock: Try to consume stocked charge on this cpu.
2226  * @memcg: memcg to consume from.
2227  * @nr_pages: how many pages to charge.
2228  *
2229  * The charges will only happen if @memcg matches the current cpu's memcg
2230  * stock, and at least @nr_pages are available in that stock.  Failure to
2231  * service an allocation will refill the stock.
2232  *
2233  * returns true if successful, false otherwise.
2234  */
2235 static bool consume_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2236 {
2237         struct memcg_stock_pcp *stock;
2238         unsigned long flags;
2239         bool ret = false;
2240
2241         if (nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2242                 return ret;
2243
2244         local_irq_save(flags);
2245
2246         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2247         if (memcg == stock->cached && stock->nr_pages >= nr_pages) {
2248                 stock->nr_pages -= nr_pages;
2249                 ret = true;
2250         }
2251
2252         local_irq_restore(flags);
2253
2254         return ret;
2255 }
2256
2257 /*
2258  * Returns stocks cached in percpu and reset cached information.
2259  */
2260 static void drain_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2261 {
2262         struct mem_cgroup *old = stock->cached;
2263
2264         if (!old)
2265                 return;
2266
2267         if (stock->nr_pages) {
2268                 page_counter_uncharge(&old->memory, stock->nr_pages);
2269                 if (do_memsw_account())
2270                         page_counter_uncharge(&old->memsw, stock->nr_pages);
2271                 stock->nr_pages = 0;
2272         }
2273
2274         css_put(&old->css);
2275         stock->cached = NULL;
2276 }
2277
2278 static void drain_local_stock(struct work_struct *dummy)
2279 {
2280         struct memcg_stock_pcp *stock;
2281         unsigned long flags;
2282
2283         /*
2284          * The only protection from memory hotplug vs. drain_stock races is
2285          * that we always operate on local CPU stock here with IRQ disabled
2286          */
2287         local_irq_save(flags);
2288
2289         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2290         drain_obj_stock(stock);
2291         drain_stock(stock);
2292         clear_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags);
2293
2294         local_irq_restore(flags);
2295 }
2296
2297 /*
2298  * Cache charges(val) to local per_cpu area.
2299  * This will be consumed by consume_stock() function, later.
2300  */
2301 static void refill_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2302 {
2303         struct memcg_stock_pcp *stock;
2304         unsigned long flags;
2305
2306         local_irq_save(flags);
2307
2308         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2309         if (stock->cached != memcg) { /* reset if necessary */
2310                 drain_stock(stock);
2311                 css_get(&memcg->css);
2312                 stock->cached = memcg;
2313         }
2314         stock->nr_pages += nr_pages;
2315
2316         if (stock->nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2317                 drain_stock(stock);
2318
2319         local_irq_restore(flags);
2320 }
2321
2322 /*
2323  * Drains all per-CPU charge caches for given root_memcg resp. subtree
2324  * of the hierarchy under it.
2325  */
2326 static void drain_all_stock(struct mem_cgroup *root_memcg)
2327 {
2328         int cpu, curcpu;
2329
2330         /* If someone's already draining, avoid adding running more workers. */
2331         if (!mutex_trylock(&percpu_charge_mutex))
2332                 return;
2333         /*
2334          * Notify other cpus that system-wide "drain" is running
2335          * We do not care about races with the cpu hotplug because cpu down
2336          * as well as workers from this path always operate on the local
2337          * per-cpu data. CPU up doesn't touch memcg_stock at all.
2338          */
2339         curcpu = get_cpu();
2340         for_each_online_cpu(cpu) {
2341                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2342                 struct mem_cgroup *memcg;
2343                 bool flush = false;
2344
2345                 rcu_read_lock();
2346                 memcg = stock->cached;
2347                 if (memcg && stock->nr_pages &&
2348                     mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
2349                         flush = true;
2350                 if (obj_stock_flush_required(stock, root_memcg))
2351                         flush = true;
2352                 rcu_read_unlock();
2353
2354                 if (flush &&
2355                     !test_and_set_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags)) {
2356                         if (cpu == curcpu)
2357                                 drain_local_stock(&stock->work);
2358                         else
2359                                 schedule_work_on(cpu, &stock->work);
2360                 }
2361         }
2362         put_cpu();
2363         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2364 }
2365
2366 static int memcg_hotplug_cpu_dead(unsigned int cpu)
2367 {
2368         struct memcg_stock_pcp *stock;
2369         struct mem_cgroup *memcg, *mi;
2370
2371         stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2372         drain_stock(stock);
2373
2374         for_each_mem_cgroup(memcg) {
2375                 int i;
2376
2377                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++) {
2378                         int nid;
2379                         long x;
2380
2381                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->stat[i], 0);
2382                         if (x)
2383                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2384                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmstats[i]);
2385
2386                         if (i >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
2387                                 continue;
2388
2389                         for_each_node(nid) {
2390                                 struct mem_cgroup_per_node *pn;
2391
2392                                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
2393                                 x = this_cpu_xchg(pn->lruvec_stat_cpu->count[i], 0);
2394                                 if (x)
2395                                         do {
2396                                                 atomic_long_add(x, &pn->lruvec_stat[i]);
2397                                         } while ((pn = parent_nodeinfo(pn, nid)));
2398                         }
2399                 }
2400
2401                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++) {
2402                         long x;
2403
2404                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->events[i], 0);
2405                         if (x)
2406                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2407                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmevents[i]);
2408                 }
2409         }
2410
2411         return 0;
2412 }
2413
2414 static unsigned long reclaim_high(struct mem_cgroup *memcg,
2415                                   unsigned int nr_pages,
2416                                   gfp_t gfp_mask)
2417 {
2418         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2419
2420         do {
2421                 unsigned long pflags;
2422
2423                 if (page_counter_read(&memcg->memory) <=
2424                     READ_ONCE(memcg->memory.high))
2425                         continue;
2426
2427                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_HIGH);
2428
2429                 psi_memstall_enter(&pflags);
2430                 nr_reclaimed += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages,
2431                                                              gfp_mask, true);
2432                 psi_memstall_leave(&pflags);
2433         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2434                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2435
2436         return nr_reclaimed;
2437 }
2438
2439 static void high_work_func(struct work_struct *work)
2440 {
2441         struct mem_cgroup *memcg;
2442
2443         memcg = container_of(work, struct mem_cgroup, high_work);
2444         reclaim_high(memcg, MEMCG_CHARGE_BATCH, GFP_KERNEL);
2445 }
2446
2447 /*
2448  * Clamp the maximum sleep time per allocation batch to 2 seconds. This is
2449  * enough to still cause a significant slowdown in most cases, while still
2450  * allowing diagnostics and tracing to proceed without becoming stuck.
2451  */
2452 #define MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES (2UL*HZ)
2453
2454 /*
2455  * When calculating the delay, we use these either side of the exponentiation to
2456  * maintain precision and scale to a reasonable number of jiffies (see the table
2457  * below.
2458  *
2459  * - MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT: Extra precision bits while translating the
2460  *   overage ratio to a delay.
2461  * - MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT: The number of bits to scale down the
2462  *   proposed penalty in order to reduce to a reasonable number of jiffies, and
2463  *   to produce a reasonable delay curve.
2464  *
2465  * MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT just happens to be a number that produces a
2466  * reasonable delay curve compared to precision-adjusted overage, not
2467  * penalising heavily at first, but still making sure that growth beyond the
2468  * limit penalises misbehaviour cgroups by slowing them down exponentially. For
2469  * example, with a high of 100 megabytes:
2470  *
2471  *  +-------+------------------------+
2472  *  | usage | time to allocate in ms |
2473  *  +-------+------------------------+
2474  *  | 100M  |                      0 |
2475  *  | 101M  |                      6 |
2476  *  | 102M  |                     25 |
2477  *  | 103M  |                     57 |
2478  *  | 104M  |                    102 |
2479  *  | 105M  |                    159 |
2480  *  | 106M  |                    230 |
2481  *  | 107M  |                    313 |
2482  *  | 108M  |                    409 |
2483  *  | 109M  |                    518 |
2484  *  | 110M  |                    639 |
2485  *  | 111M  |                    774 |
2486  *  | 112M  |                    921 |
2487  *  | 113M  |                   1081 |
2488  *  | 114M  |                   1254 |
2489  *  | 115M  |                   1439 |
2490  *  | 116M  |                   1638 |
2491  *  | 117M  |                   1849 |
2492  *  | 118M  |                   2000 |
2493  *  | 119M  |                   2000 |
2494  *  | 120M  |                   2000 |
2495  *  +-------+------------------------+
2496  */
2497  #define MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT 20
2498  #define MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT 14
2499
2500 static u64 calculate_overage(unsigned long usage, unsigned long high)
2501 {
2502         u64 overage;
2503
2504         if (usage <= high)
2505                 return 0;
2506
2507         /*
2508          * Prevent division by 0 in overage calculation by acting as if
2509          * it was a threshold of 1 page
2510          */
2511         high = max(high, 1UL);
2512
2513         overage = usage - high;
2514         overage <<= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2515         return div64_u64(overage, high);
2516 }
2517
2518 static u64 mem_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2519 {
2520         u64 overage, max_overage = 0;
2521
2522         do {
2523                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->memory),
2524                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
2525                 max_overage = max(overage, max_overage);
2526         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2527                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2528
2529         return max_overage;
2530 }
2531
2532 static u64 swap_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2533 {
2534         u64 overage, max_overage = 0;
2535
2536         do {
2537                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->swap),
2538                                             READ_ONCE(memcg->swap.high));
2539                 if (overage)
2540                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_HIGH);
2541                 max_overage = max(overage, max_overage);
2542         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2543                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2544
2545         return max_overage;
2546 }
2547
2548 /*
2549  * Get the number of jiffies that we should penalise a mischievous cgroup which
2550  * is exceeding its memory.high by checking both it and its ancestors.
2551  */
2552 static unsigned long calculate_high_delay(struct mem_cgroup *memcg,
2553                                           unsigned int nr_pages,
2554                                           u64 max_overage)
2555 {
2556         unsigned long penalty_jiffies;
2557
2558         if (!max_overage)
2559                 return 0;
2560
2561         /*
2562          * We use overage compared to memory.high to calculate the number of
2563          * jiffies to sleep (penalty_jiffies). Ideally this value should be
2564          * fairly lenient on small overages, and increasingly harsh when the
2565          * memcg in question makes it clear that it has no intention of stopping
2566          * its crazy behaviour, so we exponentially increase the delay based on
2567          * overage amount.
2568          */
2569         penalty_jiffies = max_overage * max_overage * HZ;
2570         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2571         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT;
2572
2573         /*
2574          * Factor in the task's own contribution to the overage, such that four
2575          * N-sized allocations are throttled approximately the same as one
2576          * 4N-sized allocation.
2577          *
2578          * MEMCG_CHARGE_BATCH pages is nominal, so work out how much smaller or
2579          * larger the current charge patch is than that.
2580          */
2581         return penalty_jiffies * nr_pages / MEMCG_CHARGE_BATCH;
2582 }
2583
2584 /*
2585  * Scheduled by try_charge() to be executed from the userland return path
2586  * and reclaims memory over the high limit.
2587  */
2588 void mem_cgroup_handle_over_high(void)
2589 {
2590         unsigned long penalty_jiffies;
2591         unsigned long pflags;
2592         unsigned long nr_reclaimed;
2593         unsigned int nr_pages = current->memcg_nr_pages_over_high;
2594         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2595         struct mem_cgroup *memcg;
2596         bool in_retry = false;
2597
2598         if (likely(!nr_pages))
2599                 return;
2600
2601         memcg = get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
2602         current->memcg_nr_pages_over_high = 0;
2603
2604 retry_reclaim:
2605         /*
2606          * The allocating task should reclaim at least the batch size, but for
2607          * subsequent retries we only want to do what's necessary to prevent oom
2608          * or breaching resource isolation.
2609          *
2610          * This is distinct from memory.max or page allocator behaviour because
2611          * memory.high is currently batched, whereas memory.max and the page
2612          * allocator run every time an allocation is made.
2613          */
2614         nr_reclaimed = reclaim_high(memcg,
2615                                     in_retry ? SWAP_CLUSTER_MAX : nr_pages,
2616                                     GFP_KERNEL);
2617
2618         /*
2619          * memory.high is breached and reclaim is unable to keep up. Throttle
2620          * allocators proactively to slow down excessive growth.
2621          */
2622         penalty_jiffies = calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2623                                                mem_find_max_overage(memcg));
2624
2625         penalty_jiffies += calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2626                                                 swap_find_max_overage(memcg));
2627
2628         /*
2629          * Clamp the max delay per usermode return so as to still keep the
2630          * application moving forwards and also permit diagnostics, albeit
2631          * extremely slowly.
2632          */
2633         penalty_jiffies = min(penalty_jiffies, MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES);
2634
2635         /*
2636          * Don't sleep if the amount of jiffies this memcg owes us is so low
2637          * that it's not even worth doing, in an attempt to be nice to those who
2638          * go only a small amount over their memory.high value and maybe haven't
2639          * been aggressively reclaimed enough yet.
2640          */
2641         if (penalty_jiffies <= HZ / 100)
2642                 goto out;
2643
2644         /*
2645          * If reclaim is making forward progress but we're still over
2646          * memory.high, we want to encourage that rather than doing allocator
2647          * throttling.
2648          */
2649         if (nr_reclaimed || nr_retries--) {
2650                 in_retry = true;
2651                 goto retry_reclaim;
2652         }
2653
2654         /*
2655          * If we exit early, we're guaranteed to die (since
2656          * schedule_timeout_killable sets TASK_KILLABLE). This means we don't
2657          * need to account for any ill-begotten jiffies to pay them off later.
2658          */
2659         psi_memstall_enter(&pflags);
2660         schedule_timeout_killable(penalty_jiffies);
2661         psi_memstall_leave(&pflags);
2662
2663 out:
2664         css_put(&memcg->css);
2665 }
2666
2667 static int try_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2668                       unsigned int nr_pages)
2669 {
2670         unsigned int batch = max(MEMCG_CHARGE_BATCH, nr_pages);
2671         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2672         struct mem_cgroup *mem_over_limit;
2673         struct page_counter *counter;
2674         enum oom_status oom_status;
2675         unsigned long nr_reclaimed;
2676         bool may_swap = true;
2677         bool drained = false;
2678         unsigned long pflags;
2679
2680         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2681                 return 0;
2682 retry:
2683         if (consume_stock(memcg, nr_pages))
2684                 return 0;
2685
2686         if (!do_memsw_account() ||
2687             page_counter_try_charge(&memcg->memsw, batch, &counter)) {
2688                 if (page_counter_try_charge(&memcg->memory, batch, &counter))
2689                         goto done_restock;
2690                 if (do_memsw_account())
2691                         page_counter_uncharge(&memcg->memsw, batch);
2692                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memory);
2693         } else {
2694                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memsw);
2695                 may_swap = false;
2696         }
2697
2698         if (batch > nr_pages) {
2699                 batch = nr_pages;
2700                 goto retry;
2701         }
2702
2703         /*
2704          * Memcg doesn't have a dedicated reserve for atomic
2705          * allocations. But like the global atomic pool, we need to
2706          * put the burden of reclaim on regular allocation requests
2707          * and let these go through as privileged allocations.
2708          */
2709         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC)
2710                 goto force;
2711
2712         /*
2713          * Unlike in global OOM situations, memcg is not in a physical
2714          * memory shortage.  Allow dying and OOM-killed tasks to
2715          * bypass the last charges so that they can exit quickly and
2716          * free their memory.
2717          */
2718         if (unlikely(should_force_charge()))
2719                 goto force;
2720
2721         /*
2722          * Prevent unbounded recursion when reclaim operations need to
2723          * allocate memory. This might exceed the limits temporarily,
2724          * but we prefer facilitating memory reclaim and getting back
2725          * under the limit over triggering OOM kills in these cases.
2726          */
2727         if (unlikely(current->flags & PF_MEMALLOC))
2728                 goto force;
2729
2730         if (unlikely(task_in_memcg_oom(current)))
2731                 goto nomem;
2732
2733         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2734                 goto nomem;
2735
2736         memcg_memory_event(mem_over_limit, MEMCG_MAX);
2737
2738         psi_memstall_enter(&pflags);
2739         nr_reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem_over_limit, nr_pages,
2740                                                     gfp_mask, may_swap);
2741         psi_memstall_leave(&pflags);
2742
2743         if (mem_cgroup_margin(mem_over_limit) >= nr_pages)
2744                 goto retry;
2745
2746         if (!drained) {
2747                 drain_all_stock(mem_over_limit);
2748                 drained = true;
2749                 goto retry;
2750         }
2751
2752         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2753                 goto nomem;
2754         /*
2755          * Even though the limit is exceeded at this point, reclaim
2756          * may have been able to free some pages.  Retry the charge
2757          * before killing the task.
2758          *
2759          * Only for regular pages, though: huge pages are rather
2760          * unlikely to succeed so close to the limit, and we fall back
2761          * to regular pages anyway in case of failure.
2762          */
2763         if (nr_reclaimed && nr_pages <= (1 << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER))
2764                 goto retry;
2765         /*
2766          * At task move, charge accounts can be doubly counted. So, it's
2767          * better to wait until the end of task_move if something is going on.
2768          */
2769         if (mem_cgroup_wait_acct_move(mem_over_limit))
2770                 goto retry;
2771
2772         if (nr_retries--)
2773                 goto retry;
2774
2775         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
2776                 goto nomem;
2777
2778         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2779                 goto force;
2780
2781         if (fatal_signal_pending(current))
2782                 goto force;
2783
2784         /*
2785          * keep retrying as long as the memcg oom killer is able to make
2786          * a forward progress or bypass the charge if the oom killer
2787          * couldn't make any progress.
2788          */
2789         oom_status = mem_cgroup_oom(mem_over_limit, gfp_mask,
2790                        get_order(nr_pages * PAGE_SIZE));
2791         switch (oom_status) {
2792         case OOM_SUCCESS:
2793                 nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2794                 goto retry;
2795         case OOM_FAILED:
2796                 goto force;
2797         default:
2798                 goto nomem;
2799         }
2800 nomem:
2801         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2802                 return -ENOMEM;
2803 force:
2804         /*
2805          * The allocation either can't fail or will lead to more memory
2806          * being freed very soon.  Allow memory usage go over the limit
2807          * temporarily by force charging it.
2808          */
2809         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
2810         if (do_memsw_account())
2811                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
2812
2813         return 0;
2814
2815 done_restock:
2816         if (batch > nr_pages)
2817                 refill_stock(memcg, batch - nr_pages);
2818
2819         /*
2820          * If the hierarchy is above the normal consumption range, schedule
2821          * reclaim on returning to userland.  We can perform reclaim here
2822          * if __GFP_RECLAIM but let's always punt for simplicity and so that
2823          * GFP_KERNEL can consistently be used during reclaim.  @memcg is
2824          * not recorded as it most likely matches current's and won't
2825          * change in the meantime.  As high limit is checked again before
2826          * reclaim, the cost of mismatch is negligible.
2827          */
2828         do {
2829                 bool mem_high, swap_high;
2830
2831                 mem_high = page_counter_read(&memcg->memory) >
2832                         READ_ONCE(memcg->memory.high);
2833                 swap_high = page_counter_read(&memcg->swap) >
2834                         READ_ONCE(memcg->swap.high);
2835
2836                 /* Don't bother a random interrupted task */
2837                 if (in_interrupt()) {
2838                         if (mem_high) {
2839                                 schedule_work(&memcg->high_work);
2840                                 break;
2841                         }
2842                         continue;
2843                 }
2844
2845                 if (mem_high || swap_high) {
2846                         /*
2847                          * The allocating tasks in this cgroup will need to do
2848                          * reclaim or be throttled to prevent further growth
2849                          * of the memory or swap footprints.
2850                          *
2851                          * Target some best-effort fairness between the tasks,
2852                          * and distribute reclaim work and delay penalties
2853                          * based on how much each task is actually allocating.
2854                          */
2855                         current->memcg_nr_pages_over_high += batch;
2856                         set_notify_resume(current);
2857                         break;
2858                 }
2859         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
2860
2861         return 0;
2862 }
2863
2864 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) || defined(CONFIG_MMU)
2865 static void cancel_charge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2866 {
2867         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2868                 return;
2869
2870         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
2871         if (do_memsw_account())
2872                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
2873 }
2874 #endif
2875
2876 static void commit_charge(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
2877 {
2878         VM_BUG_ON_PAGE(page_memcg(page), page);
2879         /*
2880          * Any of the following ensures page->mem_cgroup stability:
2881          *
2882          * - the page lock
2883          * - LRU isolation
2884          * - lock_page_memcg()
2885          * - exclusive reference
2886          */
2887         page->memcg_data = (unsigned long)memcg;
2888 }
2889
2890 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2891 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
2892                                  gfp_t gfp)
2893 {
2894         unsigned int objects = objs_per_slab_page(s, page);
2895         void *vec;
2896
2897         vec = kcalloc_node(objects, sizeof(struct obj_cgroup *), gfp,
2898                            page_to_nid(page));
2899         if (!vec)
2900                 return -ENOMEM;
2901
2902         if (!set_page_objcgs(page, vec))
2903                 kfree(vec);
2904         else
2905                 kmemleak_not_leak(vec);
2906
2907         return 0;
2908 }
2909
2910 /*
2911  * Returns a pointer to the memory cgroup to which the kernel object is charged.
2912  *
2913  * A passed kernel object can be a slab object or a generic kernel page, so
2914  * different mechanisms for getting the memory cgroup pointer should be used.
2915  * In certain cases (e.g. kernel stacks or large kmallocs with SLUB) the caller
2916  * can not know for sure how the kernel object is implemented.
2917  * mem_cgroup_from_obj() can be safely used in such cases.
2918  *
2919  * The caller must ensure the memcg lifetime, e.g. by taking rcu_read_lock(),
2920  * cgroup_mutex, etc.
2921  */
2922 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_obj(void *p)
2923 {
2924         struct page *page;
2925
2926         if (mem_cgroup_disabled())
2927                 return NULL;
2928
2929         page = virt_to_head_page(p);
2930
2931         /*
2932          * Slab objects are accounted individually, not per-page.
2933          * Memcg membership data for each individual object is saved in
2934          * the page->obj_cgroups.
2935          */
2936         if (page_objcgs_check(page)) {
2937                 struct obj_cgroup *objcg;
2938                 unsigned int off;
2939
2940                 off = obj_to_index(page->slab_cache, page, p);
2941                 objcg = page_objcgs(page)[off];
2942                 if (objcg)
2943                         return obj_cgroup_memcg(objcg);
2944
2945                 return NULL;
2946         }
2947
2948         /*
2949          * page_memcg_check() is used here, because page_has_obj_cgroups()
2950          * check above could fail because the object cgroups vector wasn't set
2951          * at that moment, but it can be set concurrently.
2952          * page_memcg_check(page) will guarantee that a proper memory
2953          * cgroup pointer or NULL will be returned.
2954          */
2955         return page_memcg_check(page);
2956 }
2957
2958 __always_inline struct obj_cgroup *get_obj_cgroup_from_current(void)
2959 {
2960         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
2961         struct mem_cgroup *memcg;
2962
2963         if (memcg_kmem_bypass())
2964                 return NULL;
2965
2966         rcu_read_lock();
2967         if (unlikely(active_memcg()))
2968                 memcg = active_memcg();
2969         else
2970                 memcg = mem_cgroup_from_task(current);
2971
2972         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2973                 objcg = rcu_dereference(memcg->objcg);
2974                 if (objcg && obj_cgroup_tryget(objcg))
2975                         break;
2976         }
2977         rcu_read_unlock();
2978
2979         return objcg;
2980 }
2981
2982 static int memcg_alloc_cache_id(void)
2983 {
2984         int id, size;
2985         int err;
2986
2987         id = ida_simple_get(&memcg_cache_ida,
2988                             0, MEMCG_CACHES_MAX_SIZE, GFP_KERNEL);
2989         if (id < 0)
2990                 return id;
2991
2992         if (id < memcg_nr_cache_ids)
2993                 return id;
2994
2995         /*
2996          * There's no space for the new id in memcg_caches arrays,
2997          * so we have to grow them.
2998          */
2999         down_write(&memcg_cache_ids_sem);
3000
3001         size = 2 * (id + 1);
3002         if (size < MEMCG_CACHES_MIN_SIZE)
3003                 size = MEMCG_CACHES_MIN_SIZE;
3004         else if (size > MEMCG_CACHES_MAX_SIZE)
3005                 size = MEMCG_CACHES_MAX_SIZE;
3006
3007         err = memcg_update_all_list_lrus(size);
3008         if (!err)
3009                 memcg_nr_cache_ids = size;
3010
3011         up_write(&memcg_cache_ids_sem);
3012
3013         if (err) {
3014                 ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3015                 return err;
3016         }
3017         return id;
3018 }
3019
3020 static void memcg_free_cache_id(int id)
3021 {
3022         ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3023 }
3024
3025 /**
3026  * __memcg_kmem_charge: charge a number of kernel pages to a memcg
3027  * @memcg: memory cgroup to charge
3028  * @gfp: reclaim mode
3029  * @nr_pages: number of pages to charge
3030  *
3031  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3032  */
3033 int __memcg_kmem_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp,
3034                         unsigned int nr_pages)
3035 {
3036         struct page_counter *counter;
3037         int ret;
3038
3039         ret = try_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3040         if (ret)
3041                 return ret;
3042
3043         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) &&
3044             !page_counter_try_charge(&memcg->kmem, nr_pages, &counter)) {
3045
3046                 /*
3047                  * Enforce __GFP_NOFAIL allocation because callers are not
3048                  * prepared to see failures and likely do not have any failure
3049                  * handling code.
3050                  */
3051                 if (gfp & __GFP_NOFAIL) {
3052                         page_counter_charge(&memcg->kmem, nr_pages);
3053                         return 0;
3054                 }
3055                 cancel_charge(memcg, nr_pages);
3056                 return -ENOMEM;
3057         }
3058         return 0;
3059 }
3060
3061 /**
3062  * __memcg_kmem_uncharge: uncharge a number of kernel pages from a memcg
3063  * @memcg: memcg to uncharge
3064  * @nr_pages: number of pages to uncharge
3065  */
3066 void __memcg_kmem_uncharge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
3067 {
3068         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
3069                 page_counter_uncharge(&memcg->kmem, nr_pages);
3070
3071         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
3072         if (do_memsw_account())
3073                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
3074 }
3075
3076 /**
3077  * __memcg_kmem_charge_page: charge a kmem page to the current memory cgroup
3078  * @page: page to charge
3079  * @gfp: reclaim mode
3080  * @order: allocation order
3081  *
3082  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3083  */
3084 int __memcg_kmem_charge_page(struct page *page, gfp_t gfp, int order)
3085 {
3086         struct mem_cgroup *memcg;
3087         int ret = 0;
3088
3089         memcg = get_mem_cgroup_from_current();
3090         if (memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3091                 ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, 1 << order);
3092                 if (!ret) {
3093                         page->memcg_data = (unsigned long)memcg;
3094                         __SetPageKmemcg(page);
3095                         return 0;
3096                 }
3097                 css_put(&memcg->css);
3098         }
3099         return ret;
3100 }
3101
3102 /**
3103  * __memcg_kmem_uncharge_page: uncharge a kmem page
3104  * @page: page to uncharge
3105  * @order: allocation order
3106  */
3107 void __memcg_kmem_uncharge_page(struct page *page, int order)
3108 {
3109         struct mem_cgroup *memcg = page_memcg(page);
3110         unsigned int nr_pages = 1 << order;
3111
3112         if (!memcg)
3113                 return;
3114
3115         VM_BUG_ON_PAGE(mem_cgroup_is_root(memcg), page);
3116         __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
3117         page->memcg_data = 0;
3118         css_put(&memcg->css);
3119
3120         /* slab pages do not have PageKmemcg flag set */
3121         if (PageKmemcg(page))
3122                 __ClearPageKmemcg(page);
3123 }
3124
3125 static bool consume_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3126 {
3127         struct memcg_stock_pcp *stock;
3128         unsigned long flags;
3129         bool ret = false;
3130
3131         local_irq_save(flags);
3132
3133         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3134         if (objcg == stock->cached_objcg && stock->nr_bytes >= nr_bytes) {
3135                 stock->nr_bytes -= nr_bytes;
3136                 ret = true;
3137         }
3138
3139         local_irq_restore(flags);
3140
3141         return ret;
3142 }
3143
3144 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
3145 {
3146         struct obj_cgroup *old = stock->cached_objcg;
3147
3148         if (!old)
3149                 return;
3150
3151         if (stock->nr_bytes) {
3152                 unsigned int nr_pages = stock->nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
3153                 unsigned int nr_bytes = stock->nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1);
3154
3155                 if (nr_pages) {
3156                         rcu_read_lock();
3157                         __memcg_kmem_uncharge(obj_cgroup_memcg(old), nr_pages);
3158                         rcu_read_unlock();
3159                 }
3160
3161                 /*
3162                  * The leftover is flushed to the centralized per-memcg value.
3163                  * On the next attempt to refill obj stock it will be moved
3164                  * to a per-cpu stock (probably, on an other CPU), see
3165                  * refill_obj_stock().
3166                  *
3167                  * How often it's flushed is a trade-off between the memory
3168                  * limit enforcement accuracy and potential CPU contention,
3169                  * so it might be changed in the future.
3170                  */
3171                 atomic_add(nr_bytes, &old->nr_charged_bytes);
3172                 stock->nr_bytes = 0;
3173         }
3174
3175         obj_cgroup_put(old);
3176         stock->cached_objcg = NULL;
3177 }
3178
3179 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
3180                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
3181 {
3182         struct mem_cgroup *memcg;
3183
3184         if (stock->cached_objcg) {
3185                 memcg = obj_cgroup_memcg(stock->cached_objcg);
3186                 if (memcg && mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
3187                         return true;
3188         }
3189
3190         return false;
3191 }
3192
3193 static void refill_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3194 {
3195         struct memcg_stock_pcp *stock;
3196         unsigned long flags;
3197
3198         local_irq_save(flags);
3199
3200         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3201         if (stock->cached_objcg != objcg) { /* reset if necessary */
3202                 drain_obj_stock(stock);
3203                 obj_cgroup_get(objcg);
3204                 stock->cached_objcg = objcg;
3205                 stock->nr_bytes = atomic_xchg(&objcg->nr_charged_bytes, 0);
3206         }
3207         stock->nr_bytes += nr_bytes;
3208
3209         if (stock->nr_bytes > PAGE_SIZE)
3210                 drain_obj_stock(stock);
3211
3212         local_irq_restore(flags);
3213 }
3214
3215 int obj_cgroup_charge(struct obj_cgroup *objcg, gfp_t gfp, size_t size)
3216 {
3217         struct mem_cgroup *memcg;
3218         unsigned int nr_pages, nr_bytes;
3219         int ret;
3220
3221         if (consume_obj_stock(objcg, size))
3222                 return 0;
3223
3224         /*
3225          * In theory, memcg->nr_charged_bytes can have enough
3226          * pre-charged bytes to satisfy the allocation. However,
3227          * flushing memcg->nr_charged_bytes requires two atomic
3228          * operations, and memcg->nr_charged_bytes can't be big,
3229          * so it's better to ignore it and try grab some new pages.
3230          * memcg->nr_charged_bytes will be flushed in
3231          * refill_obj_stock(), called from this function or
3232          * independently later.
3233          */
3234         rcu_read_lock();
3235         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
3236         css_get(&memcg->css);
3237         rcu_read_unlock();
3238
3239         nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3240         nr_bytes = size & (PAGE_SIZE - 1);
3241
3242         if (nr_bytes)
3243                 nr_pages += 1;
3244
3245         ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3246         if (!ret && nr_bytes)
3247                 refill_obj_stock(objcg, PAGE_SIZE - nr_bytes);
3248
3249         css_put(&memcg->css);
3250         return ret;
3251 }
3252
3253 void obj_cgroup_uncharge(struct obj_cgroup *objcg, size_t size)
3254 {
3255         refill_obj_stock(objcg, size);
3256 }
3257
3258 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3259
3260 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3261
3262 /*
3263  * Because tail pages are not marked as "used", set it. We're under
3264  * pgdat->lru_lock and migration entries setup in all page mappings.
3265  */
3266 void mem_cgroup_split_huge_fixup(struct page *head)
3267 {
3268         struct mem_cgroup *memcg = page_memcg(head);
3269         int i;
3270
3271         if (mem_cgroup_disabled())
3272                 return;
3273
3274         for (i = 1; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
3275                 css_get(&memcg->css);
3276                 head[i].memcg_data = (unsigned long)memcg;
3277         }
3278 }
3279 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
3280
3281 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3282 /**
3283  * mem_cgroup_move_swap_account - move swap charge and swap_cgroup's record.
3284  * @entry: swap entry to be moved
3285  * @from:  mem_cgroup which the entry is moved from
3286  * @to:  mem_cgroup which the entry is moved to
3287  *
3288  * It succeeds only when the swap_cgroup's record for this entry is the same
3289  * as the mem_cgroup's id of @from.
3290  *
3291  * Returns 0 on success, -EINVAL on failure.
3292  *
3293  * The caller must have charged to @to, IOW, called page_counter_charge() about
3294  * both res and memsw, and called css_get().
3295  */
3296 static int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3297                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3298 {
3299         unsigned short old_id, new_id;
3300
3301         old_id = mem_cgroup_id(from);
3302         new_id = mem_cgroup_id(to);
3303
3304         if (swap_cgroup_cmpxchg(entry, old_id, new_id) == old_id) {
3305                 mod_memcg_state(from, MEMCG_SWAP, -1);
3306                 mod_memcg_state(to, MEMCG_SWAP, 1);
3307                 return 0;
3308         }
3309         return -EINVAL;
3310 }
3311 #else
3312 static inline int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3313                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3314 {
3315         return -EINVAL;
3316 }
3317 #endif
3318
3319 static DEFINE_MUTEX(memcg_max_mutex);
3320
3321 static int mem_cgroup_resize_max(struct mem_cgroup *memcg,
3322                                  unsigned long max, bool memsw)
3323 {
3324         bool enlarge = false;
3325         bool drained = false;
3326         int ret;
3327         bool limits_invariant;
3328         struct page_counter *counter = memsw ? &memcg->memsw : &memcg->memory;
3329
3330         do {
3331                 if (signal_pending(current)) {
3332                         ret = -EINTR;
3333                         break;
3334                 }
3335
3336                 mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3337                 /*
3338                  * Make sure that the new limit (memsw or memory limit) doesn't
3339                  * break our basic invariant rule memory.max <= memsw.max.
3340                  */
3341                 limits_invariant = memsw ? max >= READ_ONCE(memcg->memory.max) :
3342                                            max <= memcg->memsw.max;
3343                 if (!limits_invariant) {
3344                         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3345                         ret = -EINVAL;
3346                         break;
3347                 }
3348                 if (max > counter->max)
3349                         enlarge = true;
3350                 ret = page_counter_set_max(counter, max);
3351                 mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3352
3353                 if (!ret)
3354                         break;
3355
3356                 if (!drained) {
3357                         drain_all_stock(memcg);
3358                         drained = true;
3359                         continue;
3360                 }
3361
3362                 if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3363                                         GFP_KERNEL, !memsw)) {
3364                         ret = -EBUSY;
3365                         break;
3366                 }
3367         } while (true);
3368
3369         if (!ret && enlarge)
3370                 memcg_oom_recover(memcg);
3371
3372         return ret;
3373 }
3374
3375 unsigned long mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pg_data_t *pgdat, int order,
3376                                             gfp_t gfp_mask,
3377                                             unsigned long *total_scanned)
3378 {
3379         unsigned long nr_reclaimed = 0;
3380         struct mem_cgroup_per_node *mz, *next_mz = NULL;
3381         unsigned long reclaimed;
3382         int loop = 0;
3383         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
3384         unsigned long excess;
3385         unsigned long nr_scanned;
3386
3387         if (order > 0)
3388                 return 0;
3389
3390         mctz = soft_limit_tree_node(pgdat->node_id);
3391
3392         /*
3393          * Do not even bother to check the largest node if the root
3394          * is empty. Do it lockless to prevent lock bouncing. Races
3395          * are acceptable as soft limit is best effort anyway.
3396          */
3397         if (!mctz || RB_EMPTY_ROOT(&mctz->rb_root))
3398                 return 0;
3399
3400         /*
3401          * This loop can run a while, specially if mem_cgroup's continuously
3402          * keep exceeding their soft limit and putting the system under
3403          * pressure
3404          */
3405         do {
3406                 if (next_mz)
3407                         mz = next_mz;
3408                 else
3409                         mz = mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3410                 if (!mz)
3411                         break;
3412
3413                 nr_scanned = 0;
3414                 reclaimed = mem_cgroup_soft_reclaim(mz->memcg, pgdat,
3415                                                     gfp_mask, &nr_scanned);
3416                 nr_reclaimed += reclaimed;
3417                 *total_scanned += nr_scanned;
3418                 spin_lock_irq(&mctz->lock);
3419                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
3420
3421                 /*
3422                  * If we failed to reclaim anything from this memory cgroup
3423                  * it is time to move on to the next cgroup
3424                  */
3425                 next_mz = NULL;
3426                 if (!reclaimed)
3427                         next_mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3428
3429                 excess = soft_limit_excess(mz->memcg);
3430                 /*
3431                  * One school of thought says that we should not add
3432                  * back the node to the tree if reclaim returns 0.
3433                  * But our reclaim could return 0, simply because due
3434                  * to priority we are exposing a smaller subset of
3435                  * memory to reclaim from. Consider this as a longer
3436                  * term TODO.
3437                  */
3438                 /* If excess == 0, no tree ops */
3439                 __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
3440                 spin_unlock_irq(&mctz->lock);
3441                 css_put(&mz->memcg->css);
3442                 loop++;
3443                 /*
3444                  * Could not reclaim anything and there are no more
3445                  * mem cgroups to try or we seem to be looping without
3446                  * reclaiming anything.
3447                  */
3448                 if (!nr_reclaimed &&
3449                         (next_mz == NULL ||
3450                         loop > MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS))
3451                         break;
3452         } while (!nr_reclaimed);
3453         if (next_mz)
3454                 css_put(&next_mz->memcg->css);
3455         return nr_reclaimed;
3456 }
3457
3458 /*
3459  * Test whether @memcg has children, dead or alive.  Note that this
3460  * function doesn't care whether @memcg has use_hierarchy enabled and
3461  * returns %true if there are child csses according to the cgroup
3462  * hierarchy.  Testing use_hierarchy is the caller's responsibility.
3463  */
3464 static inline bool memcg_has_children(struct mem_cgroup *memcg)
3465 {
3466         bool ret;
3467
3468         rcu_read_lock();
3469         ret = css_next_child(NULL, &memcg->css);
3470         rcu_read_unlock();
3471         return ret;
3472 }
3473
3474 /*
3475  * Reclaims as many pages from the given memcg as possible.
3476  *
3477  * Caller is responsible for holding css reference for memcg.
3478  */
3479 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *memcg)
3480 {
3481         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
3482
3483         /* we call try-to-free pages for make this cgroup empty */
3484         lru_add_drain_all();
3485
3486         drain_all_stock(memcg);
3487
3488         /* try to free all pages in this cgroup */
3489         while (nr_retries && page_counter_read(&memcg->memory)) {
3490                 int progress;
3491
3492                 if (signal_pending(current))
3493                         return -EINTR;
3494
3495                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3496                                                         GFP_KERNEL, true);
3497                 if (!progress) {
3498                         nr_retries--;
3499                         /* maybe some writeback is necessary */
3500                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3501                 }
3502
3503         }
3504
3505         return 0;
3506 }
3507
3508 static ssize_t mem_cgroup_force_empty_write(struct kernfs_open_file *of,
3509                                             char *buf, size_t nbytes,
3510                                             loff_t off)
3511 {
3512         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3513
3514         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
3515                 return -EINVAL;
3516         return mem_cgroup_force_empty(memcg) ?: nbytes;
3517 }
3518
3519 static u64 mem_cgroup_hierarchy_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3520                                      struct cftype *cft)
3521 {
3522         return mem_cgroup_from_css(css)->use_hierarchy;
3523 }
3524
3525 static int mem_cgroup_hierarchy_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3526                                       struct cftype *cft, u64 val)
3527 {
3528         int retval = 0;
3529         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3530         struct mem_cgroup *parent_memcg = mem_cgroup_from_css(memcg->css.parent);
3531
3532         if (memcg->use_hierarchy == val)
3533                 return 0;
3534
3535         /*
3536          * If parent's use_hierarchy is set, we can't make any modifications
3537          * in the child subtrees. If it is unset, then the change can
3538          * occur, provided the current cgroup has no children.
3539          *
3540          * For the root cgroup, parent_mem is NULL, we allow value to be
3541          * set if there are no children.
3542          */
3543         if ((!parent_memcg || !parent_memcg->use_hierarchy) &&
3544                                 (val == 1 || val == 0)) {
3545                 if (!memcg_has_children(memcg))
3546                         memcg->use_hierarchy = val;
3547                 else
3548                         retval = -EBUSY;
3549         } else
3550                 retval = -EINVAL;
3551
3552         return retval;
3553 }
3554
3555 static unsigned long mem_cgroup_usage(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
3556 {
3557         unsigned long val;
3558
3559         if (mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3560                 val = memcg_page_state(memcg, NR_FILE_PAGES) +
3561                         memcg_page_state(memcg, NR_ANON_MAPPED);
3562                 if (swap)
3563                         val += memcg_page_state(memcg, MEMCG_SWAP);
3564         } else {
3565                 if (!swap)
3566                         val = page_counter_read(&memcg->memory);
3567                 else
3568                         val = page_counter_read(&memcg->memsw);
3569         }
3570         return val;
3571 }
3572
3573 enum {
3574         RES_USAGE,
3575         RES_LIMIT,
3576         RES_MAX_USAGE,
3577         RES_FAILCNT,
3578         RES_SOFT_LIMIT,
3579 };
3580
3581 static u64 mem_cgroup_read_u64(struct cgroup_subsys_state *css,
3582                                struct cftype *cft)
3583 {
3584         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3585         struct page_counter *counter;
3586
3587         switch (MEMFILE_TYPE(cft->private)) {
3588         case _MEM:
3589                 counter = &memcg->memory;
3590                 break;
3591         case _MEMSWAP:
3592                 counter = &memcg->memsw;
3593                 break;
3594         case _KMEM:
3595                 counter = &memcg->kmem;
3596                 break;
3597         case _TCP:
3598                 counter = &memcg->tcpmem;
3599                 break;
3600         default:
3601                 BUG();
3602         }
3603
3604         switch (MEMFILE_ATTR(cft->private)) {
3605         case RES_USAGE:
3606                 if (counter == &memcg->memory)
3607                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, false) * PAGE_SIZE;
3608                 if (counter == &memcg->memsw)
3609                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, true) * PAGE_SIZE;
3610                 return (u64)page_counter_read(counter) * PAGE_SIZE;
3611         case RES_LIMIT:
3612                 return (u64)counter->max * PAGE_SIZE;
3613         case RES_MAX_USAGE:
3614                 return (u64)counter->watermark * PAGE_SIZE;
3615         case RES_FAILCNT:
3616                 return counter->failcnt;
3617         case RES_SOFT_LIMIT:
3618                 return (u64)memcg->soft_limit * PAGE_SIZE;
3619         default:
3620                 BUG();
3621         }
3622 }
3623
3624 static void memcg_flush_percpu_vmstats(struct mem_cgroup *memcg)
3625 {
3626         unsigned long stat[MEMCG_NR_STAT] = {0};
3627         struct mem_cgroup *mi;
3628         int node, cpu, i;
3629
3630         for_each_online_cpu(cpu)
3631                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3632                         stat[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->stat[i], cpu);
3633
3634         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3635                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3636                         atomic_long_add(stat[i], &mi->vmstats[i]);
3637
3638         for_each_node(node) {
3639                 struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
3640                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
3641
3642                 for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3643                         stat[i] = 0;
3644
3645                 for_each_online_cpu(cpu)
3646                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3647                                 stat[i] += per_cpu(
3648                                         pn->lruvec_stat_cpu->count[i], cpu);
3649
3650                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, node))
3651                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3652                                 atomic_long_add(stat[i], &pi->lruvec_stat[i]);
3653         }
3654 }
3655
3656 static void memcg_flush_percpu_vmevents(struct mem_cgroup *memcg)
3657 {
3658         unsigned long events[NR_VM_EVENT_ITEMS];
3659         struct mem_cgroup *mi;
3660         int cpu, i;
3661
3662         for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3663                 events[i] = 0;
3664
3665         for_each_online_cpu(cpu)
3666                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3667                         events[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->events[i],
3668                                              cpu);
3669
3670         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3671                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3672                         atomic_long_add(events[i], &mi->vmevents[i]);
3673 }
3674
3675 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
3676 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3677 {
3678         struct obj_cgroup *objcg;
3679         int memcg_id;
3680
3681         if (cgroup_memory_nokmem)
3682                 return 0;
3683
3684         BUG_ON(memcg->kmemcg_id >= 0);
3685         BUG_ON(memcg->kmem_state);
3686
3687         memcg_id = memcg_alloc_cache_id();
3688         if (memcg_id < 0)
3689                 return memcg_id;
3690
3691         objcg = obj_cgroup_alloc();
3692         if (!objcg) {
3693                 memcg_free_cache_id(memcg_id);
3694                 return -ENOMEM;
3695         }
3696         objcg->memcg = memcg;
3697         rcu_assign_pointer(memcg->objcg, objcg);
3698
3699         static_branch_enable(&memcg_kmem_enabled_key);
3700
3701         /*
3702          * A memory cgroup is considered kmem-online as soon as it gets
3703          * kmemcg_id. Setting the id after enabling static branching will
3704          * guarantee no one starts accounting before all call sites are
3705          * patched.
3706          */
3707         memcg->kmemcg_id = memcg_id;
3708         memcg->kmem_state = KMEM_ONLINE;
3709
3710         return 0;
3711 }
3712
3713 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3714 {
3715         struct cgroup_subsys_state *css;
3716         struct mem_cgroup *parent, *child;
3717         int kmemcg_id;
3718
3719         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
3720                 return;
3721
3722         memcg->kmem_state = KMEM_ALLOCATED;
3723
3724         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
3725         if (!parent)
3726                 parent = root_mem_cgroup;
3727
3728         memcg_reparent_objcgs(memcg, parent);
3729
3730         kmemcg_id = memcg->kmemcg_id;
3731         BUG_ON(kmemcg_id < 0);
3732
3733         /*
3734          * Change kmemcg_id of this cgroup and all its descendants to the
3735          * parent's id, and then move all entries from this cgroup's list_lrus
3736          * to ones of the parent. After we have finished, all list_lrus
3737          * corresponding to this cgroup are guaranteed to remain empty. The
3738          * ordering is imposed by list_lru_node->lock taken by
3739          * memcg_drain_all_list_lrus().
3740          */
3741         rcu_read_lock(); /* can be called from css_free w/o cgroup_mutex */
3742         css_for_each_descendant_pre(css, &memcg->css) {
3743                 child = mem_cgroup_from_css(css);
3744                 BUG_ON(child->kmemcg_id != kmemcg_id);
3745                 child->kmemcg_id = parent->kmemcg_id;
3746                 if (!memcg->use_hierarchy)
3747                         break;
3748         }
3749         rcu_read_unlock();
3750
3751         memcg_drain_all_list_lrus(kmemcg_id, parent);
3752
3753         memcg_free_cache_id(kmemcg_id);
3754 }
3755
3756 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3757 {
3758         /* css_alloc() failed, offlining didn't happen */
3759         if (unlikely(memcg->kmem_state == KMEM_ONLINE))
3760                 memcg_offline_kmem(memcg);
3761 }
3762 #else
3763 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3764 {
3765         return 0;
3766 }
3767 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3768 {
3769 }
3770 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3771 {
3772 }
3773 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3774
3775 static int memcg_update_kmem_max(struct mem_cgroup *memcg,
3776                                  unsigned long max)
3777 {
3778         int ret;
3779
3780         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3781         ret = page_counter_set_max(&memcg->kmem, max);
3782         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3783         return ret;
3784 }
3785
3786 static int memcg_update_tcp_max(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long max)
3787 {
3788         int ret;
3789
3790         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3791
3792         ret = page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, max);
3793         if (ret)
3794                 goto out;
3795
3796         if (!memcg->tcpmem_active) {
3797                 /*
3798                  * The active flag needs to be written after the static_key
3799                  * update. This is what guarantees that the socket activation
3800                  * function is the last one to run. See mem_cgroup_sk_alloc()
3801                  * for details, and note that we don't mark any socket as
3802                  * belonging to this memcg until that flag is up.
3803                  *
3804                  * We need to do this, because static_keys will span multiple
3805                  * sites, but we can't control their order. If we mark a socket
3806                  * as accounted, but the accounting functions are not patched in
3807                  * yet, we'll lose accounting.
3808                  *
3809                  * We never race with the readers in mem_cgroup_sk_alloc(),
3810                  * because when this value change, the code to process it is not
3811                  * patched in yet.
3812                  */
3813                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
3814                 memcg->tcpmem_active = true;
3815         }
3816 out:
3817         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3818         return ret;
3819 }
3820
3821 /*
3822  * The user of this function is...
3823  * RES_LIMIT.
3824  */
3825 static ssize_t mem_cgroup_write(struct kernfs_open_file *of,
3826                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
3827 {
3828         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3829         unsigned long nr_pages;
3830         int ret;
3831
3832         buf = strstrip(buf);
3833         ret = page_counter_memparse(buf, "-1", &nr_pages);
3834         if (ret)
3835                 return ret;
3836
3837         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3838         case RES_LIMIT:
3839                 if (mem_cgroup_is_root(memcg)) { /* Can't set limit on root */
3840                         ret = -EINVAL;
3841                         break;
3842                 }
3843                 switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3844                 case _MEM:
3845                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, false);
3846                         break;
3847                 case _MEMSWAP:
3848                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, true);
3849                         break;
3850                 case _KMEM:
3851                         pr_warn_once("kmem.limit_in_bytes is deprecated and will be removed. "
3852                                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3853                                      "depend on this functionality.\n");
3854                         ret = memcg_update_kmem_max(memcg, nr_pages);
3855                         break;
3856                 case _TCP:
3857                         ret = memcg_update_tcp_max(memcg, nr_pages);
3858                         break;
3859                 }
3860                 break;
3861         case RES_SOFT_LIMIT:
3862                 memcg->soft_limit = nr_pages;
3863                 ret = 0;
3864                 break;
3865         }
3866         return ret ?: nbytes;
3867 }
3868
3869 static ssize_t mem_cgroup_reset(struct kernfs_open_file *of, char *buf,
3870                                 size_t nbytes, loff_t off)
3871 {
3872         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3873         struct page_counter *counter;
3874
3875         switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3876         case _MEM:
3877                 counter = &memcg->memory;
3878                 break;
3879         case _MEMSWAP:
3880                 counter = &memcg->memsw;
3881                 break;
3882         case _KMEM:
3883                 counter = &memcg->kmem;
3884                 break;
3885         case _TCP:
3886                 counter = &memcg->tcpmem;
3887                 break;
3888         default:
3889                 BUG();
3890         }
3891
3892         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3893         case RES_MAX_USAGE:
3894                 page_counter_reset_watermark(counter);
3895                 break;
3896         case RES_FAILCNT:
3897                 counter->failcnt = 0;
3898                 break;
3899         default:
3900                 BUG();
3901         }
3902
3903         return nbytes;
3904 }
3905
3906 static u64 mem_cgroup_move_charge_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3907                                         struct cftype *cft)
3908 {
3909         return mem_cgroup_from_css(css)->move_charge_at_immigrate;
3910 }
3911
3912 #ifdef CONFIG_MMU
3913 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3914                                         struct cftype *cft, u64 val)
3915 {
3916         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3917
3918         if (val & ~MOVE_MASK)
3919                 return -EINVAL;
3920
3921         /*
3922          * No kind of locking is needed in here, because ->can_attach() will
3923          * check this value once in the beginning of the process, and then carry
3924          * on with stale data. This means that changes to this value will only
3925          * affect task migrations starting after the change.
3926          */
3927         memcg->move_charge_at_immigrate = val;
3928         return 0;
3929 }
3930 #else
3931 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3932                                         struct cftype *cft, u64 val)
3933 {
3934         return -ENOSYS;
3935 }
3936 #endif
3937
3938 #ifdef CONFIG_NUMA
3939
3940 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
3941 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
3942 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
3943
3944 static unsigned long mem_cgroup_node_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3945                                 int nid, unsigned int lru_mask, bool tree)
3946 {
3947         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
3948         unsigned long nr = 0;
3949         enum lru_list lru;
3950
3951         VM_BUG_ON((unsigned)nid >= nr_node_ids);
3952
3953         for_each_lru(lru) {
3954                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3955                         continue;
3956                 if (tree)
3957                         nr += lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3958                 else
3959                         nr += lruvec_page_state_local(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3960         }
3961         return nr;
3962 }
3963
3964 static unsigned long mem_cgroup_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3965                                              unsigned int lru_mask,
3966                                              bool tree)
3967 {
3968         unsigned long nr = 0;
3969         enum lru_list lru;
3970
3971         for_each_lru(lru) {
3972                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3973                         continue;
3974                 if (tree)
3975                         nr += memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3976                 else
3977                         nr += memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3978         }
3979         return nr;
3980 }
3981
3982 static int memcg_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
3983 {
3984         struct numa_stat {
3985                 const char *name;
3986                 unsigned int lru_mask;
3987         };
3988
3989         static const struct numa_stat stats[] = {
3990                 { "total", LRU_ALL },
3991                 { "file", LRU_ALL_FILE },
3992                 { "anon", LRU_ALL_ANON },
3993                 { "unevictable", BIT(LRU_UNEVICTABLE) },
3994         };
3995         const struct numa_stat *stat;
3996         int nid;
3997         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
3998
3999         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4000                 seq_printf(m, "%s=%lu", stat->name,
4001                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4002                                                    false));
4003                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4004                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4005                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4006                                                         stat->lru_mask, false));
4007                 seq_putc(m, '\n');
4008         }
4009
4010         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4011
4012                 seq_printf(m, "hierarchical_%s=%lu", stat->name,
4013                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4014                                                    true));
4015                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4016                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4017                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4018                                                         stat->lru_mask, true));
4019                 seq_putc(m, '\n');
4020         }
4021
4022         return 0;
4023 }
4024 #endif /* CONFIG_NUMA */
4025
4026 static const unsigned int memcg1_stats[] = {
4027         NR_FILE_PAGES,
4028         NR_ANON_MAPPED,
4029 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4030         NR_ANON_THPS,
4031 #endif
4032         NR_SHMEM,
4033         NR_FILE_MAPPED,
4034         NR_FILE_DIRTY,
4035         NR_WRITEBACK,
4036         MEMCG_SWAP,
4037 };
4038
4039 static const char *const memcg1_stat_names[] = {
4040         "cache",
4041         "rss",
4042 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4043         "rss_huge",
4044 #endif
4045         "shmem",
4046         "mapped_file",
4047         "dirty",
4048         "writeback",
4049         "swap",
4050 };
4051
4052 /* Universal VM events cgroup1 shows, original sort order */
4053 static const unsigned int memcg1_events[] = {
4054         PGPGIN,
4055         PGPGOUT,
4056         PGFAULT,
4057         PGMAJFAULT,
4058 };
4059
4060 static int memcg_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
4061 {
4062         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4063         unsigned long memory, memsw;
4064         struct mem_cgroup *mi;
4065         unsigned int i;
4066
4067         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(memcg1_stat_names) != ARRAY_SIZE(memcg1_stats));
4068
4069         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4070                 unsigned long nr;
4071
4072                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4073                         continue;
4074                 nr = memcg_page_state_local(memcg, memcg1_stats[i]);
4075 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4076                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4077                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4078 #endif
4079                 seq_printf(m, "%s %lu\n", memcg1_stat_names[i], nr * PAGE_SIZE);
4080         }
4081
4082         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4083                 seq_printf(m, "%s %lu\n", vm_event_name(memcg1_events[i]),
4084                            memcg_events_local(memcg, memcg1_events[i]));
4085
4086         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4087                 seq_printf(m, "%s %lu\n", lru_list_name(i),
4088                            memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4089                            PAGE_SIZE);
4090
4091         /* Hierarchical information */
4092         memory = memsw = PAGE_COUNTER_MAX;
4093         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi)) {
4094                 memory = min(memory, READ_ONCE(mi->memory.max));
4095                 memsw = min(memsw, READ_ONCE(mi->memsw.max));
4096         }
4097         seq_printf(m, "hierarchical_memory_limit %llu\n",
4098                    (u64)memory * PAGE_SIZE);
4099         if (do_memsw_account())
4100                 seq_printf(m, "hierarchical_memsw_limit %llu\n",
4101                            (u64)memsw * PAGE_SIZE);
4102
4103         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4104                 unsigned long nr;
4105
4106                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4107                         continue;
4108                 nr = memcg_page_state(memcg, memcg1_stats[i]);
4109 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4110                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4111                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4112 #endif
4113                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", memcg1_stat_names[i],
4114                                                 (u64)nr * PAGE_SIZE);
4115         }
4116
4117         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4118                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n",
4119                            vm_event_name(memcg1_events[i]),
4120                            (u64)memcg_events(memcg, memcg1_events[i]));
4121
4122         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4123                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", lru_list_name(i),
4124                            (u64)memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4125                            PAGE_SIZE);
4126
4127 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4128         {
4129                 pg_data_t *pgdat;
4130                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
4131                 unsigned long anon_cost = 0;
4132                 unsigned long file_cost = 0;
4133
4134                 for_each_online_pgdat(pgdat) {
4135                         mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
4136
4137                         anon_cost += mz->lruvec.anon_cost;
4138                         file_cost += mz->lruvec.file_cost;
4139                 }
4140                 seq_printf(m, "anon_cost %lu\n", anon_cost);
4141                 seq_printf(m, "file_cost %lu\n", file_cost);
4142         }
4143 #endif
4144
4145         return 0;
4146 }
4147
4148 static u64 mem_cgroup_swappiness_read(struct cgroup_subsys_state *css,
4149                                       struct cftype *cft)
4150 {
4151         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4152
4153         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
4154 }
4155
4156 static int mem_cgroup_swappiness_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4157                                        struct cftype *cft, u64 val)
4158 {
4159         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4160
4161         if (val > 100)
4162                 return -EINVAL;
4163
4164         if (css->parent)
4165                 memcg->swappiness = val;
4166         else
4167                 vm_swappiness = val;
4168
4169         return 0;
4170 }
4171
4172 static void __mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
4173 {
4174         struct mem_cgroup_threshold_ary *t;
4175         unsigned long usage;
4176         int i;
4177
4178         rcu_read_lock();
4179         if (!swap)
4180                 t = rcu_dereference(memcg->thresholds.primary);
4181         else
4182                 t = rcu_dereference(memcg->memsw_thresholds.primary);
4183
4184         if (!t)
4185                 goto unlock;
4186
4187         usage = mem_cgroup_usage(memcg, swap);
4188
4189         /*
4190          * current_threshold points to threshold just below or equal to usage.
4191          * If it's not true, a threshold was crossed after last
4192          * call of __mem_cgroup_threshold().
4193          */
4194         i = t->current_threshold;
4195
4196         /*
4197          * Iterate backward over array of thresholds starting from
4198          * current_threshold and check if a threshold is crossed.
4199          * If none of thresholds below usage is crossed, we read
4200          * only one element of the array here.
4201          */
4202         for (; i >= 0 && unlikely(t->entries[i].threshold > usage); i--)
4203                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4204
4205         /* i = current_threshold + 1 */
4206         i++;
4207
4208         /*
4209          * Iterate forward over array of thresholds starting from
4210          * current_threshold+1 and check if a threshold is crossed.
4211          * If none of thresholds above usage is crossed, we read
4212          * only one element of the array here.
4213          */
4214         for (; i < t->size && unlikely(t->entries[i].threshold <= usage); i++)
4215                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4216
4217         /* Update current_threshold */
4218         t->current_threshold = i - 1;
4219 unlock:
4220         rcu_read_unlock();
4221 }
4222
4223 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg)
4224 {
4225         while (memcg) {
4226                 __mem_cgroup_threshold(memcg, false);
4227                 if (do_memsw_account())
4228                         __mem_cgroup_threshold(memcg, true);
4229
4230                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
4231         }
4232 }
4233
4234 static int compare_thresholds(const void *a, const void *b)
4235 {
4236         const struct mem_cgroup_threshold *_a = a;
4237         const struct mem_cgroup_threshold *_b = b;
4238
4239         if (_a->threshold > _b->threshold)
4240                 return 1;
4241
4242         if (_a->threshold < _b->threshold)
4243                 return -1;
4244
4245         return 0;
4246 }
4247
4248 static int mem_cgroup_oom_notify_cb(struct mem_cgroup *memcg)
4249 {
4250         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev;
4251
4252         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4253
4254         list_for_each_entry(ev, &memcg->oom_notify, list)
4255                 eventfd_signal(ev->eventfd, 1);
4256
4257         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4258         return 0;
4259 }
4260
4261 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg)
4262 {
4263         struct mem_cgroup *iter;
4264
4265         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
4266                 mem_cgroup_oom_notify_cb(iter);
4267 }
4268
4269 static int __mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4270         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args, enum res_type type)
4271 {
4272         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4273         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4274         unsigned long threshold;
4275         unsigned long usage;
4276         int i, size, ret;
4277
4278         ret = page_counter_memparse(args, "-1", &threshold);
4279         if (ret)
4280                 return ret;
4281
4282         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4283
4284         if (type == _MEM) {
4285                 thresholds = &memcg->thresholds;
4286                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4287         } else if (type == _MEMSWAP) {
4288                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4289                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4290         } else
4291                 BUG();
4292
4293         /* Check if a threshold crossed before adding a new one */
4294         if (thresholds->primary)
4295                 __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4296
4297         size = thresholds->primary ? thresholds->primary->size + 1 : 1;
4298
4299         /* Allocate memory for new array of thresholds */
4300         new = kmalloc(struct_size(new, entries, size), GFP_KERNEL);
4301         if (!new) {
4302                 ret = -ENOMEM;
4303                 goto unlock;
4304         }
4305         new->size = size;
4306
4307         /* Copy thresholds (if any) to new array */
4308         if (thresholds->primary)
4309                 memcpy(new->entries, thresholds->primary->entries,
4310                        flex_array_size(new, entries, size - 1));
4311
4312         /* Add new threshold */
4313         new->entries[size - 1].eventfd = eventfd;
4314         new->entries[size - 1].threshold = threshold;
4315
4316         /* Sort thresholds. Registering of new threshold isn't time-critical */
4317         sort(new->entries, size, sizeof(*new->entries),
4318                         compare_thresholds, NULL);
4319
4320         /* Find current threshold */
4321         new->current_threshold = -1;
4322         for (i = 0; i < size; i++) {
4323                 if (new->entries[i].threshold <= usage) {
4324                         /*
4325                          * new->current_threshold will not be used until
4326                          * rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4327                          * it here.
4328                          */
4329                         ++new->current_threshold;
4330                 } else
4331                         break;
4332         }
4333
4334         /* Free old spare buffer and save old primary buffer as spare */
4335         kfree(thresholds->spare);
4336         thresholds->spare = thresholds->primary;
4337
4338         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4339
4340         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4341         synchronize_rcu();
4342
4343 unlock:
4344         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4345
4346         return ret;
4347 }
4348
4349 static int mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4350         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4351 {
4352         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEM);
4353 }
4354
4355 static int memsw_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4356         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4357 {
4358         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEMSWAP);
4359 }
4360
4361 static void __mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4362         struct eventfd_ctx *eventfd, enum res_type type)
4363 {
4364         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4365         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4366         unsigned long usage;
4367         int i, j, size, entries;
4368
4369         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4370
4371         if (type == _MEM) {
4372                 thresholds = &memcg->thresholds;
4373                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4374         } else if (type == _MEMSWAP) {
4375                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4376                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4377         } else
4378                 BUG();
4379
4380         if (!thresholds->primary)
4381                 goto unlock;
4382
4383         /* Check if a threshold crossed before removing */
4384         __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4385
4386         /* Calculate new number of threshold */
4387         size = entries = 0;
4388         for (i = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4389                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd != eventfd)
4390                         size++;
4391                 else
4392                         entries++;
4393         }
4394
4395         new = thresholds->spare;
4396
4397         /* If no items related to eventfd have been cleared, nothing to do */
4398         if (!entries)
4399                 goto unlock;
4400
4401         /* Set thresholds array to NULL if we don't have thresholds */
4402         if (!size) {
4403                 kfree(new);
4404                 new = NULL;
4405                 goto swap_buffers;
4406         }
4407
4408         new->size = size;
4409
4410         /* Copy thresholds and find current threshold */
4411         new->current_threshold = -1;
4412         for (i = 0, j = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4413                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd == eventfd)
4414                         continue;
4415
4416                 new->entries[j] = thresholds->primary->entries[i];
4417                 if (new->entries[j].threshold <= usage) {
4418                         /*
4419                          * new->current_threshold will not be used
4420                          * until rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4421                          * it here.
4422                          */
4423                         ++new->current_threshold;
4424                 }
4425                 j++;
4426         }
4427
4428 swap_buffers:
4429         /* Swap primary and spare array */
4430         thresholds->spare = thresholds->primary;
4431
4432         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4433
4434         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4435         synchronize_rcu();
4436
4437         /* If all events are unregistered, free the spare array */
4438         if (!new) {
4439                 kfree(thresholds->spare);
4440                 thresholds->spare = NULL;
4441         }
4442 unlock:
4443         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4444 }
4445
4446 static void mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4447         struct eventfd_ctx *eventfd)
4448 {
4449         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEM);
4450 }
4451
4452 static void memsw_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4453         struct eventfd_ctx *eventfd)
4454 {
4455         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEMSWAP);
4456 }
4457
4458 static int mem_cgroup_oom_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4459         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4460 {
4461         struct mem_cgroup_eventfd_list *event;
4462
4463         event = kmalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4464         if (!event)
4465                 return -ENOMEM;
4466
4467         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4468
4469         event->eventfd = eventfd;
4470         list_add(&event->list, &memcg->oom_notify);
4471
4472         /* already in OOM ? */
4473         if (memcg->under_oom)
4474                 eventfd_signal(eventfd, 1);
4475         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4476
4477         return 0;
4478 }
4479
4480 static void mem_cgroup_oom_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4481         struct eventfd_ctx *eventfd)
4482 {
4483         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev, *tmp;
4484
4485         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4486
4487         list_for_each_entry_safe(ev, tmp, &memcg->oom_notify, list) {
4488                 if (ev->eventfd == eventfd) {
4489                         list_del(&ev->list);
4490                         kfree(ev);
4491                 }
4492         }
4493
4494         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4495 }
4496
4497 static int mem_cgroup_oom_control_read(struct seq_file *sf, void *v)
4498 {
4499         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(sf);
4500
4501         seq_printf(sf, "oom_kill_disable %d\n", memcg->oom_kill_disable);
4502         seq_printf(sf, "under_oom %d\n", (bool)memcg->under_oom);
4503         seq_printf(sf, "oom_kill %lu\n",
4504                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_OOM_KILL]));
4505         return 0;
4506 }
4507
4508 static int mem_cgroup_oom_control_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4509         struct cftype *cft, u64 val)
4510 {
4511         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4512
4513         /* cannot set to root cgroup and only 0 and 1 are allowed */
4514         if (!css->parent || !((val == 0) || (val == 1)))
4515                 return -EINVAL;
4516
4517         memcg->oom_kill_disable = val;
4518         if (!val)
4519                 memcg_oom_recover(memcg);
4520
4521         return 0;
4522 }
4523
4524 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
4525
4526 #include <trace/events/writeback.h>
4527
4528 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4529 {
4530         return wb_domain_init(&memcg->cgwb_domain, gfp);
4531 }
4532
4533 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4534 {
4535         wb_domain_exit(&memcg->cgwb_domain);
4536 }
4537
4538 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4539 {
4540         wb_domain_size_changed(&memcg->cgwb_domain);
4541 }
4542
4543 struct wb_domain *mem_cgroup_wb_domain(struct bdi_writeback *wb)
4544 {
4545         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4546
4547         if (!memcg->css.parent)
4548                 return NULL;
4549
4550         return &memcg->cgwb_domain;
4551 }
4552
4553 /*
4554  * idx can be of type enum memcg_stat_item or node_stat_item.
4555  * Keep in sync with memcg_exact_page().
4556  */
4557 static unsigned long memcg_exact_page_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx)
4558 {
4559         long x = atomic_long_read(&memcg->vmstats[idx]);
4560         int cpu;
4561
4562         for_each_online_cpu(cpu)
4563                 x += per_cpu_ptr(memcg->vmstats_percpu, cpu)->stat[idx];
4564         if (x < 0)
4565                 x = 0;
4566         return x;
4567 }
4568
4569 /**
4570  * mem_cgroup_wb_stats - retrieve writeback related stats from its memcg
4571  * @wb: bdi_writeback in question
4572  * @pfilepages: out parameter for number of file pages
4573  * @pheadroom: out parameter for number of allocatable pages according to memcg
4574  * @pdirty: out parameter for number of dirty pages
4575  * @pwriteback: out parameter for number of pages under writeback
4576  *
4577  * Determine the numbers of file, headroom, dirty, and writeback pages in
4578  * @wb's memcg.  File, dirty and writeback are self-explanatory.  Headroom
4579  * is a bit more involved.
4580  *
4581  * A memcg's headroom is "min(max, high) - used".  In the hierarchy, the
4582  * headroom is calculated as the lowest headroom of itself and the
4583  * ancestors.  Note that this doesn't consider the actual amount of
4584  * available memory in the system.  The caller should further cap
4585  * *@pheadroom accordingly.
4586  */
4587 void mem_cgroup_wb_stats(struct bdi_writeback *wb, unsigned long *pfilepages,
4588                          unsigned long *pheadroom, unsigned long *pdirty,
4589                          unsigned long *pwriteback)
4590 {
4591         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4592         struct mem_cgroup *parent;
4593
4594         *pdirty = memcg_exact_page_state(memcg, NR_FILE_DIRTY);
4595
4596         *pwriteback = memcg_exact_page_state(memcg, NR_WRITEBACK);
4597         *pfilepages = memcg_exact_page_state(memcg, NR_INACTIVE_FILE) +
4598                         memcg_exact_page_state(memcg, NR_ACTIVE_FILE);
4599         *pheadroom = PAGE_COUNTER_MAX;
4600
4601         while ((parent = parent_mem_cgroup(memcg))) {
4602                 unsigned long ceiling = min(READ_ONCE(memcg->memory.max),
4603                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
4604                 unsigned long used = page_counter_read(&memcg->memory);
4605
4606                 *pheadroom = min(*pheadroom, ceiling - min(ceiling, used));
4607                 memcg = parent;
4608         }
4609 }
4610
4611 /*
4612  * Foreign dirty flushing
4613  *
4614  * There's an inherent mismatch between memcg and writeback.  The former
4615  * trackes ownership per-page while the latter per-inode.  This was a
4616  * deliberate design decision because honoring per-page ownership in the
4617  * writeback path is complicated, may lead to higher CPU and IO overheads
4618  * and deemed unnecessary given that write-sharing an inode across
4619  * different cgroups isn't a common use-case.
4620  *
4621  * Combined with inode majority-writer ownership switching, this works well
4622  * enough in most cases but there are some pathological cases.  For
4623  * example, let's say there are two cgroups A and B which keep writing to
4624  * different but confined parts of the same inode.  B owns the inode and
4625  * A's memory is limited far below B's.  A's dirty ratio can rise enough to
4626  * trigger balance_dirty_pages() sleeps but B's can be low enough to avoid
4627  * triggering background writeback.  A will be slowed down without a way to
4628  * make writeback of the dirty pages happen.
4629  *
4630  * Conditions like the above can lead to a cgroup getting repatedly and
4631  * severely throttled after making some progress after each
4632  * dirty_expire_interval while the underyling IO device is almost
4633  * completely idle.
4634  *
4635  * Solving this problem completely requires matching the ownership tracking
4636  * granularities between memcg and writeback in either direction.  However,
4637  * the more egregious behaviors can be avoided by simply remembering the
4638  * most recent foreign dirtying events and initiating remote flushes on
4639  * them when local writeback isn't enough to keep the memory clean enough.
4640  *
4641  * The following two functions implement such mechanism.  When a foreign
4642  * page - a page whose memcg and writeback ownerships don't match - is
4643  * dirtied, mem_cgroup_track_foreign_dirty() records the inode owning
4644  * bdi_writeback on the page owning memcg.  When balance_dirty_pages()
4645  * decides that the memcg needs to sleep due to high dirty ratio, it calls
4646  * mem_cgroup_flush_foreign() which queues writeback on the recorded
4647  * foreign bdi_writebacks which haven't expired.  Both the numbers of
4648  * recorded bdi_writebacks and concurrent in-flight foreign writebacks are
4649  * limited to MEMCG_CGWB_FRN_CNT.
4650  *
4651  * The mechanism only remembers IDs and doesn't hold any object references.
4652  * As being wrong occasionally doesn't matter, updates and accesses to the
4653  * records are lockless and racy.
4654  */
4655 void mem_cgroup_track_foreign_dirty_slowpath(struct page *page,
4656                                              struct bdi_writeback *wb)
4657 {
4658         struct mem_cgroup *memcg = page_memcg(page);
4659         struct memcg_cgwb_frn *frn;
4660         u64 now = get_jiffies_64();
4661         u64 oldest_at = now;
4662         int oldest = -1;
4663         int i;
4664
4665         trace_track_foreign_dirty(page, wb);
4666
4667         /*
4668          * Pick the slot to use.  If there is already a slot for @wb, keep
4669          * using it.  If not replace the oldest one which isn't being
4670          * written out.
4671          */
4672         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4673                 frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4674                 if (frn->bdi_id == wb->bdi->id &&
4675                     frn->memcg_id == wb->memcg_css->id)
4676                         break;
4677                 if (time_before64(frn->at, oldest_at) &&
4678                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4679                         oldest = i;
4680                         oldest_at = frn->at;
4681                 }
4682         }
4683
4684         if (i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT) {
4685                 /*
4686                  * Re-using an existing one.  Update timestamp lazily to
4687                  * avoid making the cacheline hot.  We want them to be
4688                  * reasonably up-to-date and significantly shorter than
4689                  * dirty_expire_interval as that's what expires the record.
4690                  * Use the shorter of 1s and dirty_expire_interval / 8.
4691                  */
4692                 unsigned long update_intv =
4693                         min_t(unsigned long, HZ,
4694                               msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10) / 8);
4695
4696                 if (time_before64(frn->at, now - update_intv))
4697                         frn->at = now;
4698         } else if (oldest >= 0) {
4699                 /* replace the oldest free one */
4700                 frn = &memcg->cgwb_frn[oldest];
4701                 frn->bdi_id = wb->bdi->id;
4702                 frn->memcg_id = wb->memcg_css->id;
4703                 frn->at = now;
4704         }
4705 }
4706
4707 /* issue foreign writeback flushes for recorded foreign dirtying events */
4708 void mem_cgroup_flush_foreign(struct bdi_writeback *wb)
4709 {
4710         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4711         unsigned long intv = msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10);
4712         u64 now = jiffies_64;
4713         int i;
4714
4715         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4716                 struct memcg_cgwb_frn *frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4717
4718                 /*
4719                  * If the record is older than dirty_expire_interval,
4720                  * writeback on it has already started.  No need to kick it
4721                  * off again.  Also, don't start a new one if there's
4722                  * already one in flight.
4723                  */
4724                 if (time_after64(frn->at, now - intv) &&
4725                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4726                         frn->at = 0;
4727                         trace_flush_foreign(wb, frn->bdi_id, frn->memcg_id);
4728                         cgroup_writeback_by_id(frn->bdi_id, frn->memcg_id, 0,
4729                                                WB_REASON_FOREIGN_FLUSH,
4730                                                &frn->done);
4731                 }
4732         }
4733 }
4734
4735 #else   /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4736
4737 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4738 {
4739         return 0;
4740 }
4741
4742 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4743 {
4744 }
4745
4746 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4747 {
4748 }
4749
4750 #endif  /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4751
4752 /*
4753  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4754  *
4755  * "cgroup.event_control" implementation.
4756  *
4757  * This is way over-engineered.  It tries to support fully configurable
4758  * events for each user.  Such level of flexibility is completely
4759  * unnecessary especially in the light of the planned unified hierarchy.
4760  *
4761  * Please deprecate this and replace with something simpler if at all
4762  * possible.
4763  */
4764
4765 /*
4766  * Unregister event and free resources.
4767  *
4768  * Gets called from workqueue.
4769  */
4770 static void memcg_event_remove(struct work_struct *work)
4771 {
4772         struct mem_cgroup_event *event =
4773                 container_of(work, struct mem_cgroup_event, remove);
4774         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4775
4776         remove_wait_queue(event->wqh, &event->wait);
4777
4778         event->unregister_event(memcg, event->eventfd);
4779
4780         /* Notify userspace the event is going away. */
4781         eventfd_signal(event->eventfd, 1);
4782
4783         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4784         kfree(event);
4785         css_put(&memcg->css);
4786 }
4787
4788 /*
4789  * Gets called on EPOLLHUP on eventfd when user closes it.
4790  *
4791  * Called with wqh->lock held and interrupts disabled.
4792  */
4793 static int memcg_event_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
4794                             int sync, void *key)
4795 {
4796         struct mem_cgroup_event *event =
4797                 container_of(wait, struct mem_cgroup_event, wait);
4798         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4799         __poll_t flags = key_to_poll(key);
4800
4801         if (flags & EPOLLHUP) {
4802                 /*
4803                  * If the event has been detached at cgroup removal, we
4804                  * can simply return knowing the other side will cleanup
4805                  * for us.
4806                  *
4807                  * We can't race against event freeing since the other
4808                  * side will require wqh->lock via remove_wait_queue(),
4809                  * which we hold.
4810                  */
4811                 spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4812                 if (!list_empty(&event->list)) {
4813                         list_del_init(&event->list);
4814                         /*
4815                          * We are in atomic context, but cgroup_event_remove()
4816                          * may sleep, so we have to call it in workqueue.
4817                          */
4818                         schedule_work(&event->remove);
4819                 }
4820                 spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4821         }
4822
4823         return 0;
4824 }
4825
4826 static void memcg_event_ptable_queue_proc(struct file *file,
4827                 wait_queue_head_t *wqh, poll_table *pt)
4828 {
4829         struct mem_cgroup_event *event =
4830                 container_of(pt, struct mem_cgroup_event, pt);
4831
4832         event->wqh = wqh;
4833         add_wait_queue(wqh, &event->wait);
4834 }
4835
4836 /*
4837  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4838  *
4839  * Parse input and register new cgroup event handler.
4840  *
4841  * Input must be in format '<event_fd> <control_fd> <args>'.
4842  * Interpretation of args is defined by control file implementation.
4843  */
4844 static ssize_t memcg_write_event_control(struct kernfs_open_file *of,
4845                                          char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
4846 {
4847         struct cgroup_subsys_state *css = of_css(of);
4848         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4849         struct mem_cgroup_event *event;
4850         struct cgroup_subsys_state *cfile_css;
4851         unsigned int efd, cfd;
4852         struct fd efile;
4853         struct fd cfile;
4854         const char *name;
4855         char *endp;
4856         int ret;
4857
4858         buf = strstrip(buf);
4859
4860         efd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4861         if (*endp != ' ')
4862                 return -EINVAL;
4863         buf = endp + 1;
4864
4865         cfd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4866         if ((*endp != ' ') && (*endp != '\0'))
4867                 return -EINVAL;
4868         buf = endp + 1;
4869
4870         event = kzalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4871         if (!event)
4872                 return -ENOMEM;
4873
4874         event->memcg = memcg;
4875         INIT_LIST_HEAD(&event->list);
4876         init_poll_funcptr(&event->pt, memcg_event_ptable_queue_proc);
4877         init_waitqueue_func_entry(&event->wait, memcg_event_wake);
4878         INIT_WORK(&event->remove, memcg_event_remove);
4879
4880         efile = fdget(efd);
4881         if (!efile.file) {
4882                 ret = -EBADF;
4883                 goto out_kfree;
4884         }
4885
4886         event->eventfd = eventfd_ctx_fileget(efile.file);
4887         if (IS_ERR(event->eventfd)) {
4888                 ret = PTR_ERR(event->eventfd);
4889                 goto out_put_efile;
4890         }
4891
4892         cfile = fdget(cfd);
4893         if (!cfile.file) {
4894                 ret = -EBADF;
4895                 goto out_put_eventfd;
4896         }
4897
4898         /* the process need read permission on control file */
4899         /* AV: shouldn't we check that it's been opened for read instead? */
4900         ret = inode_permission(file_inode(cfile.file), MAY_READ);
4901         if (ret < 0)
4902                 goto out_put_cfile;
4903
4904         /*
4905          * Determine the event callbacks and set them in @event.  This used
4906          * to be done via struct cftype but cgroup core no longer knows
4907          * about these events.  The following is crude but the whole thing
4908          * is for compatibility anyway.
4909          *
4910          * DO NOT ADD NEW FILES.
4911          */
4912         name = cfile.file->f_path.dentry->d_name.name;
4913
4914         if (!strcmp(name, "memory.usage_in_bytes")) {
4915                 event->register_event = mem_cgroup_usage_register_event;
4916                 event->unregister_event = mem_cgroup_usage_unregister_event;
4917         } else if (!strcmp(name, "memory.oom_control")) {
4918                 event->register_event = mem_cgroup_oom_register_event;
4919                 event->unregister_event = mem_cgroup_oom_unregister_event;
4920         } else if (!strcmp(name, "memory.pressure_level")) {
4921                 event->register_event = vmpressure_register_event;
4922                 event->unregister_event = vmpressure_unregister_event;
4923         } else if (!strcmp(name, "memory.memsw.usage_in_bytes")) {
4924                 event->register_event = memsw_cgroup_usage_register_event;
4925                 event->unregister_event = memsw_cgroup_usage_unregister_event;
4926         } else {
4927                 ret = -EINVAL;
4928                 goto out_put_cfile;
4929         }
4930
4931         /*
4932          * Verify @cfile should belong to @css.  Also, remaining events are
4933          * automatically removed on cgroup destruction but the removal is
4934          * asynchronous, so take an extra ref on @css.
4935          */
4936         cfile_css = css_tryget_online_from_dir(cfile.file->f_path.dentry->d_parent,
4937                                                &memory_cgrp_subsys);
4938         ret = -EINVAL;
4939         if (IS_ERR(cfile_css))
4940                 goto out_put_cfile;
4941         if (cfile_css != css) {
4942                 css_put(cfile_css);
4943                 goto out_put_cfile;
4944         }
4945
4946         ret = event->register_event(memcg, event->eventfd, buf);
4947         if (ret)
4948                 goto out_put_css;
4949
4950         vfs_poll(efile.file, &event->pt);
4951
4952         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4953         list_add(&event->list, &memcg->event_list);
4954         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4955
4956         fdput(cfile);
4957         fdput(efile);
4958
4959         return nbytes;
4960
4961 out_put_css:
4962         css_put(css);
4963 out_put_cfile:
4964         fdput(cfile);
4965 out_put_eventfd:
4966         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4967 out_put_efile:
4968         fdput(efile);
4969 out_kfree:
4970         kfree(event);
4971
4972         return ret;
4973 }
4974
4975 static struct cftype mem_cgroup_legacy_files[] = {
4976         {
4977                 .name = "usage_in_bytes",
4978                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_USAGE),
4979                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4980         },
4981         {
4982                 .name = "max_usage_in_bytes",
4983                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_MAX_USAGE),
4984                 .write = mem_cgroup_reset,
4985                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4986         },
4987         {
4988                 .name = "limit_in_bytes",
4989                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_LIMIT),
4990                 .write = mem_cgroup_write,
4991                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4992         },
4993         {
4994                 .name = "soft_limit_in_bytes",
4995                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_SOFT_LIMIT),
4996                 .write = mem_cgroup_write,
4997                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4998         },
4999         {
5000                 .name = "failcnt",
5001                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_FAILCNT),
5002                 .write = mem_cgroup_reset,
5003                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5004         },
5005         {
5006                 .name = "stat",
5007                 .seq_show = memcg_stat_show,
5008         },
5009         {
5010                 .name = "force_empty",
5011                 .write = mem_cgroup_force_empty_write,
5012         },
5013         {
5014                 .name = "use_hierarchy",
5015                 .write_u64 = mem_cgroup_hierarchy_write,
5016                 .read_u64 = mem_cgroup_hierarchy_read,
5017         },
5018         {
5019                 .name = "cgroup.event_control",         /* XXX: for compat */
5020                 .write = memcg_write_event_control,
5021                 .flags = CFTYPE_NO_PREFIX | CFTYPE_WORLD_WRITABLE,
5022         },
5023         {
5024                 .name = "swappiness",
5025                 .read_u64 = mem_cgroup_swappiness_read,
5026                 .write_u64 = mem_cgroup_swappiness_write,
5027         },
5028         {
5029                 .name = "move_charge_at_immigrate",
5030                 .read_u64 = mem_cgroup_move_charge_read,
5031                 .write_u64 = mem_cgroup_move_charge_write,
5032         },
5033         {
5034                 .name = "oom_control",
5035                 .seq_show = mem_cgroup_oom_control_read,
5036                 .write_u64 = mem_cgroup_oom_control_write,
5037                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_OOM_TYPE, OOM_CONTROL),
5038         },
5039         {
5040                 .name = "pressure_level",
5041         },
5042 #ifdef CONFIG_NUMA
5043         {
5044                 .name = "numa_stat",
5045                 .seq_show = memcg_numa_stat_show,
5046         },
5047 #endif
5048         {
5049                 .name = "kmem.limit_in_bytes",
5050                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_LIMIT),
5051                 .write = mem_cgroup_write,
5052                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5053         },
5054         {
5055                 .name = "kmem.usage_in_bytes",
5056                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_USAGE),
5057                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5058         },
5059         {
5060                 .name = "kmem.failcnt",
5061                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_FAILCNT),
5062                 .write = mem_cgroup_reset,
5063                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5064         },
5065         {
5066                 .name = "kmem.max_usage_in_bytes",
5067                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_MAX_USAGE),
5068                 .write = mem_cgroup_reset,
5069                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5070         },
5071 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) && \
5072         (defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG))
5073         {
5074                 .name = "kmem.slabinfo",
5075                 .seq_show = memcg_slab_show,
5076         },
5077 #endif
5078         {
5079                 .name = "kmem.tcp.limit_in_bytes",
5080                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_LIMIT),
5081                 .write = mem_cgroup_write,
5082                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5083         },
5084         {
5085                 .name = "kmem.tcp.usage_in_bytes",
5086                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_USAGE),
5087                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5088         },
5089         {
5090                 .name = "kmem.tcp.failcnt",
5091                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_FAILCNT),
5092                 .write = mem_cgroup_reset,
5093                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5094         },
5095         {
5096                 .name = "kmem.tcp.max_usage_in_bytes",
5097                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_MAX_USAGE),
5098                 .write = mem_cgroup_reset,
5099                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5100         },
5101         { },    /* terminate */
5102 };
5103
5104 /*
5105  * Private memory cgroup IDR
5106  *
5107  * Swap-out records and page cache shadow entries need to store memcg
5108  * references in constrained space, so we maintain an ID space that is
5109  * limited to 16 bit (MEM_CGROUP_ID_MAX), limiting the total number of
5110  * memory-controlled cgroups to 64k.
5111  *
5112  * However, there usually are many references to the offline CSS after
5113  * the cgroup has been destroyed, such as page cache or reclaimable
5114  * slab objects, that don't need to hang on to the ID. We want to keep
5115  * those dead CSS from occupying IDs, or we might quickly exhaust the
5116  * relatively small ID space and prevent the creation of new cgroups
5117  * even when there are much fewer than 64k cgroups - possibly none.
5118  *
5119  * Maintain a private 16-bit ID space for memcg, and allow the ID to
5120  * be freed and recycled when it's no longer needed, which is usually
5121  * when the CSS is offlined.
5122  *
5123  * The only exception to that are records of swapped out tmpfs/shmem
5124  * pages that need to be attributed to live ancestors on swapin. But
5125  * those references are manageable from userspace.
5126  */
5127
5128 static DEFINE_IDR(mem_cgroup_idr);
5129
5130 static void mem_cgroup_id_remove(struct mem_cgroup *memcg)
5131 {
5132         if (memcg->id.id > 0) {
5133                 idr_remove(&mem_cgroup_idr, memcg->id.id);
5134                 memcg->id.id = 0;
5135         }
5136 }
5137
5138 static void __maybe_unused mem_cgroup_id_get_many(struct mem_cgroup *memcg,
5139                                                   unsigned int n)
5140 {
5141         refcount_add(n, &memcg->id.ref);
5142 }
5143
5144 static void mem_cgroup_id_put_many(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int n)
5145 {
5146         if (refcount_sub_and_test(n, &memcg->id.ref)) {
5147                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5148
5149                 /* Memcg ID pins CSS */
5150                 css_put(&memcg->css);
5151         }
5152 }
5153
5154 static inline void mem_cgroup_id_put(struct mem_cgroup *memcg)
5155 {
5156         mem_cgroup_id_put_many(memcg, 1);
5157 }
5158
5159 /**
5160  * mem_cgroup_from_id - look up a memcg from a memcg id
5161  * @id: the memcg id to look up
5162  *
5163  * Caller must hold rcu_read_lock().
5164  */
5165 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_id(unsigned short id)
5166 {
5167         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
5168         return idr_find(&mem_cgroup_idr, id);
5169 }
5170
5171 static int alloc_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5172 {
5173         struct mem_cgroup_per_node *pn;
5174         int tmp = node;
5175         /*
5176          * This routine is called against possible nodes.
5177          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
5178          *
5179          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
5180          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
5181          *       function.
5182          */
5183         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
5184                 tmp = -1;
5185         pn = kzalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
5186         if (!pn)
5187                 return 1;
5188
5189         pn->lruvec_stat_local = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5190                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5191         if (!pn->lruvec_stat_local) {
5192                 kfree(pn);
5193                 return 1;
5194         }
5195
5196         pn->lruvec_stat_cpu = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5197                                                GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5198         if (!pn->lruvec_stat_cpu) {
5199                 free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5200                 kfree(pn);
5201                 return 1;
5202         }
5203
5204         lruvec_init(&pn->lruvec);
5205         pn->usage_in_excess = 0;
5206         pn->on_tree = false;
5207         pn->memcg = memcg;
5208
5209         memcg->nodeinfo[node] = pn;
5210         return 0;
5211 }
5212
5213 static void free_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5214 {
5215         struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
5216
5217         if (!pn)
5218                 return;
5219
5220         free_percpu(pn->lruvec_stat_cpu);
5221         free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5222         kfree(pn);
5223 }
5224
5225 static void __mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5226 {
5227         int node;
5228
5229         for_each_node(node)
5230                 free_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node);
5231         free_percpu(memcg->vmstats_percpu);
5232         free_percpu(memcg->vmstats_local);
5233         kfree(memcg);
5234 }
5235
5236 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5237 {
5238         memcg_wb_domain_exit(memcg);
5239         /*
5240          * Flush percpu vmstats and vmevents to guarantee the value correctness
5241          * on parent's and all ancestor levels.
5242          */
5243         memcg_flush_percpu_vmstats(memcg);
5244         memcg_flush_percpu_vmevents(memcg);
5245         __mem_cgroup_free(memcg);
5246 }
5247
5248 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
5249 {
5250         struct mem_cgroup *memcg;
5251         unsigned int size;
5252         int node;
5253         int __maybe_unused i;
5254         long error = -ENOMEM;
5255
5256         size = sizeof(struct mem_cgroup);
5257         size += nr_node_ids * sizeof(struct mem_cgroup_per_node *);
5258
5259         memcg = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
5260         if (!memcg)
5261                 return ERR_PTR(error);
5262
5263         memcg->id.id = idr_alloc(&mem_cgroup_idr, NULL,
5264                                  1, MEM_CGROUP_ID_MAX,
5265                                  GFP_KERNEL);
5266         if (memcg->id.id < 0) {
5267                 error = memcg->id.id;
5268                 goto fail;
5269         }
5270
5271         memcg->vmstats_local = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5272                                                 GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5273         if (!memcg->vmstats_local)
5274                 goto fail;
5275
5276         memcg->vmstats_percpu = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5277                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5278         if (!memcg->vmstats_percpu)
5279                 goto fail;
5280
5281         for_each_node(node)
5282                 if (alloc_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node))
5283                         goto fail;
5284
5285         if (memcg_wb_domain_init(memcg, GFP_KERNEL))
5286                 goto fail;
5287
5288         INIT_WORK(&memcg->high_work, high_work_func);
5289         INIT_LIST_HEAD(&memcg->oom_notify);
5290         mutex_init(&memcg->thresholds_lock);
5291         spin_lock_init(&memcg->move_lock);
5292         vmpressure_init(&memcg->vmpressure);
5293         INIT_LIST_HEAD(&memcg->event_list);
5294         spin_lock_init(&memcg->event_list_lock);
5295         memcg->socket_pressure = jiffies;
5296 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5297         memcg->kmemcg_id = -1;
5298         INIT_LIST_HEAD(&memcg->objcg_list);
5299 #endif
5300 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5301         INIT_LIST_HEAD(&memcg->cgwb_list);
5302         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5303                 memcg->cgwb_frn[i].done =
5304                         __WB_COMPLETION_INIT(&memcg_cgwb_frn_waitq);
5305 #endif
5306 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5307         spin_lock_init(&memcg->deferred_split_queue.split_queue_lock);
5308         INIT_LIST_HEAD(&memcg->deferred_split_queue.split_queue);
5309         memcg->deferred_split_queue.split_queue_len = 0;
5310 #endif
5311         idr_replace(&mem_cgroup_idr, memcg, memcg->id.id);
5312         return memcg;
5313 fail:
5314         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5315         __mem_cgroup_free(memcg);
5316         return ERR_PTR(error);
5317 }
5318
5319 static struct cgroup_subsys_state * __ref
5320 mem_cgroup_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
5321 {
5322         struct mem_cgroup *parent = mem_cgroup_from_css(parent_css);
5323         struct mem_cgroup *memcg, *old_memcg;
5324         long error = -ENOMEM;
5325
5326         old_memcg = set_active_memcg(parent);
5327         memcg = mem_cgroup_alloc();
5328         set_active_memcg(old_memcg);
5329         if (IS_ERR(memcg))
5330                 return ERR_CAST(memcg);
5331
5332         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5333         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5334         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5335         if (parent) {
5336                 memcg->swappiness = mem_cgroup_swappiness(parent);
5337                 memcg->oom_kill_disable = parent->oom_kill_disable;
5338         }
5339         if (!parent) {
5340                 page_counter_init(&memcg->memory, NULL);
5341                 page_counter_init(&memcg->swap, NULL);
5342                 page_counter_init(&memcg->kmem, NULL);
5343                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, NULL);
5344         } else if (parent->use_hierarchy) {
5345                 memcg->use_hierarchy = true;
5346                 page_counter_init(&memcg->memory, &parent->memory);
5347                 page_counter_init(&memcg->swap, &parent->swap);
5348                 page_counter_init(&memcg->kmem, &parent->kmem);
5349                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &parent->tcpmem);
5350         } else {
5351                 page_counter_init(&memcg->memory, &root_mem_cgroup->memory);
5352                 page_counter_init(&memcg->swap, &root_mem_cgroup->swap);
5353                 page_counter_init(&memcg->kmem, &root_mem_cgroup->kmem);
5354                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &root_mem_cgroup->tcpmem);
5355                 /*
5356                  * Deeper hierachy with use_hierarchy == false doesn't make
5357                  * much sense so let cgroup subsystem know about this
5358                  * unfortunate state in our controller.
5359                  */
5360                 if (parent != root_mem_cgroup)
5361                         memory_cgrp_subsys.broken_hierarchy = true;
5362         }
5363
5364         /* The following stuff does not apply to the root */
5365         if (!parent) {
5366                 root_mem_cgroup = memcg;
5367                 return &memcg->css;
5368         }
5369
5370         error = memcg_online_kmem(memcg);
5371         if (error)
5372                 goto fail;
5373
5374         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5375                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
5376
5377         return &memcg->css;
5378 fail:
5379         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5380         mem_cgroup_free(memcg);
5381         return ERR_PTR(error);
5382 }
5383
5384 static int mem_cgroup_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
5385 {
5386         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5387
5388         /*
5389          * A memcg must be visible for memcg_expand_shrinker_maps()
5390          * by the time the maps are allocated. So, we allocate maps
5391          * here, when for_each_mem_cgroup() can't skip it.
5392          */
5393         if (memcg_alloc_shrinker_maps(memcg)) {
5394                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5395                 return -ENOMEM;
5396         }
5397
5398         /* Online state pins memcg ID, memcg ID pins CSS */
5399         refcount_set(&memcg->id.ref, 1);
5400         css_get(css);
5401         return 0;
5402 }
5403
5404 static void mem_cgroup_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
5405 {
5406         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5407         struct mem_cgroup_event *event, *tmp;
5408
5409         /*
5410          * Unregister events and notify userspace.
5411          * Notify userspace about cgroup removing only after rmdir of cgroup
5412          * directory to avoid race between userspace and kernelspace.
5413          */
5414         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
5415         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &memcg->event_list, list) {
5416                 list_del_init(&event->list);
5417                 schedule_work(&event->remove);
5418         }
5419         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
5420
5421         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5422         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5423
5424         memcg_offline_kmem(memcg);
5425         wb_memcg_offline(memcg);
5426
5427         drain_all_stock(memcg);
5428
5429         mem_cgroup_id_put(memcg);
5430 }
5431
5432 static void mem_cgroup_css_released(struct cgroup_subsys_state *css)
5433 {
5434         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5435
5436         invalidate_reclaim_iterators(memcg);
5437 }
5438
5439 static void mem_cgroup_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
5440 {
5441         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5442         int __maybe_unused i;
5443
5444 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5445         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5446                 wb_wait_for_completion(&memcg->cgwb_frn[i].done);
5447 #endif
5448         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5449                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5450
5451         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && memcg->tcpmem_active)
5452                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5453
5454         vmpressure_cleanup(&memcg->vmpressure);
5455         cancel_work_sync(&memcg->high_work);
5456         mem_cgroup_remove_from_trees(memcg);
5457         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
5458         memcg_free_kmem(memcg);
5459         mem_cgroup_free(memcg);
5460 }
5461
5462 /**
5463  * mem_cgroup_css_reset - reset the states of a mem_cgroup
5464  * @css: the target css
5465  *
5466  * Reset the states of the mem_cgroup associated with @css.  This is
5467  * invoked when the userland requests disabling on the default hierarchy
5468  * but the memcg is pinned through dependency.  The memcg should stop
5469  * applying policies and should revert to the vanilla state as it may be
5470  * made visible again.
5471  *
5472  * The current implementation only resets the essential configurations.
5473  * This needs to be expanded to cover all the visible parts.
5474  */
5475 static void mem_cgroup_css_reset(struct cgroup_subsys_state *css)
5476 {
5477         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5478
5479         page_counter_set_max(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5480         page_counter_set_max(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5481         page_counter_set_max(&memcg->kmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5482         page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5483         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5484         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5485         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5486         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5487         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5488         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
5489 }
5490
5491 #ifdef CONFIG_MMU
5492 /* Handlers for move charge at task migration. */
5493 static int mem_cgroup_do_precharge(unsigned long count)
5494 {
5495         int ret;
5496
5497         /* Try a single bulk charge without reclaim first, kswapd may wake */
5498         ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, count);
5499         if (!ret) {
5500                 mc.precharge += count;
5501                 return ret;
5502         }
5503
5504         /* Try charges one by one with reclaim, but do not retry */
5505         while (count--) {
5506                 ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY, 1);
5507                 if (ret)
5508                         return ret;
5509                 mc.precharge++;
5510                 cond_resched();
5511         }
5512         return 0;
5513 }
5514
5515 union mc_target {
5516         struct page     *page;
5517         swp_entry_t     ent;
5518 };
5519
5520 enum mc_target_type {
5521         MC_TARGET_NONE = 0,
5522         MC_TARGET_PAGE,
5523         MC_TARGET_SWAP,
5524         MC_TARGET_DEVICE,
5525 };
5526
5527 static struct page *mc_handle_present_pte(struct vm_area_struct *vma,
5528                                                 unsigned long addr, pte_t ptent)
5529 {
5530         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
5531
5532         if (!page || !page_mapped(page))
5533                 return NULL;
5534         if (PageAnon(page)) {
5535                 if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5536                         return NULL;
5537         } else {
5538                 if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5539                         return NULL;
5540         }
5541         if (!get_page_unless_zero(page))
5542                 return NULL;
5543
5544         return page;
5545 }
5546
5547 #if defined(CONFIG_SWAP) || defined(CONFIG_DEVICE_PRIVATE)
5548 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5549                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5550 {
5551         struct page *page = NULL;
5552         swp_entry_t ent = pte_to_swp_entry(ptent);
5553
5554         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5555                 return NULL;
5556
5557         /*
5558          * Handle MEMORY_DEVICE_PRIVATE which are ZONE_DEVICE page belonging to
5559          * a device and because they are not accessible by CPU they are store
5560          * as special swap entry in the CPU page table.
5561          */
5562         if (is_device_private_entry(ent)) {
5563                 page = device_private_entry_to_page(ent);
5564                 /*
5565                  * MEMORY_DEVICE_PRIVATE means ZONE_DEVICE page and which have
5566                  * a refcount of 1 when free (unlike normal page)
5567                  */
5568                 if (!page_ref_add_unless(page, 1, 1))
5569                         return NULL;
5570                 return page;
5571         }
5572
5573         if (non_swap_entry(ent))
5574                 return NULL;
5575
5576         /*
5577          * Because lookup_swap_cache() updates some statistics counter,
5578          * we call find_get_page() with swapper_space directly.
5579          */
5580         page = find_get_page(swap_address_space(ent), swp_offset(ent));
5581         entry->val = ent.val;
5582
5583         return page;
5584 }
5585 #else
5586 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5587                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5588 {
5589         return NULL;
5590 }
5591 #endif
5592
5593 static struct page *mc_handle_file_pte(struct vm_area_struct *vma,
5594                         unsigned long addr, pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5595 {
5596         if (!vma->vm_file) /* anonymous vma */
5597                 return NULL;
5598         if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5599                 return NULL;
5600
5601         /* page is moved even if it's not RSS of this task(page-faulted). */
5602         /* shmem/tmpfs may report page out on swap: account for that too. */
5603         return find_get_incore_page(vma->vm_file->f_mapping,
5604                         linear_page_index(vma, addr));
5605 }
5606
5607 /**
5608  * mem_cgroup_move_account - move account of the page
5609  * @page: the page
5610  * @compound: charge the page as compound or small page
5611  * @from: mem_cgroup which the page is moved from.
5612  * @to: mem_cgroup which the page is moved to. @from != @to.
5613  *
5614  * The caller must make sure the page is not on LRU (isolate_page() is useful.)
5615  *
5616  * This function doesn't do "charge" to new cgroup and doesn't do "uncharge"
5617  * from old cgroup.
5618  */
5619 static int mem_cgroup_move_account(struct page *page,
5620                                    bool compound,
5621                                    struct mem_cgroup *from,
5622                                    struct mem_cgroup *to)
5623 {
5624         struct lruvec *from_vec, *to_vec;
5625         struct pglist_data *pgdat;
5626         unsigned int nr_pages = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
5627         int ret;
5628
5629         VM_BUG_ON(from == to);
5630         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
5631         VM_BUG_ON(compound && !PageTransHuge(page));
5632
5633         /*
5634          * Prevent mem_cgroup_migrate() from looking at
5635          * page's memory cgroup of its source page while we change it.
5636          */
5637         ret = -EBUSY;
5638         if (!trylock_page(page))
5639                 goto out;
5640
5641         ret = -EINVAL;
5642         if (page_memcg(page) != from)
5643                 goto out_unlock;
5644
5645         pgdat = page_pgdat(page);
5646         from_vec = mem_cgroup_lruvec(from, pgdat);
5647         to_vec = mem_cgroup_lruvec(to, pgdat);
5648
5649         lock_page_memcg(page);
5650
5651         if (PageAnon(page)) {
5652                 if (page_mapped(page)) {
5653                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_MAPPED, -nr_pages);
5654                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_MAPPED, nr_pages);
5655                         if (PageTransHuge(page)) {
5656                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_THPS,
5657                                                    -nr_pages);
5658                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_THPS,
5659                                                    nr_pages);
5660                         }
5661
5662                 }
5663         } else {
5664                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_PAGES, -nr_pages);
5665                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_PAGES, nr_pages);
5666
5667                 if (PageSwapBacked(page)) {
5668                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_SHMEM, -nr_pages);
5669                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_SHMEM, nr_pages);
5670                 }
5671
5672                 if (page_mapped(page)) {
5673                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_MAPPED, -nr_pages);
5674                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_MAPPED, nr_pages);
5675                 }
5676
5677                 if (PageDirty(page)) {
5678                         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
5679
5680                         if (mapping_can_writeback(mapping)) {
5681                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_DIRTY,
5682                                                    -nr_pages);
5683                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_DIRTY,
5684                                                    nr_pages);
5685                         }
5686                 }
5687         }
5688
5689         if (PageWriteback(page)) {
5690                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_WRITEBACK, -nr_pages);
5691                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_WRITEBACK, nr_pages);
5692         }
5693
5694         /*
5695          * All state has been migrated, let's switch to the new memcg.
5696          *
5697          * It is safe to change page's memcg here because the page
5698          * is referenced, charged, isolated, and locked: we can't race
5699          * with (un)charging, migration, LRU putback, or anything else
5700          * that would rely on a stable page's memory cgroup.
5701          *
5702          * Note that lock_page_memcg is a memcg lock, not a page lock,
5703          * to save space. As soon as we switch page's memory cgroup to a
5704          * new memcg that isn't locked, the above state can change
5705          * concurrently again. Make sure we're truly done with it.
5706          */
5707         smp_mb();
5708
5709         css_get(&to->css);
5710         css_put(&from->css);
5711
5712         page->memcg_data = (unsigned long)to;
5713
5714         __unlock_page_memcg(from);
5715
5716         ret = 0;
5717
5718         local_irq_disable();
5719         mem_cgroup_charge_statistics(to, page, nr_pages);
5720         memcg_check_events(to, page);
5721         mem_cgroup_charge_statistics(from, page, -nr_pages);
5722         memcg_check_events(from, page);
5723         local_irq_enable();
5724 out_unlock:
5725         unlock_page(page);
5726 out:
5727         return ret;
5728 }
5729
5730 /**
5731  * get_mctgt_type - get target type of moving charge
5732  * @vma: the vma the pte to be checked belongs
5733  * @addr: the address corresponding to the pte to be checked
5734  * @ptent: the pte to be checked
5735  * @target: the pointer the target page or swap ent will be stored(can be NULL)
5736  *
5737  * Returns
5738  *   0(MC_TARGET_NONE): if the pte is not a target for move charge.
5739  *   1(MC_TARGET_PAGE): if the page corresponding to this pte is a target for
5740  *     move charge. if @target is not NULL, the page is stored in target->page
5741  *     with extra refcnt got(Callers should handle it).
5742  *   2(MC_TARGET_SWAP): if the swap entry corresponding to this pte is a
5743  *     target for charge migration. if @target is not NULL, the entry is stored
5744  *     in target->ent.
5745  *   3(MC_TARGET_DEVICE): like MC_TARGET_PAGE  but page is MEMORY_DEVICE_PRIVATE
5746  *     (so ZONE_DEVICE page and thus not on the lru).
5747  *     For now we such page is charge like a regular page would be as for all
5748  *     intent and purposes it is just special memory taking the place of a
5749  *     regular page.
5750  *
5751  *     See Documentations/vm/hmm.txt and include/linux/hmm.h
5752  *
5753  * Called with pte lock held.
5754  */
5755
5756 static enum mc_target_type get_mctgt_type(struct vm_area_struct *vma,
5757                 unsigned long addr, pte_t ptent, union mc_target *target)
5758 {
5759         struct page *page = NULL;
5760         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5761         swp_entry_t ent = { .val = 0 };
5762
5763         if (pte_present(ptent))
5764                 page = mc_handle_present_pte(vma, addr, ptent);
5765         else if (is_swap_pte(ptent))
5766                 page = mc_handle_swap_pte(vma, ptent, &ent);
5767         else if (pte_none(ptent))
5768                 page = mc_handle_file_pte(vma, addr, ptent, &ent);
5769
5770         if (!page && !ent.val)
5771                 return ret;
5772         if (page) {
5773                 /*
5774                  * Do only loose check w/o serialization.
5775                  * mem_cgroup_move_account() checks the page is valid or
5776                  * not under LRU exclusion.
5777                  */
5778                 if (page_memcg(page) == mc.from) {
5779                         ret = MC_TARGET_PAGE;
5780                         if (is_device_private_page(page))
5781                                 ret = MC_TARGET_DEVICE;
5782                         if (target)
5783                                 target->page = page;
5784                 }
5785                 if (!ret || !target)
5786                         put_page(page);
5787         }
5788         /*
5789          * There is a swap entry and a page doesn't exist or isn't charged.
5790          * But we cannot move a tail-page in a THP.
5791          */
5792         if (ent.val && !ret && (!page || !PageTransCompound(page)) &&
5793             mem_cgroup_id(mc.from) == lookup_swap_cgroup_id(ent)) {
5794                 ret = MC_TARGET_SWAP;
5795                 if (target)
5796                         target->ent = ent;
5797         }
5798         return ret;
5799 }
5800
5801 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5802 /*
5803  * We don't consider PMD mapped swapping or file mapped pages because THP does
5804  * not support them for now.
5805  * Caller should make sure that pmd_trans_huge(pmd) is true.
5806  */
5807 static enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5808                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5809 {
5810         struct page *page = NULL;
5811         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5812
5813         if (unlikely(is_swap_pmd(pmd))) {
5814                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5815                                   !is_pmd_migration_entry(pmd));
5816                 return ret;
5817         }
5818         page = pmd_page(pmd);
5819         VM_BUG_ON_PAGE(!page || !PageHead(page), page);
5820         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5821                 return ret;
5822         if (page_memcg(page) == mc.from) {
5823                 ret = MC_TARGET_PAGE;
5824                 if (target) {
5825                         get_page(page);
5826                         target->page = page;
5827                 }
5828         }
5829         return ret;
5830 }
5831 #else
5832 static inline enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5833                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5834 {
5835         return MC_TARGET_NONE;
5836 }
5837 #endif
5838
5839 static int mem_cgroup_count_precharge_pte_range(pmd_t *pmd,
5840                                         unsigned long addr, unsigned long end,
5841                                         struct mm_walk *walk)
5842 {
5843         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5844         pte_t *pte;
5845         spinlock_t *ptl;
5846
5847         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
5848         if (ptl) {
5849                 /*
5850                  * Note their can not be MC_TARGET_DEVICE for now as we do not
5851                  * support transparent huge page with MEMORY_DEVICE_PRIVATE but
5852                  * this might change.
5853                  */
5854                 if (get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, NULL) == MC_TARGET_PAGE)
5855                         mc.precharge += HPAGE_PMD_NR;
5856                 spin_unlock(ptl);
5857                 return 0;
5858         }
5859
5860         if (pmd_trans_unstable(pmd))
5861                 return 0;
5862         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
5863         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE)
5864                 if (get_mctgt_type(vma, addr, *pte, NULL))
5865                         mc.precharge++; /* increment precharge temporarily */
5866         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
5867         cond_resched();
5868
5869         return 0;
5870 }
5871
5872 static const struct mm_walk_ops precharge_walk_ops = {
5873         .pmd_entry      = mem_cgroup_count_precharge_pte_range,
5874 };
5875
5876 static unsigned long mem_cgroup_count_precharge(struct mm_struct *mm)
5877 {
5878         unsigned long precharge;
5879
5880         mmap_read_lock(mm);
5881         walk_page_range(mm, 0, mm->highest_vm_end, &precharge_walk_ops, NULL);
5882         mmap_read_unlock(mm);
5883
5884         precharge = mc.precharge;
5885         mc.precharge = 0;
5886
5887         return precharge;
5888 }
5889
5890 static int mem_cgroup_precharge_mc(struct mm_struct *mm)
5891 {
5892         unsigned long precharge = mem_cgroup_count_precharge(mm);
5893
5894         VM_BUG_ON(mc.moving_task);
5895         mc.moving_task = current;
5896         return mem_cgroup_do_precharge(precharge);
5897 }
5898
5899 /* cancels all extra charges on mc.from and mc.to, and wakes up all waiters. */
5900 static void __mem_cgroup_clear_mc(void)
5901 {
5902         struct mem_cgroup *from = mc.from;
5903         struct mem_cgroup *to = mc.to;
5904
5905         /* we must uncharge all the leftover precharges from mc.to */
5906         if (mc.precharge) {
5907                 cancel_charge(mc.to, mc.precharge);
5908                 mc.precharge = 0;
5909         }
5910         /*
5911          * we didn't uncharge from mc.from at mem_cgroup_move_account(), so
5912          * we must uncharge here.
5913          */
5914         if (mc.moved_charge) {
5915                 cancel_charge(mc.from, mc.moved_charge);
5916                 mc.moved_charge = 0;
5917         }
5918         /* we must fixup refcnts and charges */
5919         if (mc.moved_swap) {
5920                 /* uncharge swap account from the old cgroup */
5921                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.from))
5922                         page_counter_uncharge(&mc.from->memsw, mc.moved_swap);
5923
5924                 mem_cgroup_id_put_many(mc.from, mc.moved_swap);
5925
5926                 /*
5927                  * we charged both to->memory and to->memsw, so we
5928                  * should uncharge to->memory.
5929                  */
5930                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.to))
5931                         page_counter_uncharge(&mc.to->memory, mc.moved_swap);
5932
5933                 mc.moved_swap = 0;
5934         }
5935         memcg_oom_recover(from);
5936         memcg_oom_recover(to);
5937         wake_up_all(&mc.waitq);
5938 }
5939
5940 static void mem_cgroup_clear_mc(void)
5941 {
5942         struct mm_struct *mm = mc.mm;
5943
5944         /*
5945          * we must clear moving_task before waking up waiters at the end of
5946          * task migration.
5947          */
5948         mc.moving_task = NULL;
5949         __mem_cgroup_clear_mc();
5950         spin_lock(&mc.lock);
5951         mc.from = NULL;
5952         mc.to = NULL;
5953         mc.mm = NULL;
5954         spin_unlock(&mc.lock);
5955
5956         mmput(mm);
5957 }
5958
5959 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
5960 {
5961         struct cgroup_subsys_state *css;
5962         struct mem_cgroup *memcg = NULL; /* unneeded init to make gcc happy */
5963         struct mem_cgroup *from;
5964         struct task_struct *leader, *p;
5965         struct mm_struct *mm;
5966         unsigned long move_flags;
5967         int ret = 0;
5968
5969         /* charge immigration isn't supported on the default hierarchy */
5970         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
5971                 return 0;
5972
5973         /*
5974          * Multi-process migrations only happen on the default hierarchy
5975          * where charge immigration is not used.  Perform charge
5976          * immigration if @tset contains a leader and whine if there are
5977          * multiple.
5978          */
5979         p = NULL;
5980         cgroup_taskset_for_each_leader(leader, css, tset) {
5981                 WARN_ON_ONCE(p);
5982                 p = leader;
5983                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5984         }
5985         if (!p)
5986                 return 0;
5987
5988         /*
5989          * We are now commited to this value whatever it is. Changes in this
5990          * tunable will only affect upcoming migrations, not the current one.
5991          * So we need to save it, and keep it going.
5992          */
5993         move_flags = READ_ONCE(memcg->move_charge_at_immigrate);
5994         if (!move_flags)
5995                 return 0;
5996
5997         from = mem_cgroup_from_task(p);
5998
5999         VM_BUG_ON(from == memcg);
6000
6001         mm = get_task_mm(p);
6002         if (!mm)
6003                 return 0;
6004         /* We move charges only when we move a owner of the mm */
6005         if (mm->owner == p) {
6006                 VM_BUG_ON(mc.from);
6007                 VM_BUG_ON(mc.to);
6008                 VM_BUG_ON(mc.precharge);
6009                 VM_BUG_ON(mc.moved_charge);
6010                 VM_BUG_ON(mc.moved_swap);
6011
6012                 spin_lock(&mc.lock);
6013                 mc.mm = mm;
6014                 mc.from = from;
6015                 mc.to = memcg;
6016                 mc.flags = move_flags;
6017                 spin_unlock(&mc.lock);
6018                 /* We set mc.moving_task later */
6019
6020                 ret = mem_cgroup_precharge_mc(mm);
6021                 if (ret)
6022                         mem_cgroup_clear_mc();
6023         } else {
6024                 mmput(mm);
6025         }
6026         return ret;
6027 }
6028
6029 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6030 {
6031         if (mc.to)
6032                 mem_cgroup_clear_mc();
6033 }
6034
6035 static int mem_cgroup_move_charge_pte_range(pmd_t *pmd,
6036                                 unsigned long addr, unsigned long end,
6037                                 struct mm_walk *walk)
6038 {
6039         int ret = 0;
6040         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
6041         pte_t *pte;
6042         spinlock_t *ptl;
6043         enum mc_target_type target_type;
6044         union mc_target target;
6045         struct page *page;
6046
6047         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
6048         if (ptl) {
6049                 if (mc.precharge < HPAGE_PMD_NR) {
6050                         spin_unlock(ptl);
6051                         return 0;
6052                 }
6053                 target_type = get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, &target);
6054                 if (target_type == MC_TARGET_PAGE) {
6055                         page = target.page;
6056                         if (!isolate_lru_page(page)) {
6057                                 if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6058                                                              mc.from, mc.to)) {
6059                                         mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6060                                         mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6061                                 }
6062                                 putback_lru_page(page);
6063                         }
6064                         put_page(page);
6065                 } else if (target_type == MC_TARGET_DEVICE) {
6066                         page = target.page;
6067                         if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6068                                                      mc.from, mc.to)) {
6069                                 mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6070                                 mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6071                         }
6072                         put_page(page);
6073                 }
6074                 spin_unlock(ptl);
6075                 return 0;
6076         }
6077
6078         if (pmd_trans_unstable(pmd))
6079                 return 0;
6080 retry:
6081         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
6082         for (; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
6083                 pte_t ptent = *(pte++);
6084                 bool device = false;
6085                 swp_entry_t ent;
6086
6087                 if (!mc.precharge)
6088                         break;
6089
6090                 switch (get_mctgt_type(vma, addr, ptent, &target)) {
6091                 case MC_TARGET_DEVICE:
6092                         device = true;
6093                         fallthrough;
6094                 case MC_TARGET_PAGE:
6095                         page = target.page;
6096                         /*
6097                          * We can have a part of the split pmd here. Moving it
6098                          * can be done but it would be too convoluted so simply
6099                          * ignore such a partial THP and keep it in original
6100                          * memcg. There should be somebody mapping the head.
6101                          */
6102                         if (PageTransCompound(page))
6103                                 goto put;
6104                         if (!device && isolate_lru_page(page))
6105                                 goto put;
6106                         if (!mem_cgroup_move_account(page, false,
6107                                                 mc.from, mc.to)) {
6108                                 mc.precharge--;
6109                                 /* we uncharge from mc.from later. */
6110                                 mc.moved_charge++;
6111                         }
6112                         if (!device)
6113                                 putback_lru_page(page);
6114 put:                    /* get_mctgt_type() gets the page */
6115                         put_page(page);
6116                         break;
6117                 case MC_TARGET_SWAP:
6118                         ent = target.ent;
6119                         if (!mem_cgroup_move_swap_account(ent, mc.from, mc.to)) {
6120                                 mc.precharge--;
6121                                 mem_cgroup_id_get_many(mc.to, 1);
6122                                 /* we fixup other refcnts and charges later. */
6123                                 mc.moved_swap++;
6124                         }
6125                         break;
6126                 default:
6127                         break;
6128                 }
6129         }
6130         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
6131         cond_resched();
6132
6133         if (addr != end) {
6134                 /*
6135                  * We have consumed all precharges we got in can_attach().
6136                  * We try charge one by one, but don't do any additional
6137                  * charges to mc.to if we have failed in charge once in attach()
6138                  * phase.
6139                  */
6140                 ret = mem_cgroup_do_precharge(1);
6141                 if (!ret)
6142                         goto retry;
6143         }
6144
6145         return ret;
6146 }
6147
6148 static const struct mm_walk_ops charge_walk_ops = {
6149         .pmd_entry      = mem_cgroup_move_charge_pte_range,
6150 };
6151
6152 static void mem_cgroup_move_charge(void)
6153 {
6154         lru_add_drain_all();
6155         /*
6156          * Signal lock_page_memcg() to take the memcg's move_lock
6157          * while we're moving its pages to another memcg. Then wait
6158          * for already started RCU-only updates to finish.
6159          */
6160         atomic_inc(&mc.from->moving_account);
6161         synchronize_rcu();
6162 retry:
6163         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mc.mm))) {
6164                 /*
6165                  * Someone who are holding the mmap_lock might be waiting in
6166                  * waitq. So we cancel all extra charges, wake up all waiters,
6167                  * and retry. Because we cancel precharges, we might not be able
6168                  * to move enough charges, but moving charge is a best-effort
6169                  * feature anyway, so it wouldn't be a big problem.
6170                  */
6171                 __mem_cgroup_clear_mc();
6172                 cond_resched();
6173                 goto retry;
6174         }
6175         /*
6176          * When we have consumed all precharges and failed in doing
6177          * additional charge, the page walk just aborts.
6178          */
6179         walk_page_range(mc.mm, 0, mc.mm->highest_vm_end, &charge_walk_ops,
6180                         NULL);
6181
6182         mmap_read_unlock(mc.mm);
6183         atomic_dec(&mc.from->moving_account);
6184 }
6185
6186 static void mem_cgroup_move_task(void)
6187 {
6188         if (mc.to) {
6189                 mem_cgroup_move_charge();
6190                 mem_cgroup_clear_mc();
6191         }
6192 }
6193 #else   /* !CONFIG_MMU */
6194 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6195 {
6196         return 0;
6197 }
6198 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6199 {
6200 }
6201 static void mem_cgroup_move_task(void)
6202 {
6203 }
6204 #endif
6205
6206 /*
6207  * Cgroup retains root cgroups across [un]mount cycles making it necessary
6208  * to verify whether we're attached to the default hierarchy on each mount
6209  * attempt.
6210  */
6211 static void mem_cgroup_bind(struct cgroup_subsys_state *root_css)
6212 {
6213         /*
6214          * use_hierarchy is forced on the default hierarchy.  cgroup core
6215          * guarantees that @root doesn't have any children, so turning it
6216          * on for the root memcg is enough.
6217          */
6218         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
6219                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = true;
6220         else
6221                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = false;
6222 }
6223
6224 static int seq_puts_memcg_tunable(struct seq_file *m, unsigned long value)
6225 {
6226         if (value == PAGE_COUNTER_MAX)
6227                 seq_puts(m, "max\n");
6228         else
6229                 seq_printf(m, "%llu\n", (u64)value * PAGE_SIZE);
6230
6231         return 0;
6232 }
6233
6234 static u64 memory_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
6235                                struct cftype *cft)
6236 {
6237         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
6238
6239         return (u64)page_counter_read(&memcg->memory) * PAGE_SIZE;
6240 }
6241
6242 static int memory_min_show(struct seq_file *m, void *v)
6243 {
6244         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6245                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.min));
6246 }
6247
6248 static ssize_t memory_min_write(struct kernfs_open_file *of,
6249                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6250 {
6251         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6252         unsigned long min;
6253         int err;
6254
6255         buf = strstrip(buf);
6256         err = page_counter_memparse(buf, "max", &min);
6257         if (err)
6258                 return err;
6259
6260         page_counter_set_min(&memcg->memory, min);
6261
6262         return nbytes;
6263 }
6264
6265 static int memory_low_show(struct seq_file *m, void *v)
6266 {
6267         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6268                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.low));
6269 }
6270
6271 static ssize_t memory_low_write(struct kernfs_open_file *of,
6272                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6273 {
6274         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6275         unsigned long low;
6276         int err;
6277
6278         buf = strstrip(buf);
6279         err = page_counter_memparse(buf, "max", &low);
6280         if (err)
6281                 return err;
6282
6283         page_counter_set_low(&memcg->memory, low);
6284
6285         return nbytes;
6286 }
6287
6288 static int memory_high_show(struct seq_file *m, void *v)
6289 {
6290         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6291                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.high));
6292 }
6293
6294 static ssize_t memory_high_write(struct kernfs_open_file *of,
6295                                  char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6296 {
6297         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6298         unsigned int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6299         bool drained = false;
6300         unsigned long high;
6301         int err;
6302
6303         buf = strstrip(buf);
6304         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
6305         if (err)
6306                 return err;
6307
6308         for (;;) {
6309                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6310                 unsigned long reclaimed;
6311
6312                 if (nr_pages <= high)
6313                         break;
6314
6315                 if (signal_pending(current))
6316                         break;
6317
6318                 if (!drained) {
6319                         drain_all_stock(memcg);
6320                         drained = true;
6321                         continue;
6322                 }
6323
6324                 reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - high,
6325                                                          GFP_KERNEL, true);
6326
6327                 if (!reclaimed && !nr_retries--)
6328                         break;
6329         }
6330
6331         page_counter_set_high(&memcg->memory, high);
6332
6333         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6334
6335         return nbytes;
6336 }
6337
6338 static int memory_max_show(struct seq_file *m, void *v)
6339 {
6340         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6341                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.max));
6342 }
6343
6344 static ssize_t memory_max_write(struct kernfs_open_file *of,
6345                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6346 {
6347         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6348         unsigned int nr_reclaims = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6349         bool drained = false;
6350         unsigned long max;
6351         int err;
6352
6353         buf = strstrip(buf);
6354         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
6355         if (err)
6356                 return err;
6357
6358         xchg(&memcg->memory.max, max);
6359
6360         for (;;) {
6361                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6362
6363                 if (nr_pages <= max)
6364                         break;
6365
6366                 if (signal_pending(current))
6367                         break;
6368
6369                 if (!drained) {
6370                         drain_all_stock(memcg);
6371                         drained = true;
6372                         continue;
6373                 }
6374
6375                 if (nr_reclaims) {
6376                         if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - max,
6377                                                           GFP_KERNEL, true))
6378                                 nr_reclaims--;
6379                         continue;
6380                 }
6381
6382                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
6383                 if (!mem_cgroup_out_of_memory(memcg, GFP_KERNEL, 0))
6384                         break;
6385         }
6386
6387         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6388         return nbytes;
6389 }
6390
6391 static void __memory_events_show(struct seq_file *m, atomic_long_t *events)
6392 {
6393         seq_printf(m, "low %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_LOW]));
6394         seq_printf(m, "high %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_HIGH]));
6395         seq_printf(m, "max %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_MAX]));
6396         seq_printf(m, "oom %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM]));
6397         seq_printf(m, "oom_kill %lu\n",
6398                    atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM_KILL]));
6399 }
6400
6401 static int memory_events_show(struct seq_file *m, void *v)
6402 {
6403         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6404
6405         __memory_events_show(m, memcg->memory_events);
6406         return 0;
6407 }
6408
6409 static int memory_events_local_show(struct seq_file *m, void *v)
6410 {
6411         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6412
6413         __memory_events_show(m, memcg->memory_events_local);
6414         return 0;
6415 }
6416
6417 static int memory_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6418 {
6419         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6420         char *buf;
6421
6422         buf = memory_stat_format(memcg);
6423         if (!buf)
6424                 return -ENOMEM;
6425         seq_puts(m, buf);
6426         kfree(buf);
6427         return 0;
6428 }
6429
6430 #ifdef CONFIG_NUMA
6431 static int memory_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6432 {
6433         int i;
6434         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6435
6436         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
6437                 int nid;
6438
6439                 if (memory_stats[i].idx >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
6440                         continue;
6441
6442                 seq_printf(m, "%s", memory_stats[i].name);
6443                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6444                         u64 size;
6445                         struct lruvec *lruvec;
6446
6447                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
6448                         size = lruvec_page_state(lruvec, memory_stats[i].idx);
6449                         size *= memory_stats[i].ratio;
6450                         seq_printf(m, " N%d=%llu", nid, size);
6451                 }
6452                 seq_putc(m, '\n');
6453         }
6454
6455         return 0;
6456 }
6457 #endif
6458
6459 static int memory_oom_group_show(struct seq_file *m, void *v)
6460 {
6461         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6462
6463         seq_printf(m, "%d\n", memcg->oom_group);
6464
6465         return 0;
6466 }
6467
6468 static ssize_t memory_oom_group_write(struct kernfs_open_file *of,
6469                                       char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6470 {
6471         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6472         int ret, oom_group;
6473
6474         buf = strstrip(buf);
6475         if (!buf)
6476                 return -EINVAL;
6477
6478         ret = kstrtoint(buf, 0, &oom_group);
6479         if (ret)
6480                 return ret;
6481
6482         if (oom_group != 0 && oom_group != 1)
6483                 return -EINVAL;
6484
6485         memcg->oom_group = oom_group;
6486
6487         return nbytes;
6488 }
6489
6490 static struct cftype memory_files[] = {
6491         {
6492                 .name = "current",
6493                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6494                 .read_u64 = memory_current_read,
6495         },
6496         {
6497                 .name = "min",
6498                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6499                 .seq_show = memory_min_show,
6500                 .write = memory_min_write,
6501         },
6502         {
6503                 .name = "low",
6504                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6505                 .seq_show = memory_low_show,
6506                 .write = memory_low_write,
6507         },
6508         {
6509                 .name = "high",
6510                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6511                 .seq_show = memory_high_show,
6512                 .write = memory_high_write,
6513         },
6514         {
6515                 .name = "max",
6516                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6517                 .seq_show = memory_max_show,
6518                 .write = memory_max_write,
6519         },
6520         {
6521                 .name = "events",
6522                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6523                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_file),
6524                 .seq_show = memory_events_show,
6525         },
6526         {
6527                 .name = "events.local",
6528                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6529                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_local_file),
6530                 .seq_show = memory_events_local_show,
6531         },
6532         {
6533                 .name = "stat",
6534                 .seq_show = memory_stat_show,
6535         },
6536 #ifdef CONFIG_NUMA
6537         {
6538                 .name = "numa_stat",
6539                 .seq_show = memory_numa_stat_show,
6540         },
6541 #endif
6542         {
6543                 .name = "oom.group",
6544                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT | CFTYPE_NS_DELEGATABLE,
6545                 .seq_show = memory_oom_group_show,
6546                 .write = memory_oom_group_write,
6547         },
6548         { }     /* terminate */
6549 };
6550
6551 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys = {
6552         .css_alloc = mem_cgroup_css_alloc,
6553         .css_online = mem_cgroup_css_online,
6554         .css_offline = mem_cgroup_css_offline,
6555         .css_released = mem_cgroup_css_released,
6556         .css_free = mem_cgroup_css_free,
6557         .css_reset = mem_cgroup_css_reset,
6558         .can_attach = mem_cgroup_can_attach,
6559         .cancel_attach = mem_cgroup_cancel_attach,
6560         .post_attach = mem_cgroup_move_task,
6561         .bind = mem_cgroup_bind,
6562         .dfl_cftypes = memory_files,
6563         .legacy_cftypes = mem_cgroup_legacy_files,
6564         .early_init = 0,
6565 };
6566
6567 /*
6568  * This function calculates an individual cgroup's effective
6569  * protection which is derived from its own memory.min/low, its
6570  * parent's and siblings' settings, as well as the actual memory
6571  * distribution in the tree.
6572  *
6573  * The following rules apply to the effective protection values:
6574  *
6575  * 1. At the first level of reclaim, effective protection is equal to
6576  *    the declared protection in memory.min and memory.low.
6577  *
6578  * 2. To enable safe delegation of the protection configuration, at
6579  *    subsequent levels the effective protection is capped to the
6580  *    parent's effective protection.
6581  *
6582  * 3. To make complex and dynamic subtrees easier to configure, the
6583  *    user is allowed to overcommit the declared protection at a given
6584  *    level. If that is the case, the parent's effective protection is
6585  *    distributed to the children in proportion to how much protection
6586  *    they have declared and how much of it they are utilizing.
6587  *
6588  *    This makes distribution proportional, but also work-conserving:
6589  *    if one cgroup claims much more protection than it uses memory,
6590  *    the unused remainder is available to its siblings.
6591  *
6592  * 4. Conversely, when the declared protection is undercommitted at a
6593  *    given level, the distribution of the larger parental protection
6594  *    budget is NOT proportional. A cgroup's protection from a sibling
6595  *    is capped to its own memory.min/low setting.
6596  *
6597  * 5. However, to allow protecting recursive subtrees from each other
6598  *    without having to declare each individual cgroup's fixed share
6599  *    of the ancestor's claim to protection, any unutilized -
6600  *    "floating" - protection from up the tree is distributed in
6601  *    proportion to each cgroup's *usage*. This makes the protection
6602  *    neutral wrt sibling cgroups and lets them compete freely over
6603  *    the shared parental protection budget, but it protects the
6604  *    subtree as a whole from neighboring subtrees.
6605  *
6606  * Note that 4. and 5. are not in conflict: 4. is about protecting
6607  * against immediate siblings whereas 5. is about protecting against
6608  * neighboring subtrees.
6609  */
6610 static unsigned long effective_protection(unsigned long usage,
6611                                           unsigned long parent_usage,
6612                                           unsigned long setting,
6613                                           unsigned long parent_effective,
6614                                           unsigned long siblings_protected)
6615 {
6616         unsigned long protected;
6617         unsigned long ep;
6618
6619         protected = min(usage, setting);
6620         /*
6621          * If all cgroups at this level combined claim and use more
6622          * protection then what the parent affords them, distribute
6623          * shares in proportion to utilization.
6624          *
6625          * We are using actual utilization rather than the statically
6626          * claimed protection in order to be work-conserving: claimed
6627          * but unused protection is available to siblings that would
6628          * otherwise get a smaller chunk than what they claimed.
6629          */
6630         if (siblings_protected > parent_effective)
6631                 return protected * parent_effective / siblings_protected;
6632
6633         /*
6634          * Ok, utilized protection of all children is within what the
6635          * parent affords them, so we know whatever this child claims
6636          * and utilizes is effectively protected.
6637          *
6638          * If there is unprotected usage beyond this value, reclaim
6639          * will apply pressure in proportion to that amount.
6640          *
6641          * If there is unutilized protection, the cgroup will be fully
6642          * shielded from reclaim, but we do return a smaller value for
6643          * protection than what the group could enjoy in theory. This
6644          * is okay. With the overcommit distribution above, effective
6645          * protection is always dependent on how memory is actually
6646          * consumed among the siblings anyway.
6647          */
6648         ep = protected;
6649
6650         /*
6651          * If the children aren't claiming (all of) the protection
6652          * afforded to them by the parent, distribute the remainder in
6653          * proportion to the (unprotected) memory of each cgroup. That
6654          * way, cgroups that aren't explicitly prioritized wrt each
6655          * other compete freely over the allowance, but they are
6656          * collectively protected from neighboring trees.
6657          *
6658          * We're using unprotected memory for the weight so that if
6659          * some cgroups DO claim explicit protection, we don't protect
6660          * the same bytes twice.
6661          *
6662          * Check both usage and parent_usage against the respective
6663          * protected values. One should imply the other, but they
6664          * aren't read atomically - make sure the division is sane.
6665          */
6666         if (!(cgrp_dfl_root.flags & CGRP_ROOT_MEMORY_RECURSIVE_PROT))
6667                 return ep;
6668         if (parent_effective > siblings_protected &&
6669             parent_usage > siblings_protected &&
6670             usage > protected) {
6671                 unsigned long unclaimed;
6672
6673                 unclaimed = parent_effective - siblings_protected;
6674                 unclaimed *= usage - protected;
6675                 unclaimed /= parent_usage - siblings_protected;
6676
6677                 ep += unclaimed;
6678         }
6679
6680         return ep;
6681 }
6682
6683 /**
6684  * mem_cgroup_protected - check if memory consumption is in the normal range
6685  * @root: the top ancestor of the sub-tree being checked
6686  * @memcg: the memory cgroup to check
6687  *
6688  * WARNING: This function is not stateless! It can only be used as part
6689  *          of a top-down tree iteration, not for isolated queries.
6690  */
6691 void mem_cgroup_calculate_protection(struct mem_cgroup *root,
6692                                      struct mem_cgroup *memcg)
6693 {
6694         unsigned long usage, parent_usage;
6695         struct mem_cgroup *parent;
6696
6697         if (mem_cgroup_disabled())
6698                 return;
6699
6700         if (!root)
6701                 root = root_mem_cgroup;
6702
6703         /*
6704          * Effective values of the reclaim targets are ignored so they
6705          * can be stale. Have a look at mem_cgroup_protection for more
6706          * details.
6707          * TODO: calculation should be more robust so that we do not need
6708          * that special casing.
6709          */
6710         if (memcg == root)
6711                 return;
6712
6713         usage = page_counter_read(&memcg->memory);
6714         if (!usage)
6715                 return;
6716
6717         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
6718         /* No parent means a non-hierarchical mode on v1 memcg */
6719         if (!parent)
6720                 return;
6721
6722         if (parent == root) {
6723                 memcg->memory.emin = READ_ONCE(memcg->memory.min);
6724                 memcg->memory.elow = READ_ONCE(memcg->memory.low);
6725                 return;
6726         }
6727
6728         parent_usage = page_counter_read(&parent->memory);
6729
6730         WRITE_ONCE(memcg->memory.emin, effective_protection(usage, parent_usage,
6731                         READ_ONCE(memcg->memory.min),
6732                         READ_ONCE(parent->memory.emin),
6733                         atomic_long_read(&parent->memory.children_min_usage)));
6734
6735         WRITE_ONCE(memcg->memory.elow, effective_protection(usage, parent_usage,
6736                         READ_ONCE(memcg->memory.low),
6737                         READ_ONCE(parent->memory.elow),
6738                         atomic_long_read(&parent->memory.children_low_usage)));
6739 }
6740
6741 /**
6742  * mem_cgroup_charge - charge a newly allocated page to a cgroup
6743  * @page: page to charge
6744  * @mm: mm context of the victim
6745  * @gfp_mask: reclaim mode
6746  *
6747  * Try to charge @page to the memcg that @mm belongs to, reclaiming
6748  * pages according to @gfp_mask if necessary.
6749  *
6750  * Returns 0 on success. Otherwise, an error code is returned.
6751  */
6752 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
6753 {
6754         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
6755         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
6756         int ret = 0;
6757
6758         if (mem_cgroup_disabled())
6759                 goto out;
6760
6761         if (PageSwapCache(page)) {
6762                 swp_entry_t ent = { .val = page_private(page), };
6763                 unsigned short id;
6764
6765                 /*
6766                  * Every swap fault against a single page tries to charge the
6767                  * page, bail as early as possible.  shmem_unuse() encounters
6768                  * already charged pages, too.  page and memcg binding is
6769                  * protected by the page lock, which serializes swap cache
6770                  * removal, which in turn serializes uncharging.
6771                  */
6772                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
6773                 if (page_memcg(compound_head(page)))
6774                         goto out;
6775
6776                 id = lookup_swap_cgroup_id(ent);
6777                 rcu_read_lock();
6778                 memcg = mem_cgroup_from_id(id);
6779                 if (memcg && !css_tryget_online(&memcg->css))
6780                         memcg = NULL;
6781                 rcu_read_unlock();
6782         }
6783
6784         if (!memcg)
6785                 memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
6786
6787         ret = try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages);
6788         if (ret)
6789                 goto out_put;
6790
6791         css_get(&memcg->css);
6792         commit_charge(page, memcg);
6793
6794         local_irq_disable();
6795         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, nr_pages);
6796         memcg_check_events(memcg, page);
6797         local_irq_enable();
6798
6799         if (PageSwapCache(page)) {
6800                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
6801                 /*
6802                  * The swap entry might not get freed for a long time,
6803                  * let's not wait for it.  The page already received a
6804                  * memory+swap charge, drop the swap entry duplicate.
6805                  */
6806                 mem_cgroup_uncharge_swap(entry, nr_pages);
6807         }
6808
6809 out_put:
6810         css_put(&memcg->css);
6811 out:
6812         return ret;
6813 }
6814
6815 struct uncharge_gather {
6816         struct mem_cgroup *memcg;
6817         unsigned long nr_pages;
6818         unsigned long pgpgout;
6819         unsigned long nr_kmem;
6820         struct page *dummy_page;
6821 };
6822
6823 static inline void uncharge_gather_clear(struct uncharge_gather *ug)
6824 {
6825         memset(ug, 0, sizeof(*ug));
6826 }
6827
6828 static void uncharge_batch(const struct uncharge_gather *ug)
6829 {
6830         unsigned long flags;
6831
6832         if (!mem_cgroup_is_root(ug->memcg)) {
6833                 page_counter_uncharge(&ug->memcg->memory, ug->nr_pages);
6834                 if (do_memsw_account())
6835                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->memsw, ug->nr_pages);
6836                 if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && ug->nr_kmem)
6837                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->kmem, ug->nr_kmem);
6838                 memcg_oom_recover(ug->memcg);
6839         }
6840
6841         local_irq_save(flags);
6842         __count_memcg_events(ug->memcg, PGPGOUT, ug->pgpgout);
6843         __this_cpu_add(ug->memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, ug->nr_pages);
6844         memcg_check_events(ug->memcg, ug->dummy_page);
6845         local_irq_restore(flags);
6846
6847         /* drop reference from uncharge_page */
6848         css_put(&ug->memcg->css);
6849 }
6850
6851 static void uncharge_page(struct page *page, struct uncharge_gather *ug)
6852 {
6853         unsigned long nr_pages;
6854
6855         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
6856
6857         if (!page_memcg(page))
6858                 return;
6859
6860         /*
6861          * Nobody should be changing or seriously looking at
6862          * page_memcg(page) at this point, we have fully
6863          * exclusive access to the page.
6864          */
6865
6866         if (ug->memcg != page_memcg(page)) {
6867                 if (ug->memcg) {
6868                         uncharge_batch(ug);
6869                         uncharge_gather_clear(ug);
6870                 }
6871                 ug->memcg = page_memcg(page);
6872
6873                 /* pairs with css_put in uncharge_batch */
6874                 css_get(&ug->memcg->css);
6875         }
6876
6877         nr_pages = compound_nr(page);
6878         ug->nr_pages += nr_pages;
6879
6880         if (!PageKmemcg(page)) {
6881                 ug->pgpgout++;
6882         } else {
6883                 ug->nr_kmem += nr_pages;
6884                 __ClearPageKmemcg(page);
6885         }
6886
6887         ug->dummy_page = page;
6888         page->memcg_data = 0;
6889         css_put(&ug->memcg->css);
6890 }
6891
6892 static void uncharge_list(struct list_head *page_list)
6893 {
6894         struct uncharge_gather ug;
6895         struct list_head *next;
6896
6897         uncharge_gather_clear(&ug);
6898
6899         /*
6900          * Note that the list can be a single page->lru; hence the
6901          * do-while loop instead of a simple list_for_each_entry().
6902          */
6903         next = page_list->next;
6904         do {
6905                 struct page *page;
6906
6907                 page = list_entry(next, struct page, lru);
6908                 next = page->lru.next;
6909
6910                 uncharge_page(page, &ug);
6911         } while (next != page_list);
6912
6913         if (ug.memcg)
6914                 uncharge_batch(&ug);
6915 }
6916
6917 /**
6918  * mem_cgroup_uncharge - uncharge a page
6919  * @page: page to uncharge
6920  *
6921  * Uncharge a page previously charged with mem_cgroup_charge().
6922  */
6923 void mem_cgroup_uncharge(struct page *page)
6924 {
6925         struct uncharge_gather ug;
6926
6927         if (mem_cgroup_disabled())
6928                 return;
6929
6930         /* Don't touch page->lru of any random page, pre-check: */
6931         if (!page_memcg(page))
6932                 return;
6933
6934         uncharge_gather_clear(&ug);
6935         uncharge_page(page, &ug);
6936         uncharge_batch(&ug);
6937 }
6938
6939 /**
6940  * mem_cgroup_uncharge_list - uncharge a list of page
6941  * @page_list: list of pages to uncharge
6942  *
6943  * Uncharge a list of pages previously charged with
6944  * mem_cgroup_charge().
6945  */
6946 void mem_cgroup_uncharge_list(struct list_head *page_list)
6947 {
6948         if (mem_cgroup_disabled())
6949                 return;
6950
6951         if (!list_empty(page_list))
6952                 uncharge_list(page_list);
6953 }
6954
6955 /**
6956  * mem_cgroup_migrate - charge a page's replacement
6957  * @oldpage: currently circulating page
6958  * @newpage: replacement page
6959  *
6960  * Charge @newpage as a replacement page for @oldpage. @oldpage will
6961  * be uncharged upon free.
6962  *
6963  * Both pages must be locked, @newpage->mapping must be set up.
6964  */
6965 void mem_cgroup_migrate(struct page *oldpage, struct page *newpage)
6966 {
6967         struct mem_cgroup *memcg;
6968         unsigned int nr_pages;
6969         unsigned long flags;
6970
6971         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(oldpage), oldpage);
6972         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
6973         VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(oldpage) != PageAnon(newpage), newpage);
6974         VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(oldpage) != PageTransHuge(newpage),
6975                        newpage);
6976
6977         if (mem_cgroup_disabled())
6978                 return;
6979
6980         /* Page cache replacement: new page already charged? */
6981         if (page_memcg(newpage))
6982                 return;
6983
6984         /* Swapcache readahead pages can get replaced before being charged */
6985         memcg = page_memcg(oldpage);
6986         if (!memcg)
6987                 return;
6988
6989         /* Force-charge the new page. The old one will be freed soon */
6990         nr_pages = thp_nr_pages(newpage);
6991
6992         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
6993         if (do_memsw_account())
6994                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
6995
6996         css_get(&memcg->css);
6997         commit_charge(newpage, memcg);
6998
6999         local_irq_save(flags);
7000         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, newpage, nr_pages);
7001         memcg_check_events(memcg, newpage);
7002         local_irq_restore(flags);
7003 }
7004
7005 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_sockets_enabled_key);
7006 EXPORT_SYMBOL(memcg_sockets_enabled_key);
7007
7008 void mem_cgroup_sk_alloc(struct sock *sk)
7009 {
7010         struct mem_cgroup *memcg;
7011
7012         if (!mem_cgroup_sockets_enabled)
7013                 return;
7014
7015         /* Do not associate the sock with unrelated interrupted task's memcg. */
7016         if (in_interrupt())
7017                 return;
7018
7019         rcu_read_lock();
7020         memcg = mem_cgroup_from_task(current);
7021         if (memcg == root_mem_cgroup)
7022                 goto out;
7023         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !memcg->tcpmem_active)
7024                 goto out;
7025         if (css_tryget(&memcg->css))
7026                 sk->sk_memcg = memcg;
7027 out:
7028         rcu_read_unlock();
7029 }
7030
7031 void mem_cgroup_sk_free(struct sock *sk)
7032 {
7033         if (sk->sk_memcg)
7034                 css_put(&sk->sk_memcg->css);
7035 }
7036
7037 /**
7038  * mem_cgroup_charge_skmem - charge socket memory
7039  * @memcg: memcg to charge
7040  * @nr_pages: number of pages to charge
7041  *
7042  * Charges @nr_pages to @memcg. Returns %true if the charge fit within
7043  * @memcg's configured limit, %false if the charge had to be forced.
7044  */
7045 bool mem_cgroup_charge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7046 {
7047         gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;
7048
7049         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7050                 struct page_counter *fail;
7051
7052                 if (page_counter_try_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages, &fail)) {
7053                         memcg->tcpmem_pressure = 0;
7054                         return true;
7055                 }
7056                 page_counter_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7057                 memcg->tcpmem_pressure = 1;
7058                 return false;
7059         }
7060
7061         /* Don't block in the packet receive path */
7062         if (in_softirq())
7063                 gfp_mask = GFP_NOWAIT;
7064
7065         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, nr_pages);
7066
7067         if (try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages) == 0)
7068                 return true;
7069
7070         try_charge(memcg, gfp_mask|__GFP_NOFAIL, nr_pages);
7071         return false;
7072 }
7073
7074 /**
7075  * mem_cgroup_uncharge_skmem - uncharge socket memory
7076  * @memcg: memcg to uncharge
7077  * @nr_pages: number of pages to uncharge
7078  */
7079 void mem_cgroup_uncharge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7080 {
7081         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7082                 page_counter_uncharge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7083                 return;
7084         }
7085
7086         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, -nr_pages);
7087
7088         refill_stock(memcg, nr_pages);
7089 }
7090
7091 static int __init cgroup_memory(char *s)
7092 {
7093         char *token;
7094
7095         while ((token = strsep(&s, ",")) != NULL) {
7096                 if (!*token)
7097                         continue;
7098                 if (!strcmp(token, "nosocket"))
7099                         cgroup_memory_nosocket = true;
7100                 if (!strcmp(token, "nokmem"))
7101                         cgroup_memory_nokmem = true;
7102         }
7103         return 0;
7104 }
7105 __setup("cgroup.memory=", cgroup_memory);
7106
7107 /*
7108  * subsys_initcall() for memory controller.
7109  *
7110  * Some parts like memcg_hotplug_cpu_dead() have to be initialized from this
7111  * context because of lock dependencies (cgroup_lock -> cpu hotplug) but
7112  * basically everything that doesn't depend on a specific mem_cgroup structure
7113  * should be initialized from here.
7114  */
7115 static int __init mem_cgroup_init(void)
7116 {
7117         int cpu, node;
7118
7119         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_MEMCQ_DEAD, "mm/memctrl:dead", NULL,
7120                                   memcg_hotplug_cpu_dead);
7121
7122         for_each_possible_cpu(cpu)
7123                 INIT_WORK(&per_cpu_ptr(&memcg_stock, cpu)->work,
7124                           drain_local_stock);
7125
7126         for_each_node(node) {
7127                 struct mem_cgroup_tree_per_node *rtpn;
7128
7129                 rtpn = kzalloc_node(sizeof(*rtpn), GFP_KERNEL,
7130                                     node_online(node) ? node : NUMA_NO_NODE);
7131
7132                 rtpn->rb_root = RB_ROOT;
7133                 rtpn->rb_rightmost = NULL;
7134                 spin_lock_init(&rtpn->lock);
7135                 soft_limit_tree.rb_tree_per_node[node] = rtpn;
7136         }
7137
7138         return 0;
7139 }
7140 subsys_initcall(mem_cgroup_init);
7141
7142 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
7143 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_id_get_online(struct mem_cgroup *memcg)
7144 {
7145         while (!refcount_inc_not_zero(&memcg->id.ref)) {
7146                 /*
7147                  * The root cgroup cannot be destroyed, so it's refcount must
7148                  * always be >= 1.
7149                  */
7150                 if (WARN_ON_ONCE(memcg == root_mem_cgroup)) {
7151                         VM_BUG_ON(1);
7152                         break;
7153                 }
7154                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
7155                 if (!memcg)
7156                         memcg = root_mem_cgroup;
7157         }
7158         return memcg;
7159 }
7160
7161 /**
7162  * mem_cgroup_swapout - transfer a memsw charge to swap
7163  * @page: page whose memsw charge to transfer
7164  * @entry: swap entry to move the charge to
7165  *
7166  * Transfer the memsw charge of @page to @entry.
7167  */
7168 void mem_cgroup_swapout(struct page *page, swp_entry_t entry)
7169 {
7170         struct mem_cgroup *memcg, *swap_memcg;
7171         unsigned int nr_entries;
7172         unsigned short oldid;
7173
7174         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
7175         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
7176
7177         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7178                 return;
7179
7180         memcg = page_memcg(page);
7181
7182         /* Readahead page, never charged */
7183         if (!memcg)
7184                 return;
7185
7186         /*
7187          * In case the memcg owning these pages has been offlined and doesn't
7188          * have an ID allocated to it anymore, charge the closest online
7189          * ancestor for the swap instead and transfer the memory+swap charge.
7190          */
7191         swap_memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7192         nr_entries = thp_nr_pages(page);
7193         /* Get references for the tail pages, too */
7194         if (nr_entries > 1)
7195                 mem_cgroup_id_get_many(swap_memcg, nr_entries - 1);
7196         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(swap_memcg),
7197                                    nr_entries);
7198         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7199         mod_memcg_state(swap_memcg, MEMCG_SWAP, nr_entries);
7200
7201         page->memcg_data = 0;
7202
7203         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
7204                 page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_entries);
7205
7206         if (!cgroup_memory_noswap && memcg != swap_memcg) {
7207                 if (!mem_cgroup_is_root(swap_memcg))
7208                         page_counter_charge(&swap_memcg->memsw, nr_entries);
7209                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_entries);
7210         }
7211
7212         /*
7213          * Interrupts should be disabled here because the caller holds the
7214          * i_pages lock which is taken with interrupts-off. It is
7215          * important here to have the interrupts disabled because it is the
7216          * only synchronisation we have for updating the per-CPU variables.
7217          */
7218         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
7219         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, -nr_entries);
7220         memcg_check_events(memcg, page);
7221
7222         css_put(&memcg->css);
7223 }
7224
7225 /**
7226  * mem_cgroup_try_charge_swap - try charging swap space for a page
7227  * @page: page being added to swap
7228  * @entry: swap entry to charge
7229  *
7230  * Try to charge @page's memcg for the swap space at @entry.
7231  *
7232  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
7233  */
7234 int mem_cgroup_try_charge_swap(struct page *page, swp_entry_t entry)
7235 {
7236         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
7237         struct page_counter *counter;
7238         struct mem_cgroup *memcg;
7239         unsigned short oldid;
7240
7241         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7242                 return 0;
7243
7244         memcg = page_memcg(page);
7245
7246         /* Readahead page, never charged */
7247         if (!memcg)
7248                 return 0;
7249
7250         if (!entry.val) {
7251                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7252                 return 0;
7253         }
7254
7255         memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7256
7257         if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg) &&
7258             !page_counter_try_charge(&memcg->swap, nr_pages, &counter)) {
7259                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_MAX);
7260                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7261                 mem_cgroup_id_put(memcg);
7262                 return -ENOMEM;
7263         }
7264
7265         /* Get references for the tail pages, too */
7266         if (nr_pages > 1)
7267                 mem_cgroup_id_get_many(memcg, nr_pages - 1);
7268         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(memcg), nr_pages);
7269         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7270         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, nr_pages);
7271
7272         return 0;
7273 }
7274
7275 /**
7276  * mem_cgroup_uncharge_swap - uncharge swap space
7277  * @entry: swap entry to uncharge
7278  * @nr_pages: the amount of swap space to uncharge
7279  */
7280 void mem_cgroup_uncharge_swap(swp_entry_t entry, unsigned int nr_pages)
7281 {
7282         struct mem_cgroup *memcg;
7283         unsigned short id;
7284
7285         id = swap_cgroup_record(entry, 0, nr_pages);
7286         rcu_read_lock();
7287         memcg = mem_cgroup_from_id(id);
7288         if (memcg) {
7289                 if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
7290                         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7291                                 page_counter_uncharge(&memcg->swap, nr_pages);
7292                         else
7293                                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
7294                 }
7295                 mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, -nr_pages);
7296                 mem_cgroup_id_put_many(memcg, nr_pages);
7297         }
7298         rcu_read_unlock();
7299 }
7300
7301 long mem_cgroup_get_nr_swap_pages(struct mem_cgroup *memcg)
7302 {
7303         long nr_swap_pages = get_nr_swap_pages();
7304
7305         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7306                 return nr_swap_pages;
7307         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg))
7308                 nr_swap_pages = min_t(long, nr_swap_pages,
7309                                       READ_ONCE(memcg->swap.max) -
7310                                       page_counter_read(&memcg->swap));
7311         return nr_swap_pages;
7312 }
7313
7314 bool mem_cgroup_swap_full(struct page *page)
7315 {
7316         struct mem_cgroup *memcg;
7317
7318         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
7319
7320         if (vm_swap_full())
7321                 return true;
7322         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7323                 return false;
7324
7325         memcg = page_memcg(page);
7326         if (!memcg)
7327                 return false;
7328
7329         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
7330                 unsigned long usage = page_counter_read(&memcg->swap);
7331
7332                 if (usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.high) ||
7333                     usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.max))
7334                         return true;
7335         }
7336
7337         return false;
7338 }
7339
7340 static int __init setup_swap_account(char *s)
7341 {
7342         if (!strcmp(s, "1"))
7343                 cgroup_memory_noswap = 0;
7344         else if (!strcmp(s, "0"))
7345                 cgroup_memory_noswap = 1;
7346         return 1;
7347 }
7348 __setup("swapaccount=", setup_swap_account);
7349
7350 static u64 swap_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
7351                              struct cftype *cft)
7352 {
7353         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
7354
7355         return (u64)page_counter_read(&memcg->swap) * PAGE_SIZE;
7356 }
7357
7358 static int swap_high_show(struct seq_file *m, void *v)
7359 {
7360         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7361                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.high));
7362 }
7363
7364 static ssize_t swap_high_write(struct kernfs_open_file *of,
7365                                char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7366 {
7367         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7368         unsigned long high;
7369         int err;
7370
7371         buf = strstrip(buf);
7372         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
7373         if (err)
7374                 return err;
7375
7376         page_counter_set_high(&memcg->swap, high);
7377
7378         return nbytes;
7379 }
7380
7381 static int swap_max_show(struct seq_file *m, void *v)
7382 {
7383         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7384                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.max));
7385 }
7386
7387 static ssize_t swap_max_write(struct kernfs_open_file *of,
7388                               char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7389 {
7390         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7391         unsigned long max;
7392         int err;
7393
7394         buf = strstrip(buf);
7395         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
7396         if (err)
7397                 return err;
7398
7399         xchg(&memcg->swap.max, max);
7400
7401         return nbytes;
7402 }
7403
7404 static int swap_events_show(struct seq_file *m, void *v)
7405 {
7406         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
7407
7408         seq_printf(m, "high %lu\n",
7409                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_HIGH]));
7410         seq_printf(m, "max %lu\n",
7411                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_MAX]));
7412         seq_printf(m, "fail %lu\n",
7413                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_FAIL]));
7414
7415         return 0;
7416 }
7417
7418 static struct cftype swap_files[] = {
7419         {
7420                 .name = "swap.current",
7421                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7422                 .read_u64 = swap_current_read,
7423         },
7424         {
7425                 .name = "swap.high",
7426                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7427                 .seq_show = swap_high_show,
7428                 .write = swap_high_write,
7429         },
7430         {
7431                 .name = "swap.max",
7432                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7433                 .seq_show = swap_max_show,
7434                 .write = swap_max_write,
7435         },
7436         {
7437                 .name = "swap.events",
7438                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7439                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, swap_events_file),
7440                 .seq_show = swap_events_show,
7441         },
7442         { }     /* terminate */
7443 };
7444
7445 static struct cftype memsw_files[] = {
7446         {
7447                 .name = "memsw.usage_in_bytes",
7448                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_USAGE),
7449                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7450         },
7451         {
7452                 .name = "memsw.max_usage_in_bytes",
7453                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_MAX_USAGE),
7454                 .write = mem_cgroup_reset,
7455                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7456         },
7457         {
7458                 .name = "memsw.limit_in_bytes",
7459                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_LIMIT),
7460                 .write = mem_cgroup_write,
7461                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7462         },
7463         {
7464                 .name = "memsw.failcnt",
7465                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_FAILCNT),
7466                 .write = mem_cgroup_reset,
7467                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7468         },
7469         { },    /* terminate */
7470 };
7471
7472 /*
7473  * If mem_cgroup_swap_init() is implemented as a subsys_initcall()
7474  * instead of a core_initcall(), this could mean cgroup_memory_noswap still
7475  * remains set to false even when memcg is disabled via "cgroup_disable=memory"
7476  * boot parameter. This may result in premature OOPS inside
7477  * mem_cgroup_get_nr_swap_pages() function in corner cases.
7478  */
7479 static int __init mem_cgroup_swap_init(void)
7480 {
7481         /* No memory control -> no swap control */
7482         if (mem_cgroup_disabled())
7483                 cgroup_memory_noswap = true;
7484
7485         if (cgroup_memory_noswap)
7486                 return 0;
7487
7488         WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&memory_cgrp_subsys, swap_files));
7489         WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&memory_cgrp_subsys, memsw_files));
7490
7491         return 0;
7492 }
7493 core_initcall(mem_cgroup_swap_init);
7494
7495 #endif /* CONFIG_MEMCG_SWAP */