Merge tag 'arm64-upstream' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm64...
[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->mem_cgroup;
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->mem_cgroup;
564
565         /*
566          * The lowest bit set means that memcg isn't a valid
567          * memcg pointer, but a obj_cgroups pointer.
568          * In this case the page is shared and doesn't belong
569          * to any specific memory cgroup.
570          */
571         if ((unsigned long) memcg & 0x1UL)
572                 memcg = NULL;
573
574         while (memcg && !(memcg->css.flags & CSS_ONLINE))
575                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
576         if (memcg)
577                 ino = cgroup_ino(memcg->css.cgroup);
578         rcu_read_unlock();
579         return ino;
580 }
581
582 static struct mem_cgroup_per_node *
583 mem_cgroup_page_nodeinfo(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
584 {
585         int nid = page_to_nid(page);
586
587         return memcg->nodeinfo[nid];
588 }
589
590 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
591 soft_limit_tree_node(int nid)
592 {
593         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
594 }
595
596 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
597 soft_limit_tree_from_page(struct page *page)
598 {
599         int nid = page_to_nid(page);
600
601         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
602 }
603
604 static void __mem_cgroup_insert_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
605                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz,
606                                          unsigned long new_usage_in_excess)
607 {
608         struct rb_node **p = &mctz->rb_root.rb_node;
609         struct rb_node *parent = NULL;
610         struct mem_cgroup_per_node *mz_node;
611         bool rightmost = true;
612
613         if (mz->on_tree)
614                 return;
615
616         mz->usage_in_excess = new_usage_in_excess;
617         if (!mz->usage_in_excess)
618                 return;
619         while (*p) {
620                 parent = *p;
621                 mz_node = rb_entry(parent, struct mem_cgroup_per_node,
622                                         tree_node);
623                 if (mz->usage_in_excess < mz_node->usage_in_excess) {
624                         p = &(*p)->rb_left;
625                         rightmost = false;
626                 }
627
628                 /*
629                  * We can't avoid mem cgroups that are over their soft
630                  * limit by the same amount
631                  */
632                 else if (mz->usage_in_excess >= mz_node->usage_in_excess)
633                         p = &(*p)->rb_right;
634         }
635
636         if (rightmost)
637                 mctz->rb_rightmost = &mz->tree_node;
638
639         rb_link_node(&mz->tree_node, parent, p);
640         rb_insert_color(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
641         mz->on_tree = true;
642 }
643
644 static void __mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
645                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
646 {
647         if (!mz->on_tree)
648                 return;
649
650         if (&mz->tree_node == mctz->rb_rightmost)
651                 mctz->rb_rightmost = rb_prev(&mz->tree_node);
652
653         rb_erase(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
654         mz->on_tree = false;
655 }
656
657 static void mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
658                                        struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
659 {
660         unsigned long flags;
661
662         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
663         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
664         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
665 }
666
667 static unsigned long soft_limit_excess(struct mem_cgroup *memcg)
668 {
669         unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
670         unsigned long soft_limit = READ_ONCE(memcg->soft_limit);
671         unsigned long excess = 0;
672
673         if (nr_pages > soft_limit)
674                 excess = nr_pages - soft_limit;
675
676         return excess;
677 }
678
679 static void mem_cgroup_update_tree(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
680 {
681         unsigned long excess;
682         struct mem_cgroup_per_node *mz;
683         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
684
685         mctz = soft_limit_tree_from_page(page);
686         if (!mctz)
687                 return;
688         /*
689          * Necessary to update all ancestors when hierarchy is used.
690          * because their event counter is not touched.
691          */
692         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
693                 mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
694                 excess = soft_limit_excess(memcg);
695                 /*
696                  * We have to update the tree if mz is on RB-tree or
697                  * mem is over its softlimit.
698                  */
699                 if (excess || mz->on_tree) {
700                         unsigned long flags;
701
702                         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
703                         /* if on-tree, remove it */
704                         if (mz->on_tree)
705                                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
706                         /*
707                          * Insert again. mz->usage_in_excess will be updated.
708                          * If excess is 0, no tree ops.
709                          */
710                         __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
711                         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
712                 }
713         }
714 }
715
716 static void mem_cgroup_remove_from_trees(struct mem_cgroup *memcg)
717 {
718         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
719         struct mem_cgroup_per_node *mz;
720         int nid;
721
722         for_each_node(nid) {
723                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
724                 mctz = soft_limit_tree_node(nid);
725                 if (mctz)
726                         mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
727         }
728 }
729
730 static struct mem_cgroup_per_node *
731 __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
732 {
733         struct mem_cgroup_per_node *mz;
734
735 retry:
736         mz = NULL;
737         if (!mctz->rb_rightmost)
738                 goto done;              /* Nothing to reclaim from */
739
740         mz = rb_entry(mctz->rb_rightmost,
741                       struct mem_cgroup_per_node, tree_node);
742         /*
743          * Remove the node now but someone else can add it back,
744          * we will to add it back at the end of reclaim to its correct
745          * position in the tree.
746          */
747         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
748         if (!soft_limit_excess(mz->memcg) ||
749             !css_tryget(&mz->memcg->css))
750                 goto retry;
751 done:
752         return mz;
753 }
754
755 static struct mem_cgroup_per_node *
756 mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
757 {
758         struct mem_cgroup_per_node *mz;
759
760         spin_lock_irq(&mctz->lock);
761         mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
762         spin_unlock_irq(&mctz->lock);
763         return mz;
764 }
765
766 /**
767  * __mod_memcg_state - update cgroup memory statistics
768  * @memcg: the memory cgroup
769  * @idx: the stat item - can be enum memcg_stat_item or enum node_stat_item
770  * @val: delta to add to the counter, can be negative
771  */
772 void __mod_memcg_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx, int val)
773 {
774         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
775
776         if (mem_cgroup_disabled())
777                 return;
778
779         if (memcg_stat_item_in_bytes(idx))
780                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
781
782         x = val + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->stat[idx]);
783         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
784                 struct mem_cgroup *mi;
785
786                 /*
787                  * Batch local counters to keep them in sync with
788                  * the hierarchical ones.
789                  */
790                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->stat[idx], x);
791                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
792                         atomic_long_add(x, &mi->vmstats[idx]);
793                 x = 0;
794         }
795         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->stat[idx], x);
796 }
797
798 static struct mem_cgroup_per_node *
799 parent_nodeinfo(struct mem_cgroup_per_node *pn, int nid)
800 {
801         struct mem_cgroup *parent;
802
803         parent = parent_mem_cgroup(pn->memcg);
804         if (!parent)
805                 return NULL;
806         return mem_cgroup_nodeinfo(parent, nid);
807 }
808
809 void __mod_memcg_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
810                               int val)
811 {
812         struct mem_cgroup_per_node *pn;
813         struct mem_cgroup *memcg;
814         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
815
816         pn = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
817         memcg = pn->memcg;
818
819         /* Update memcg */
820         __mod_memcg_state(memcg, idx, val);
821
822         /* Update lruvec */
823         __this_cpu_add(pn->lruvec_stat_local->count[idx], val);
824
825         if (vmstat_item_in_bytes(idx))
826                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
827
828         x = val + __this_cpu_read(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx]);
829         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
830                 pg_data_t *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
831                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
832
833                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, pgdat->node_id))
834                         atomic_long_add(x, &pi->lruvec_stat[idx]);
835                 x = 0;
836         }
837         __this_cpu_write(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx], x);
838 }
839
840 /**
841  * __mod_lruvec_state - update lruvec memory statistics
842  * @lruvec: the lruvec
843  * @idx: the stat item
844  * @val: delta to add to the counter, can be negative
845  *
846  * The lruvec is the intersection of the NUMA node and a cgroup. This
847  * function updates the all three counters that are affected by a
848  * change of state at this level: per-node, per-cgroup, per-lruvec.
849  */
850 void __mod_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
851                         int val)
852 {
853         /* Update node */
854         __mod_node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), idx, val);
855
856         /* Update memcg and lruvec */
857         if (!mem_cgroup_disabled())
858                 __mod_memcg_lruvec_state(lruvec, idx, val);
859 }
860
861 void __mod_lruvec_slab_state(void *p, enum node_stat_item idx, int val)
862 {
863         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(virt_to_page(p));
864         struct mem_cgroup *memcg;
865         struct lruvec *lruvec;
866
867         rcu_read_lock();
868         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
869
870         /*
871          * Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the
872          * node. If we reparent the slab objects to the root memcg,
873          * when we free the slab object, we need to update the per-memcg
874          * vmstats to keep it correct for the root memcg.
875          */
876         if (!memcg) {
877                 __mod_node_page_state(pgdat, idx, val);
878         } else {
879                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
880                 __mod_lruvec_state(lruvec, idx, val);
881         }
882         rcu_read_unlock();
883 }
884
885 void mod_memcg_obj_state(void *p, int idx, int val)
886 {
887         struct mem_cgroup *memcg;
888
889         rcu_read_lock();
890         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
891         if (memcg)
892                 mod_memcg_state(memcg, idx, val);
893         rcu_read_unlock();
894 }
895
896 /**
897  * __count_memcg_events - account VM events in a cgroup
898  * @memcg: the memory cgroup
899  * @idx: the event item
900  * @count: the number of events that occured
901  */
902 void __count_memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, enum vm_event_item idx,
903                           unsigned long count)
904 {
905         unsigned long x;
906
907         if (mem_cgroup_disabled())
908                 return;
909
910         x = count + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->events[idx]);
911         if (unlikely(x > MEMCG_CHARGE_BATCH)) {
912                 struct mem_cgroup *mi;
913
914                 /*
915                  * Batch local counters to keep them in sync with
916                  * the hierarchical ones.
917                  */
918                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->events[idx], x);
919                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
920                         atomic_long_add(x, &mi->vmevents[idx]);
921                 x = 0;
922         }
923         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->events[idx], x);
924 }
925
926 static unsigned long memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, int event)
927 {
928         return atomic_long_read(&memcg->vmevents[event]);
929 }
930
931 static unsigned long memcg_events_local(struct mem_cgroup *memcg, int event)
932 {
933         long x = 0;
934         int cpu;
935
936         for_each_possible_cpu(cpu)
937                 x += per_cpu(memcg->vmstats_local->events[event], cpu);
938         return x;
939 }
940
941 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
942                                          struct page *page,
943                                          int nr_pages)
944 {
945         /* pagein of a big page is an event. So, ignore page size */
946         if (nr_pages > 0)
947                 __count_memcg_events(memcg, PGPGIN, 1);
948         else {
949                 __count_memcg_events(memcg, PGPGOUT, 1);
950                 nr_pages = -nr_pages; /* for event */
951         }
952
953         __this_cpu_add(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, nr_pages);
954 }
955
956 static bool mem_cgroup_event_ratelimit(struct mem_cgroup *memcg,
957                                        enum mem_cgroup_events_target target)
958 {
959         unsigned long val, next;
960
961         val = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events);
962         next = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->targets[target]);
963         /* from time_after() in jiffies.h */
964         if ((long)(next - val) < 0) {
965                 switch (target) {
966                 case MEM_CGROUP_TARGET_THRESH:
967                         next = val + THRESHOLDS_EVENTS_TARGET;
968                         break;
969                 case MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT:
970                         next = val + SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET;
971                         break;
972                 default:
973                         break;
974                 }
975                 __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->targets[target], next);
976                 return true;
977         }
978         return false;
979 }
980
981 /*
982  * Check events in order.
983  *
984  */
985 static void memcg_check_events(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
986 {
987         /* threshold event is triggered in finer grain than soft limit */
988         if (unlikely(mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
989                                                 MEM_CGROUP_TARGET_THRESH))) {
990                 bool do_softlimit;
991
992                 do_softlimit = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
993                                                 MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT);
994                 mem_cgroup_threshold(memcg);
995                 if (unlikely(do_softlimit))
996                         mem_cgroup_update_tree(memcg, page);
997         }
998 }
999
1000 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
1001 {
1002         /*
1003          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
1004          * if it races with swapoff, page migration, etc.
1005          * So this can be called with p == NULL.
1006          */
1007         if (unlikely(!p))
1008                 return NULL;
1009
1010         return mem_cgroup_from_css(task_css(p, memory_cgrp_id));
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL(mem_cgroup_from_task);
1013
1014 /**
1015  * get_mem_cgroup_from_mm: Obtain a reference on given mm_struct's memcg.
1016  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
1017  *
1018  * Obtain a reference on mm->memcg and returns it if successful. Otherwise
1019  * root_mem_cgroup is returned. However if mem_cgroup is disabled, NULL is
1020  * returned.
1021  */
1022 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_mm(struct mm_struct *mm)
1023 {
1024         struct mem_cgroup *memcg;
1025
1026         if (mem_cgroup_disabled())
1027                 return NULL;
1028
1029         rcu_read_lock();
1030         do {
1031                 /*
1032                  * Page cache insertions can happen withou an
1033                  * actual mm context, e.g. during disk probing
1034                  * on boot, loopback IO, acct() writes etc.
1035                  */
1036                 if (unlikely(!mm))
1037                         memcg = root_mem_cgroup;
1038                 else {
1039                         memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
1040                         if (unlikely(!memcg))
1041                                 memcg = root_mem_cgroup;
1042                 }
1043         } while (!css_tryget(&memcg->css));
1044         rcu_read_unlock();
1045         return memcg;
1046 }
1047 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_mm);
1048
1049 /**
1050  * get_mem_cgroup_from_page: Obtain a reference on given page's memcg.
1051  * @page: page from which memcg should be extracted.
1052  *
1053  * Obtain a reference on page->memcg and returns it if successful. Otherwise
1054  * root_mem_cgroup is returned.
1055  */
1056 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_page(struct page *page)
1057 {
1058         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
1059
1060         if (mem_cgroup_disabled())
1061                 return NULL;
1062
1063         rcu_read_lock();
1064         /* Page should not get uncharged and freed memcg under us. */
1065         if (!memcg || WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1066                 memcg = root_mem_cgroup;
1067         rcu_read_unlock();
1068         return memcg;
1069 }
1070 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_page);
1071
1072 static __always_inline struct mem_cgroup *active_memcg(void)
1073 {
1074         if (in_interrupt())
1075                 return this_cpu_read(int_active_memcg);
1076         else
1077                 return current->active_memcg;
1078 }
1079
1080 static __always_inline struct mem_cgroup *get_active_memcg(void)
1081 {
1082         struct mem_cgroup *memcg;
1083
1084         rcu_read_lock();
1085         memcg = active_memcg();
1086         if (memcg) {
1087                 /* current->active_memcg must hold a ref. */
1088                 if (WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1089                         memcg = root_mem_cgroup;
1090                 else
1091                         memcg = current->active_memcg;
1092         }
1093         rcu_read_unlock();
1094
1095         return memcg;
1096 }
1097
1098 static __always_inline bool memcg_kmem_bypass(void)
1099 {
1100         /* Allow remote memcg charging from any context. */
1101         if (unlikely(active_memcg()))
1102                 return false;
1103
1104         /* Memcg to charge can't be determined. */
1105         if (in_interrupt() || !current->mm || (current->flags & PF_KTHREAD))
1106                 return true;
1107
1108         return false;
1109 }
1110
1111 /**
1112  * If active memcg is set, do not fallback to current->mm->memcg.
1113  */
1114 static __always_inline struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_current(void)
1115 {
1116         if (memcg_kmem_bypass())
1117                 return NULL;
1118
1119         if (unlikely(active_memcg()))
1120                 return get_active_memcg();
1121
1122         return get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
1123 }
1124
1125 /**
1126  * mem_cgroup_iter - iterate over memory cgroup hierarchy
1127  * @root: hierarchy root
1128  * @prev: previously returned memcg, NULL on first invocation
1129  * @reclaim: cookie for shared reclaim walks, NULL for full walks
1130  *
1131  * Returns references to children of the hierarchy below @root, or
1132  * @root itself, or %NULL after a full round-trip.
1133  *
1134  * Caller must pass the return value in @prev on subsequent
1135  * invocations for reference counting, or use mem_cgroup_iter_break()
1136  * to cancel a hierarchy walk before the round-trip is complete.
1137  *
1138  * Reclaimers can specify a node in @reclaim to divide up the memcgs
1139  * in the hierarchy among all concurrent reclaimers operating on the
1140  * same node.
1141  */
1142 struct mem_cgroup *mem_cgroup_iter(struct mem_cgroup *root,
1143                                    struct mem_cgroup *prev,
1144                                    struct mem_cgroup_reclaim_cookie *reclaim)
1145 {
1146         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1147         struct cgroup_subsys_state *css = NULL;
1148         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1149         struct mem_cgroup *pos = NULL;
1150
1151         if (mem_cgroup_disabled())
1152                 return NULL;
1153
1154         if (!root)
1155                 root = root_mem_cgroup;
1156
1157         if (prev && !reclaim)
1158                 pos = prev;
1159
1160         if (!root->use_hierarchy && root != root_mem_cgroup) {
1161                 if (prev)
1162                         goto out;
1163                 return root;
1164         }
1165
1166         rcu_read_lock();
1167
1168         if (reclaim) {
1169                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
1170
1171                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(root, reclaim->pgdat->node_id);
1172                 iter = &mz->iter;
1173
1174                 if (prev && reclaim->generation != iter->generation)
1175                         goto out_unlock;
1176
1177                 while (1) {
1178                         pos = READ_ONCE(iter->position);
1179                         if (!pos || css_tryget(&pos->css))
1180                                 break;
1181                         /*
1182                          * css reference reached zero, so iter->position will
1183                          * be cleared by ->css_released. However, we should not
1184                          * rely on this happening soon, because ->css_released
1185                          * is called from a work queue, and by busy-waiting we
1186                          * might block it. So we clear iter->position right
1187                          * away.
1188                          */
1189                         (void)cmpxchg(&iter->position, pos, NULL);
1190                 }
1191         }
1192
1193         if (pos)
1194                 css = &pos->css;
1195
1196         for (;;) {
1197                 css = css_next_descendant_pre(css, &root->css);
1198                 if (!css) {
1199                         /*
1200                          * Reclaimers share the hierarchy walk, and a
1201                          * new one might jump in right at the end of
1202                          * the hierarchy - make sure they see at least
1203                          * one group and restart from the beginning.
1204                          */
1205                         if (!prev)
1206                                 continue;
1207                         break;
1208                 }
1209
1210                 /*
1211                  * Verify the css and acquire a reference.  The root
1212                  * is provided by the caller, so we know it's alive
1213                  * and kicking, and don't take an extra reference.
1214                  */
1215                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
1216
1217                 if (css == &root->css)
1218                         break;
1219
1220                 if (css_tryget(css))
1221                         break;
1222
1223                 memcg = NULL;
1224         }
1225
1226         if (reclaim) {
1227                 /*
1228                  * The position could have already been updated by a competing
1229                  * thread, so check that the value hasn't changed since we read
1230                  * it to avoid reclaiming from the same cgroup twice.
1231                  */
1232                 (void)cmpxchg(&iter->position, pos, memcg);
1233
1234                 if (pos)
1235                         css_put(&pos->css);
1236
1237                 if (!memcg)
1238                         iter->generation++;
1239                 else if (!prev)
1240                         reclaim->generation = iter->generation;
1241         }
1242
1243 out_unlock:
1244         rcu_read_unlock();
1245 out:
1246         if (prev && prev != root)
1247                 css_put(&prev->css);
1248
1249         return memcg;
1250 }
1251
1252 /**
1253  * mem_cgroup_iter_break - abort a hierarchy walk prematurely
1254  * @root: hierarchy root
1255  * @prev: last visited hierarchy member as returned by mem_cgroup_iter()
1256  */
1257 void mem_cgroup_iter_break(struct mem_cgroup *root,
1258                            struct mem_cgroup *prev)
1259 {
1260         if (!root)
1261                 root = root_mem_cgroup;
1262         if (prev && prev != root)
1263                 css_put(&prev->css);
1264 }
1265
1266 static void __invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *from,
1267                                         struct mem_cgroup *dead_memcg)
1268 {
1269         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1270         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1271         int nid;
1272
1273         for_each_node(nid) {
1274                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(from, nid);
1275                 iter = &mz->iter;
1276                 cmpxchg(&iter->position, dead_memcg, NULL);
1277         }
1278 }
1279
1280 static void invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *dead_memcg)
1281 {
1282         struct mem_cgroup *memcg = dead_memcg;
1283         struct mem_cgroup *last;
1284
1285         do {
1286                 __invalidate_reclaim_iterators(memcg, dead_memcg);
1287                 last = memcg;
1288         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
1289
1290         /*
1291          * When cgruop1 non-hierarchy mode is used,
1292          * parent_mem_cgroup() does not walk all the way up to the
1293          * cgroup root (root_mem_cgroup). So we have to handle
1294          * dead_memcg from cgroup root separately.
1295          */
1296         if (last != root_mem_cgroup)
1297                 __invalidate_reclaim_iterators(root_mem_cgroup,
1298                                                 dead_memcg);
1299 }
1300
1301 /**
1302  * mem_cgroup_scan_tasks - iterate over tasks of a memory cgroup hierarchy
1303  * @memcg: hierarchy root
1304  * @fn: function to call for each task
1305  * @arg: argument passed to @fn
1306  *
1307  * This function iterates over tasks attached to @memcg or to any of its
1308  * descendants and calls @fn for each task. If @fn returns a non-zero
1309  * value, the function breaks the iteration loop and returns the value.
1310  * Otherwise, it will iterate over all tasks and return 0.
1311  *
1312  * This function must not be called for the root memory cgroup.
1313  */
1314 int mem_cgroup_scan_tasks(struct mem_cgroup *memcg,
1315                           int (*fn)(struct task_struct *, void *), void *arg)
1316 {
1317         struct mem_cgroup *iter;
1318         int ret = 0;
1319
1320         BUG_ON(memcg == root_mem_cgroup);
1321
1322         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1323                 struct css_task_iter it;
1324                 struct task_struct *task;
1325
1326                 css_task_iter_start(&iter->css, CSS_TASK_ITER_PROCS, &it);
1327                 while (!ret && (task = css_task_iter_next(&it)))
1328                         ret = fn(task, arg);
1329                 css_task_iter_end(&it);
1330                 if (ret) {
1331                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1332                         break;
1333                 }
1334         }
1335         return ret;
1336 }
1337
1338 /**
1339  * mem_cgroup_page_lruvec - return lruvec for isolating/putting an LRU page
1340  * @page: the page
1341  * @pgdat: pgdat of the page
1342  *
1343  * This function relies on page->mem_cgroup being stable - see the
1344  * access rules in commit_charge().
1345  */
1346 struct lruvec *mem_cgroup_page_lruvec(struct page *page, struct pglist_data *pgdat)
1347 {
1348         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1349         struct mem_cgroup *memcg;
1350         struct lruvec *lruvec;
1351
1352         if (mem_cgroup_disabled()) {
1353                 lruvec = &pgdat->__lruvec;
1354                 goto out;
1355         }
1356
1357         memcg = page->mem_cgroup;
1358         /*
1359          * Swapcache readahead pages are added to the LRU - and
1360          * possibly migrated - before they are charged.
1361          */
1362         if (!memcg)
1363                 memcg = root_mem_cgroup;
1364
1365         mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
1366         lruvec = &mz->lruvec;
1367 out:
1368         /*
1369          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1370          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1371          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1372          */
1373         if (unlikely(lruvec->pgdat != pgdat))
1374                 lruvec->pgdat = pgdat;
1375         return lruvec;
1376 }
1377
1378 /**
1379  * mem_cgroup_update_lru_size - account for adding or removing an lru page
1380  * @lruvec: mem_cgroup per zone lru vector
1381  * @lru: index of lru list the page is sitting on
1382  * @zid: zone id of the accounted pages
1383  * @nr_pages: positive when adding or negative when removing
1384  *
1385  * This function must be called under lru_lock, just before a page is added
1386  * to or just after a page is removed from an lru list (that ordering being
1387  * so as to allow it to check that lru_size 0 is consistent with list_empty).
1388  */
1389 void mem_cgroup_update_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
1390                                 int zid, int nr_pages)
1391 {
1392         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1393         unsigned long *lru_size;
1394         long size;
1395
1396         if (mem_cgroup_disabled())
1397                 return;
1398
1399         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
1400         lru_size = &mz->lru_zone_size[zid][lru];
1401
1402         if (nr_pages < 0)
1403                 *lru_size += nr_pages;
1404
1405         size = *lru_size;
1406         if (WARN_ONCE(size < 0,
1407                 "%s(%p, %d, %d): lru_size %ld\n",
1408                 __func__, lruvec, lru, nr_pages, size)) {
1409                 VM_BUG_ON(1);
1410                 *lru_size = 0;
1411         }
1412
1413         if (nr_pages > 0)
1414                 *lru_size += nr_pages;
1415 }
1416
1417 /**
1418  * mem_cgroup_margin - calculate chargeable space of a memory cgroup
1419  * @memcg: the memory cgroup
1420  *
1421  * Returns the maximum amount of memory @mem can be charged with, in
1422  * pages.
1423  */
1424 static unsigned long mem_cgroup_margin(struct mem_cgroup *memcg)
1425 {
1426         unsigned long margin = 0;
1427         unsigned long count;
1428         unsigned long limit;
1429
1430         count = page_counter_read(&memcg->memory);
1431         limit = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1432         if (count < limit)
1433                 margin = limit - count;
1434
1435         if (do_memsw_account()) {
1436                 count = page_counter_read(&memcg->memsw);
1437                 limit = READ_ONCE(memcg->memsw.max);
1438                 if (count < limit)
1439                         margin = min(margin, limit - count);
1440                 else
1441                         margin = 0;
1442         }
1443
1444         return margin;
1445 }
1446
1447 /*
1448  * A routine for checking "mem" is under move_account() or not.
1449  *
1450  * Checking a cgroup is mc.from or mc.to or under hierarchy of
1451  * moving cgroups. This is for waiting at high-memory pressure
1452  * caused by "move".
1453  */
1454 static bool mem_cgroup_under_move(struct mem_cgroup *memcg)
1455 {
1456         struct mem_cgroup *from;
1457         struct mem_cgroup *to;
1458         bool ret = false;
1459         /*
1460          * Unlike task_move routines, we access mc.to, mc.from not under
1461          * mutual exclusion by cgroup_mutex. Here, we take spinlock instead.
1462          */
1463         spin_lock(&mc.lock);
1464         from = mc.from;
1465         to = mc.to;
1466         if (!from)
1467                 goto unlock;
1468
1469         ret = mem_cgroup_is_descendant(from, memcg) ||
1470                 mem_cgroup_is_descendant(to, memcg);
1471 unlock:
1472         spin_unlock(&mc.lock);
1473         return ret;
1474 }
1475
1476 static bool mem_cgroup_wait_acct_move(struct mem_cgroup *memcg)
1477 {
1478         if (mc.moving_task && current != mc.moving_task) {
1479                 if (mem_cgroup_under_move(memcg)) {
1480                         DEFINE_WAIT(wait);
1481                         prepare_to_wait(&mc.waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
1482                         /* moving charge context might have finished. */
1483                         if (mc.moving_task)
1484                                 schedule();
1485                         finish_wait(&mc.waitq, &wait);
1486                         return true;
1487                 }
1488         }
1489         return false;
1490 }
1491
1492 struct memory_stat {
1493         const char *name;
1494         unsigned int ratio;
1495         unsigned int idx;
1496 };
1497
1498 static struct memory_stat memory_stats[] = {
1499         { "anon", PAGE_SIZE, NR_ANON_MAPPED },
1500         { "file", PAGE_SIZE, NR_FILE_PAGES },
1501         { "kernel_stack", 1024, NR_KERNEL_STACK_KB },
1502         { "percpu", 1, MEMCG_PERCPU_B },
1503         { "sock", PAGE_SIZE, MEMCG_SOCK },
1504         { "shmem", PAGE_SIZE, NR_SHMEM },
1505         { "file_mapped", PAGE_SIZE, NR_FILE_MAPPED },
1506         { "file_dirty", PAGE_SIZE, NR_FILE_DIRTY },
1507         { "file_writeback", PAGE_SIZE, NR_WRITEBACK },
1508 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1509         /*
1510          * The ratio will be initialized in memory_stats_init(). Because
1511          * on some architectures, the macro of HPAGE_PMD_SIZE is not
1512          * constant(e.g. powerpc).
1513          */
1514         { "anon_thp", 0, NR_ANON_THPS },
1515 #endif
1516         { "inactive_anon", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_ANON },
1517         { "active_anon", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_ANON },
1518         { "inactive_file", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_FILE },
1519         { "active_file", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_FILE },
1520         { "unevictable", PAGE_SIZE, NR_UNEVICTABLE },
1521
1522         /*
1523          * Note: The slab_reclaimable and slab_unreclaimable must be
1524          * together and slab_reclaimable must be in front.
1525          */
1526         { "slab_reclaimable", 1, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B },
1527         { "slab_unreclaimable", 1, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B },
1528
1529         /* The memory events */
1530         { "workingset_refault_anon", 1, WORKINGSET_REFAULT_ANON },
1531         { "workingset_refault_file", 1, WORKINGSET_REFAULT_FILE },
1532         { "workingset_activate_anon", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON },
1533         { "workingset_activate_file", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE },
1534         { "workingset_restore_anon", 1, WORKINGSET_RESTORE_ANON },
1535         { "workingset_restore_file", 1, WORKINGSET_RESTORE_FILE },
1536         { "workingset_nodereclaim", 1, WORKINGSET_NODERECLAIM },
1537 };
1538
1539 static int __init memory_stats_init(void)
1540 {
1541         int i;
1542
1543         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1544 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1545                 if (memory_stats[i].idx == NR_ANON_THPS)
1546                         memory_stats[i].ratio = HPAGE_PMD_SIZE;
1547 #endif
1548                 VM_BUG_ON(!memory_stats[i].ratio);
1549                 VM_BUG_ON(memory_stats[i].idx >= MEMCG_NR_STAT);
1550         }
1551
1552         return 0;
1553 }
1554 pure_initcall(memory_stats_init);
1555
1556 static char *memory_stat_format(struct mem_cgroup *memcg)
1557 {
1558         struct seq_buf s;
1559         int i;
1560
1561         seq_buf_init(&s, kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL), PAGE_SIZE);
1562         if (!s.buffer)
1563                 return NULL;
1564
1565         /*
1566          * Provide statistics on the state of the memory subsystem as
1567          * well as cumulative event counters that show past behavior.
1568          *
1569          * This list is ordered following a combination of these gradients:
1570          * 1) generic big picture -> specifics and details
1571          * 2) reflecting userspace activity -> reflecting kernel heuristics
1572          *
1573          * Current memory state:
1574          */
1575
1576         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1577                 u64 size;
1578
1579                 size = memcg_page_state(memcg, memory_stats[i].idx);
1580                 size *= memory_stats[i].ratio;
1581                 seq_buf_printf(&s, "%s %llu\n", memory_stats[i].name, size);
1582
1583                 if (unlikely(memory_stats[i].idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B)) {
1584                         size = memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
1585                                memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
1586                         seq_buf_printf(&s, "slab %llu\n", size);
1587                 }
1588         }
1589
1590         /* Accumulated memory events */
1591
1592         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGFAULT),
1593                        memcg_events(memcg, PGFAULT));
1594         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGMAJFAULT),
1595                        memcg_events(memcg, PGMAJFAULT));
1596         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n",  vm_event_name(PGREFILL),
1597                        memcg_events(memcg, PGREFILL));
1598         seq_buf_printf(&s, "pgscan %lu\n",
1599                        memcg_events(memcg, PGSCAN_KSWAPD) +
1600                        memcg_events(memcg, PGSCAN_DIRECT));
1601         seq_buf_printf(&s, "pgsteal %lu\n",
1602                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_KSWAPD) +
1603                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_DIRECT));
1604         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGACTIVATE),
1605                        memcg_events(memcg, PGACTIVATE));
1606         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGDEACTIVATE),
1607                        memcg_events(memcg, PGDEACTIVATE));
1608         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREE),
1609                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREE));
1610         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREED),
1611                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREED));
1612
1613 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1614         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_FAULT_ALLOC),
1615                        memcg_events(memcg, THP_FAULT_ALLOC));
1616         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_COLLAPSE_ALLOC),
1617                        memcg_events(memcg, THP_COLLAPSE_ALLOC));
1618 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1619
1620         /* The above should easily fit into one page */
1621         WARN_ON_ONCE(seq_buf_has_overflowed(&s));
1622
1623         return s.buffer;
1624 }
1625
1626 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1627 /**
1628  * mem_cgroup_print_oom_context: Print OOM information relevant to
1629  * memory controller.
1630  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1631  * @p: Task that is going to be killed
1632  *
1633  * NOTE: @memcg and @p's mem_cgroup can be different when hierarchy is
1634  * enabled
1635  */
1636 void mem_cgroup_print_oom_context(struct mem_cgroup *memcg, struct task_struct *p)
1637 {
1638         rcu_read_lock();
1639
1640         if (memcg) {
1641                 pr_cont(",oom_memcg=");
1642                 pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1643         } else
1644                 pr_cont(",global_oom");
1645         if (p) {
1646                 pr_cont(",task_memcg=");
1647                 pr_cont_cgroup_path(task_cgroup(p, memory_cgrp_id));
1648         }
1649         rcu_read_unlock();
1650 }
1651
1652 /**
1653  * mem_cgroup_print_oom_meminfo: Print OOM memory information relevant to
1654  * memory controller.
1655  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1656  */
1657 void mem_cgroup_print_oom_meminfo(struct mem_cgroup *memcg)
1658 {
1659         char *buf;
1660
1661         pr_info("memory: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1662                 K((u64)page_counter_read(&memcg->memory)),
1663                 K((u64)READ_ONCE(memcg->memory.max)), memcg->memory.failcnt);
1664         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
1665                 pr_info("swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1666                         K((u64)page_counter_read(&memcg->swap)),
1667                         K((u64)READ_ONCE(memcg->swap.max)), memcg->swap.failcnt);
1668         else {
1669                 pr_info("memory+swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1670                         K((u64)page_counter_read(&memcg->memsw)),
1671                         K((u64)memcg->memsw.max), memcg->memsw.failcnt);
1672                 pr_info("kmem: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1673                         K((u64)page_counter_read(&memcg->kmem)),
1674                         K((u64)memcg->kmem.max), memcg->kmem.failcnt);
1675         }
1676
1677         pr_info("Memory cgroup stats for ");
1678         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1679         pr_cont(":");
1680         buf = memory_stat_format(memcg);
1681         if (!buf)
1682                 return;
1683         pr_info("%s", buf);
1684         kfree(buf);
1685 }
1686
1687 /*
1688  * Return the memory (and swap, if configured) limit for a memcg.
1689  */
1690 unsigned long mem_cgroup_get_max(struct mem_cgroup *memcg)
1691 {
1692         unsigned long max = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1693
1694         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
1695                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg))
1696                         max += min(READ_ONCE(memcg->swap.max),
1697                                    (unsigned long)total_swap_pages);
1698         } else { /* v1 */
1699                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg)) {
1700                         /* Calculate swap excess capacity from memsw limit */
1701                         unsigned long swap = READ_ONCE(memcg->memsw.max) - max;
1702
1703                         max += min(swap, (unsigned long)total_swap_pages);
1704                 }
1705         }
1706         return max;
1707 }
1708
1709 unsigned long mem_cgroup_size(struct mem_cgroup *memcg)
1710 {
1711         return page_counter_read(&memcg->memory);
1712 }
1713
1714 static bool mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
1715                                      int order)
1716 {
1717         struct oom_control oc = {
1718                 .zonelist = NULL,
1719                 .nodemask = NULL,
1720                 .memcg = memcg,
1721                 .gfp_mask = gfp_mask,
1722                 .order = order,
1723         };
1724         bool ret = true;
1725
1726         if (mutex_lock_killable(&oom_lock))
1727                 return true;
1728
1729         if (mem_cgroup_margin(memcg) >= (1 << order))
1730                 goto unlock;
1731
1732         /*
1733          * A few threads which were not waiting at mutex_lock_killable() can
1734          * fail to bail out. Therefore, check again after holding oom_lock.
1735          */
1736         ret = should_force_charge() || out_of_memory(&oc);
1737
1738 unlock:
1739         mutex_unlock(&oom_lock);
1740         return ret;
1741 }
1742
1743 static int mem_cgroup_soft_reclaim(struct mem_cgroup *root_memcg,
1744                                    pg_data_t *pgdat,
1745                                    gfp_t gfp_mask,
1746                                    unsigned long *total_scanned)
1747 {
1748         struct mem_cgroup *victim = NULL;
1749         int total = 0;
1750         int loop = 0;
1751         unsigned long excess;
1752         unsigned long nr_scanned;
1753         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1754                 .pgdat = pgdat,
1755         };
1756
1757         excess = soft_limit_excess(root_memcg);
1758
1759         while (1) {
1760                 victim = mem_cgroup_iter(root_memcg, victim, &reclaim);
1761                 if (!victim) {
1762                         loop++;
1763                         if (loop >= 2) {
1764                                 /*
1765                                  * If we have not been able to reclaim
1766                                  * anything, it might because there are
1767                                  * no reclaimable pages under this hierarchy
1768                                  */
1769                                 if (!total)
1770                                         break;
1771                                 /*
1772                                  * We want to do more targeted reclaim.
1773                                  * excess >> 2 is not to excessive so as to
1774                                  * reclaim too much, nor too less that we keep
1775                                  * coming back to reclaim from this cgroup
1776                                  */
1777                                 if (total >= (excess >> 2) ||
1778                                         (loop > MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS))
1779                                         break;
1780                         }
1781                         continue;
1782                 }
1783                 total += mem_cgroup_shrink_node(victim, gfp_mask, false,
1784                                         pgdat, &nr_scanned);
1785                 *total_scanned += nr_scanned;
1786                 if (!soft_limit_excess(root_memcg))
1787                         break;
1788         }
1789         mem_cgroup_iter_break(root_memcg, victim);
1790         return total;
1791 }
1792
1793 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1794 static struct lockdep_map memcg_oom_lock_dep_map = {
1795         .name = "memcg_oom_lock",
1796 };
1797 #endif
1798
1799 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_oom_lock);
1800
1801 /*
1802  * Check OOM-Killer is already running under our hierarchy.
1803  * If someone is running, return false.
1804  */
1805 static bool mem_cgroup_oom_trylock(struct mem_cgroup *memcg)
1806 {
1807         struct mem_cgroup *iter, *failed = NULL;
1808
1809         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1810
1811         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1812                 if (iter->oom_lock) {
1813                         /*
1814                          * this subtree of our hierarchy is already locked
1815                          * so we cannot give a lock.
1816                          */
1817                         failed = iter;
1818                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1819                         break;
1820                 } else
1821                         iter->oom_lock = true;
1822         }
1823
1824         if (failed) {
1825                 /*
1826                  * OK, we failed to lock the whole subtree so we have
1827                  * to clean up what we set up to the failing subtree
1828                  */
1829                 for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1830                         if (iter == failed) {
1831                                 mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1832                                 break;
1833                         }
1834                         iter->oom_lock = false;
1835                 }
1836         } else
1837                 mutex_acquire(&memcg_oom_lock_dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1838
1839         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1840
1841         return !failed;
1842 }
1843
1844 static void mem_cgroup_oom_unlock(struct mem_cgroup *memcg)
1845 {
1846         struct mem_cgroup *iter;
1847
1848         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1849         mutex_release(&memcg_oom_lock_dep_map, _RET_IP_);
1850         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1851                 iter->oom_lock = false;
1852         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1853 }
1854
1855 static void mem_cgroup_mark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1856 {
1857         struct mem_cgroup *iter;
1858
1859         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1860         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1861                 iter->under_oom++;
1862         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1863 }
1864
1865 static void mem_cgroup_unmark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1866 {
1867         struct mem_cgroup *iter;
1868
1869         /*
1870          * Be careful about under_oom underflows becase a child memcg
1871          * could have been added after mem_cgroup_mark_under_oom.
1872          */
1873         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1874         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1875                 if (iter->under_oom > 0)
1876                         iter->under_oom--;
1877         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1878 }
1879
1880 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_oom_waitq);
1881
1882 struct oom_wait_info {
1883         struct mem_cgroup *memcg;
1884         wait_queue_entry_t      wait;
1885 };
1886
1887 static int memcg_oom_wake_function(wait_queue_entry_t *wait,
1888         unsigned mode, int sync, void *arg)
1889 {
1890         struct mem_cgroup *wake_memcg = (struct mem_cgroup *)arg;
1891         struct mem_cgroup *oom_wait_memcg;
1892         struct oom_wait_info *oom_wait_info;
1893
1894         oom_wait_info = container_of(wait, struct oom_wait_info, wait);
1895         oom_wait_memcg = oom_wait_info->memcg;
1896
1897         if (!mem_cgroup_is_descendant(wake_memcg, oom_wait_memcg) &&
1898             !mem_cgroup_is_descendant(oom_wait_memcg, wake_memcg))
1899                 return 0;
1900         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, arg);
1901 }
1902
1903 static void memcg_oom_recover(struct mem_cgroup *memcg)
1904 {
1905         /*
1906          * For the following lockless ->under_oom test, the only required
1907          * guarantee is that it must see the state asserted by an OOM when
1908          * this function is called as a result of userland actions
1909          * triggered by the notification of the OOM.  This is trivially
1910          * achieved by invoking mem_cgroup_mark_under_oom() before
1911          * triggering notification.
1912          */
1913         if (memcg && memcg->under_oom)
1914                 __wake_up(&memcg_oom_waitq, TASK_NORMAL, 0, memcg);
1915 }
1916
1917 enum oom_status {
1918         OOM_SUCCESS,
1919         OOM_FAILED,
1920         OOM_ASYNC,
1921         OOM_SKIPPED
1922 };
1923
1924 static enum oom_status mem_cgroup_oom(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t mask, int order)
1925 {
1926         enum oom_status ret;
1927         bool locked;
1928
1929         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1930                 return OOM_SKIPPED;
1931
1932         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
1933
1934         /*
1935          * We are in the middle of the charge context here, so we
1936          * don't want to block when potentially sitting on a callstack
1937          * that holds all kinds of filesystem and mm locks.
1938          *
1939          * cgroup1 allows disabling the OOM killer and waiting for outside
1940          * handling until the charge can succeed; remember the context and put
1941          * the task to sleep at the end of the page fault when all locks are
1942          * released.
1943          *
1944          * On the other hand, in-kernel OOM killer allows for an async victim
1945          * memory reclaim (oom_reaper) and that means that we are not solely
1946          * relying on the oom victim to make a forward progress and we can
1947          * invoke the oom killer here.
1948          *
1949          * Please note that mem_cgroup_out_of_memory might fail to find a
1950          * victim and then we have to bail out from the charge path.
1951          */
1952         if (memcg->oom_kill_disable) {
1953                 if (!current->in_user_fault)
1954                         return OOM_SKIPPED;
1955                 css_get(&memcg->css);
1956                 current->memcg_in_oom = memcg;
1957                 current->memcg_oom_gfp_mask = mask;
1958                 current->memcg_oom_order = order;
1959
1960                 return OOM_ASYNC;
1961         }
1962
1963         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
1964
1965         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
1966
1967         if (locked)
1968                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
1969
1970         mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1971         if (mem_cgroup_out_of_memory(memcg, mask, order))
1972                 ret = OOM_SUCCESS;
1973         else
1974                 ret = OOM_FAILED;
1975
1976         if (locked)
1977                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
1978
1979         return ret;
1980 }
1981
1982 /**
1983  * mem_cgroup_oom_synchronize - complete memcg OOM handling
1984  * @handle: actually kill/wait or just clean up the OOM state
1985  *
1986  * This has to be called at the end of a page fault if the memcg OOM
1987  * handler was enabled.
1988  *
1989  * Memcg supports userspace OOM handling where failed allocations must
1990  * sleep on a waitqueue until the userspace task resolves the
1991  * situation.  Sleeping directly in the charge context with all kinds
1992  * of locks held is not a good idea, instead we remember an OOM state
1993  * in the task and mem_cgroup_oom_synchronize() has to be called at
1994  * the end of the page fault to complete the OOM handling.
1995  *
1996  * Returns %true if an ongoing memcg OOM situation was detected and
1997  * completed, %false otherwise.
1998  */
1999 bool mem_cgroup_oom_synchronize(bool handle)
2000 {
2001         struct mem_cgroup *memcg = current->memcg_in_oom;
2002         struct oom_wait_info owait;
2003         bool locked;
2004
2005         /* OOM is global, do not handle */
2006         if (!memcg)
2007                 return false;
2008
2009         if (!handle)
2010                 goto cleanup;
2011
2012         owait.memcg = memcg;
2013         owait.wait.flags = 0;
2014         owait.wait.func = memcg_oom_wake_function;
2015         owait.wait.private = current;
2016         INIT_LIST_HEAD(&owait.wait.entry);
2017
2018         prepare_to_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait, TASK_KILLABLE);
2019         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
2020
2021         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
2022
2023         if (locked)
2024                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
2025
2026         if (locked && !memcg->oom_kill_disable) {
2027                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2028                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2029                 mem_cgroup_out_of_memory(memcg, current->memcg_oom_gfp_mask,
2030                                          current->memcg_oom_order);
2031         } else {
2032                 schedule();
2033                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2034                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2035         }
2036
2037         if (locked) {
2038                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
2039                 /*
2040                  * There is no guarantee that an OOM-lock contender
2041                  * sees the wakeups triggered by the OOM kill
2042                  * uncharges.  Wake any sleepers explicitely.
2043                  */
2044                 memcg_oom_recover(memcg);
2045         }
2046 cleanup:
2047         current->memcg_in_oom = NULL;
2048         css_put(&memcg->css);
2049         return true;
2050 }
2051
2052 /**
2053  * mem_cgroup_get_oom_group - get a memory cgroup to clean up after OOM
2054  * @victim: task to be killed by the OOM killer
2055  * @oom_domain: memcg in case of memcg OOM, NULL in case of system-wide OOM
2056  *
2057  * Returns a pointer to a memory cgroup, which has to be cleaned up
2058  * by killing all belonging OOM-killable tasks.
2059  *
2060  * Caller has to call mem_cgroup_put() on the returned non-NULL memcg.
2061  */
2062 struct mem_cgroup *mem_cgroup_get_oom_group(struct task_struct *victim,
2063                                             struct mem_cgroup *oom_domain)
2064 {
2065         struct mem_cgroup *oom_group = NULL;
2066         struct mem_cgroup *memcg;
2067
2068         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
2069                 return NULL;
2070
2071         if (!oom_domain)
2072                 oom_domain = root_mem_cgroup;
2073
2074         rcu_read_lock();
2075
2076         memcg = mem_cgroup_from_task(victim);
2077         if (memcg == root_mem_cgroup)
2078                 goto out;
2079
2080         /*
2081          * If the victim task has been asynchronously moved to a different
2082          * memory cgroup, we might end up killing tasks outside oom_domain.
2083          * In this case it's better to ignore memory.group.oom.
2084          */
2085         if (unlikely(!mem_cgroup_is_descendant(memcg, oom_domain)))
2086                 goto out;
2087
2088         /*
2089          * Traverse the memory cgroup hierarchy from the victim task's
2090          * cgroup up to the OOMing cgroup (or root) to find the
2091          * highest-level memory cgroup with oom.group set.
2092          */
2093         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2094                 if (memcg->oom_group)
2095                         oom_group = memcg;
2096
2097                 if (memcg == oom_domain)
2098                         break;
2099         }
2100
2101         if (oom_group)
2102                 css_get(&oom_group->css);
2103 out:
2104         rcu_read_unlock();
2105
2106         return oom_group;
2107 }
2108
2109 void mem_cgroup_print_oom_group(struct mem_cgroup *memcg)
2110 {
2111         pr_info("Tasks in ");
2112         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
2113         pr_cont(" are going to be killed due to memory.oom.group set\n");
2114 }
2115
2116 /**
2117  * lock_page_memcg - lock a page->mem_cgroup binding
2118  * @page: the page
2119  *
2120  * This function protects unlocked LRU pages from being moved to
2121  * another cgroup.
2122  *
2123  * It ensures lifetime of the returned memcg. Caller is responsible
2124  * for the lifetime of the page; __unlock_page_memcg() is available
2125  * when @page might get freed inside the locked section.
2126  */
2127 struct mem_cgroup *lock_page_memcg(struct page *page)
2128 {
2129         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
2130         struct mem_cgroup *memcg;
2131         unsigned long flags;
2132
2133         /*
2134          * The RCU lock is held throughout the transaction.  The fast
2135          * path can get away without acquiring the memcg->move_lock
2136          * because page moving starts with an RCU grace period.
2137          *
2138          * The RCU lock also protects the memcg from being freed when
2139          * the page state that is going to change is the only thing
2140          * preventing the page itself from being freed. E.g. writeback
2141          * doesn't hold a page reference and relies on PG_writeback to
2142          * keep off truncation, migration and so forth.
2143          */
2144         rcu_read_lock();
2145
2146         if (mem_cgroup_disabled())
2147                 return NULL;
2148 again:
2149         memcg = head->mem_cgroup;
2150         if (unlikely(!memcg))
2151                 return NULL;
2152
2153         if (atomic_read(&memcg->moving_account) <= 0)
2154                 return memcg;
2155
2156         spin_lock_irqsave(&memcg->move_lock, flags);
2157         if (memcg != head->mem_cgroup) {
2158                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2159                 goto again;
2160         }
2161
2162         /*
2163          * When charge migration first begins, we can have locked and
2164          * unlocked page stat updates happening concurrently.  Track
2165          * the task who has the lock for unlock_page_memcg().
2166          */
2167         memcg->move_lock_task = current;
2168         memcg->move_lock_flags = flags;
2169
2170         return memcg;
2171 }
2172 EXPORT_SYMBOL(lock_page_memcg);
2173
2174 /**
2175  * __unlock_page_memcg - unlock and unpin a memcg
2176  * @memcg: the memcg
2177  *
2178  * Unlock and unpin a memcg returned by lock_page_memcg().
2179  */
2180 void __unlock_page_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
2181 {
2182         if (memcg && memcg->move_lock_task == current) {
2183                 unsigned long flags = memcg->move_lock_flags;
2184
2185                 memcg->move_lock_task = NULL;
2186                 memcg->move_lock_flags = 0;
2187
2188                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2189         }
2190
2191         rcu_read_unlock();
2192 }
2193
2194 /**
2195  * unlock_page_memcg - unlock a page->mem_cgroup binding
2196  * @page: the page
2197  */
2198 void unlock_page_memcg(struct page *page)
2199 {
2200         struct page *head = compound_head(page);
2201
2202         __unlock_page_memcg(head->mem_cgroup);
2203 }
2204 EXPORT_SYMBOL(unlock_page_memcg);
2205
2206 struct memcg_stock_pcp {
2207         struct mem_cgroup *cached; /* this never be root cgroup */
2208         unsigned int nr_pages;
2209
2210 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2211         struct obj_cgroup *cached_objcg;
2212         unsigned int nr_bytes;
2213 #endif
2214
2215         struct work_struct work;
2216         unsigned long flags;
2217 #define FLUSHING_CACHED_CHARGE  0
2218 };
2219 static DEFINE_PER_CPU(struct memcg_stock_pcp, memcg_stock);
2220 static DEFINE_MUTEX(percpu_charge_mutex);
2221
2222 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2223 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock);
2224 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2225                                      struct mem_cgroup *root_memcg);
2226
2227 #else
2228 static inline void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2229 {
2230 }
2231 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2232                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
2233 {
2234         return false;
2235 }
2236 #endif
2237
2238 /**
2239  * consume_stock: Try to consume stocked charge on this cpu.
2240  * @memcg: memcg to consume from.
2241  * @nr_pages: how many pages to charge.
2242  *
2243  * The charges will only happen if @memcg matches the current cpu's memcg
2244  * stock, and at least @nr_pages are available in that stock.  Failure to
2245  * service an allocation will refill the stock.
2246  *
2247  * returns true if successful, false otherwise.
2248  */
2249 static bool consume_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2250 {
2251         struct memcg_stock_pcp *stock;
2252         unsigned long flags;
2253         bool ret = false;
2254
2255         if (nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2256                 return ret;
2257
2258         local_irq_save(flags);
2259
2260         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2261         if (memcg == stock->cached && stock->nr_pages >= nr_pages) {
2262                 stock->nr_pages -= nr_pages;
2263                 ret = true;
2264         }
2265
2266         local_irq_restore(flags);
2267
2268         return ret;
2269 }
2270
2271 /*
2272  * Returns stocks cached in percpu and reset cached information.
2273  */
2274 static void drain_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2275 {
2276         struct mem_cgroup *old = stock->cached;
2277
2278         if (!old)
2279                 return;
2280
2281         if (stock->nr_pages) {
2282                 page_counter_uncharge(&old->memory, stock->nr_pages);
2283                 if (do_memsw_account())
2284                         page_counter_uncharge(&old->memsw, stock->nr_pages);
2285                 stock->nr_pages = 0;
2286         }
2287
2288         css_put(&old->css);
2289         stock->cached = NULL;
2290 }
2291
2292 static void drain_local_stock(struct work_struct *dummy)
2293 {
2294         struct memcg_stock_pcp *stock;
2295         unsigned long flags;
2296
2297         /*
2298          * The only protection from memory hotplug vs. drain_stock races is
2299          * that we always operate on local CPU stock here with IRQ disabled
2300          */
2301         local_irq_save(flags);
2302
2303         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2304         drain_obj_stock(stock);
2305         drain_stock(stock);
2306         clear_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags);
2307
2308         local_irq_restore(flags);
2309 }
2310
2311 /*
2312  * Cache charges(val) to local per_cpu area.
2313  * This will be consumed by consume_stock() function, later.
2314  */
2315 static void refill_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2316 {
2317         struct memcg_stock_pcp *stock;
2318         unsigned long flags;
2319
2320         local_irq_save(flags);
2321
2322         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2323         if (stock->cached != memcg) { /* reset if necessary */
2324                 drain_stock(stock);
2325                 css_get(&memcg->css);
2326                 stock->cached = memcg;
2327         }
2328         stock->nr_pages += nr_pages;
2329
2330         if (stock->nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2331                 drain_stock(stock);
2332
2333         local_irq_restore(flags);
2334 }
2335
2336 /*
2337  * Drains all per-CPU charge caches for given root_memcg resp. subtree
2338  * of the hierarchy under it.
2339  */
2340 static void drain_all_stock(struct mem_cgroup *root_memcg)
2341 {
2342         int cpu, curcpu;
2343
2344         /* If someone's already draining, avoid adding running more workers. */
2345         if (!mutex_trylock(&percpu_charge_mutex))
2346                 return;
2347         /*
2348          * Notify other cpus that system-wide "drain" is running
2349          * We do not care about races with the cpu hotplug because cpu down
2350          * as well as workers from this path always operate on the local
2351          * per-cpu data. CPU up doesn't touch memcg_stock at all.
2352          */
2353         curcpu = get_cpu();
2354         for_each_online_cpu(cpu) {
2355                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2356                 struct mem_cgroup *memcg;
2357                 bool flush = false;
2358
2359                 rcu_read_lock();
2360                 memcg = stock->cached;
2361                 if (memcg && stock->nr_pages &&
2362                     mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
2363                         flush = true;
2364                 if (obj_stock_flush_required(stock, root_memcg))
2365                         flush = true;
2366                 rcu_read_unlock();
2367
2368                 if (flush &&
2369                     !test_and_set_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags)) {
2370                         if (cpu == curcpu)
2371                                 drain_local_stock(&stock->work);
2372                         else
2373                                 schedule_work_on(cpu, &stock->work);
2374                 }
2375         }
2376         put_cpu();
2377         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2378 }
2379
2380 static int memcg_hotplug_cpu_dead(unsigned int cpu)
2381 {
2382         struct memcg_stock_pcp *stock;
2383         struct mem_cgroup *memcg, *mi;
2384
2385         stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2386         drain_stock(stock);
2387
2388         for_each_mem_cgroup(memcg) {
2389                 int i;
2390
2391                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++) {
2392                         int nid;
2393                         long x;
2394
2395                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->stat[i], 0);
2396                         if (x)
2397                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2398                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmstats[i]);
2399
2400                         if (i >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
2401                                 continue;
2402
2403                         for_each_node(nid) {
2404                                 struct mem_cgroup_per_node *pn;
2405
2406                                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
2407                                 x = this_cpu_xchg(pn->lruvec_stat_cpu->count[i], 0);
2408                                 if (x)
2409                                         do {
2410                                                 atomic_long_add(x, &pn->lruvec_stat[i]);
2411                                         } while ((pn = parent_nodeinfo(pn, nid)));
2412                         }
2413                 }
2414
2415                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++) {
2416                         long x;
2417
2418                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->events[i], 0);
2419                         if (x)
2420                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2421                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmevents[i]);
2422                 }
2423         }
2424
2425         return 0;
2426 }
2427
2428 static unsigned long reclaim_high(struct mem_cgroup *memcg,
2429                                   unsigned int nr_pages,
2430                                   gfp_t gfp_mask)
2431 {
2432         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2433
2434         do {
2435                 unsigned long pflags;
2436
2437                 if (page_counter_read(&memcg->memory) <=
2438                     READ_ONCE(memcg->memory.high))
2439                         continue;
2440
2441                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_HIGH);
2442
2443                 psi_memstall_enter(&pflags);
2444                 nr_reclaimed += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages,
2445                                                              gfp_mask, true);
2446                 psi_memstall_leave(&pflags);
2447         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2448                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2449
2450         return nr_reclaimed;
2451 }
2452
2453 static void high_work_func(struct work_struct *work)
2454 {
2455         struct mem_cgroup *memcg;
2456
2457         memcg = container_of(work, struct mem_cgroup, high_work);
2458         reclaim_high(memcg, MEMCG_CHARGE_BATCH, GFP_KERNEL);
2459 }
2460
2461 /*
2462  * Clamp the maximum sleep time per allocation batch to 2 seconds. This is
2463  * enough to still cause a significant slowdown in most cases, while still
2464  * allowing diagnostics and tracing to proceed without becoming stuck.
2465  */
2466 #define MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES (2UL*HZ)
2467
2468 /*
2469  * When calculating the delay, we use these either side of the exponentiation to
2470  * maintain precision and scale to a reasonable number of jiffies (see the table
2471  * below.
2472  *
2473  * - MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT: Extra precision bits while translating the
2474  *   overage ratio to a delay.
2475  * - MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT: The number of bits to scale down the
2476  *   proposed penalty in order to reduce to a reasonable number of jiffies, and
2477  *   to produce a reasonable delay curve.
2478  *
2479  * MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT just happens to be a number that produces a
2480  * reasonable delay curve compared to precision-adjusted overage, not
2481  * penalising heavily at first, but still making sure that growth beyond the
2482  * limit penalises misbehaviour cgroups by slowing them down exponentially. For
2483  * example, with a high of 100 megabytes:
2484  *
2485  *  +-------+------------------------+
2486  *  | usage | time to allocate in ms |
2487  *  +-------+------------------------+
2488  *  | 100M  |                      0 |
2489  *  | 101M  |                      6 |
2490  *  | 102M  |                     25 |
2491  *  | 103M  |                     57 |
2492  *  | 104M  |                    102 |
2493  *  | 105M  |                    159 |
2494  *  | 106M  |                    230 |
2495  *  | 107M  |                    313 |
2496  *  | 108M  |                    409 |
2497  *  | 109M  |                    518 |
2498  *  | 110M  |                    639 |
2499  *  | 111M  |                    774 |
2500  *  | 112M  |                    921 |
2501  *  | 113M  |                   1081 |
2502  *  | 114M  |                   1254 |
2503  *  | 115M  |                   1439 |
2504  *  | 116M  |                   1638 |
2505  *  | 117M  |                   1849 |
2506  *  | 118M  |                   2000 |
2507  *  | 119M  |                   2000 |
2508  *  | 120M  |                   2000 |
2509  *  +-------+------------------------+
2510  */
2511  #define MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT 20
2512  #define MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT 14
2513
2514 static u64 calculate_overage(unsigned long usage, unsigned long high)
2515 {
2516         u64 overage;
2517
2518         if (usage <= high)
2519                 return 0;
2520
2521         /*
2522          * Prevent division by 0 in overage calculation by acting as if
2523          * it was a threshold of 1 page
2524          */
2525         high = max(high, 1UL);
2526
2527         overage = usage - high;
2528         overage <<= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2529         return div64_u64(overage, high);
2530 }
2531
2532 static u64 mem_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->memory),
2538                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
2539                 max_overage = max(overage, max_overage);
2540         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2541                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2542
2543         return max_overage;
2544 }
2545
2546 static u64 swap_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2547 {
2548         u64 overage, max_overage = 0;
2549
2550         do {
2551                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->swap),
2552                                             READ_ONCE(memcg->swap.high));
2553                 if (overage)
2554                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_HIGH);
2555                 max_overage = max(overage, max_overage);
2556         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2557                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2558
2559         return max_overage;
2560 }
2561
2562 /*
2563  * Get the number of jiffies that we should penalise a mischievous cgroup which
2564  * is exceeding its memory.high by checking both it and its ancestors.
2565  */
2566 static unsigned long calculate_high_delay(struct mem_cgroup *memcg,
2567                                           unsigned int nr_pages,
2568                                           u64 max_overage)
2569 {
2570         unsigned long penalty_jiffies;
2571
2572         if (!max_overage)
2573                 return 0;
2574
2575         /*
2576          * We use overage compared to memory.high to calculate the number of
2577          * jiffies to sleep (penalty_jiffies). Ideally this value should be
2578          * fairly lenient on small overages, and increasingly harsh when the
2579          * memcg in question makes it clear that it has no intention of stopping
2580          * its crazy behaviour, so we exponentially increase the delay based on
2581          * overage amount.
2582          */
2583         penalty_jiffies = max_overage * max_overage * HZ;
2584         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2585         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT;
2586
2587         /*
2588          * Factor in the task's own contribution to the overage, such that four
2589          * N-sized allocations are throttled approximately the same as one
2590          * 4N-sized allocation.
2591          *
2592          * MEMCG_CHARGE_BATCH pages is nominal, so work out how much smaller or
2593          * larger the current charge patch is than that.
2594          */
2595         return penalty_jiffies * nr_pages / MEMCG_CHARGE_BATCH;
2596 }
2597
2598 /*
2599  * Scheduled by try_charge() to be executed from the userland return path
2600  * and reclaims memory over the high limit.
2601  */
2602 void mem_cgroup_handle_over_high(void)
2603 {
2604         unsigned long penalty_jiffies;
2605         unsigned long pflags;
2606         unsigned long nr_reclaimed;
2607         unsigned int nr_pages = current->memcg_nr_pages_over_high;
2608         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2609         struct mem_cgroup *memcg;
2610         bool in_retry = false;
2611
2612         if (likely(!nr_pages))
2613                 return;
2614
2615         memcg = get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
2616         current->memcg_nr_pages_over_high = 0;
2617
2618 retry_reclaim:
2619         /*
2620          * The allocating task should reclaim at least the batch size, but for
2621          * subsequent retries we only want to do what's necessary to prevent oom
2622          * or breaching resource isolation.
2623          *
2624          * This is distinct from memory.max or page allocator behaviour because
2625          * memory.high is currently batched, whereas memory.max and the page
2626          * allocator run every time an allocation is made.
2627          */
2628         nr_reclaimed = reclaim_high(memcg,
2629                                     in_retry ? SWAP_CLUSTER_MAX : nr_pages,
2630                                     GFP_KERNEL);
2631
2632         /*
2633          * memory.high is breached and reclaim is unable to keep up. Throttle
2634          * allocators proactively to slow down excessive growth.
2635          */
2636         penalty_jiffies = calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2637                                                mem_find_max_overage(memcg));
2638
2639         penalty_jiffies += calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2640                                                 swap_find_max_overage(memcg));
2641
2642         /*
2643          * Clamp the max delay per usermode return so as to still keep the
2644          * application moving forwards and also permit diagnostics, albeit
2645          * extremely slowly.
2646          */
2647         penalty_jiffies = min(penalty_jiffies, MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES);
2648
2649         /*
2650          * Don't sleep if the amount of jiffies this memcg owes us is so low
2651          * that it's not even worth doing, in an attempt to be nice to those who
2652          * go only a small amount over their memory.high value and maybe haven't
2653          * been aggressively reclaimed enough yet.
2654          */
2655         if (penalty_jiffies <= HZ / 100)
2656                 goto out;
2657
2658         /*
2659          * If reclaim is making forward progress but we're still over
2660          * memory.high, we want to encourage that rather than doing allocator
2661          * throttling.
2662          */
2663         if (nr_reclaimed || nr_retries--) {
2664                 in_retry = true;
2665                 goto retry_reclaim;
2666         }
2667
2668         /*
2669          * If we exit early, we're guaranteed to die (since
2670          * schedule_timeout_killable sets TASK_KILLABLE). This means we don't
2671          * need to account for any ill-begotten jiffies to pay them off later.
2672          */
2673         psi_memstall_enter(&pflags);
2674         schedule_timeout_killable(penalty_jiffies);
2675         psi_memstall_leave(&pflags);
2676
2677 out:
2678         css_put(&memcg->css);
2679 }
2680
2681 static int try_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2682                       unsigned int nr_pages)
2683 {
2684         unsigned int batch = max(MEMCG_CHARGE_BATCH, nr_pages);
2685         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2686         struct mem_cgroup *mem_over_limit;
2687         struct page_counter *counter;
2688         enum oom_status oom_status;
2689         unsigned long nr_reclaimed;
2690         bool may_swap = true;
2691         bool drained = false;
2692         unsigned long pflags;
2693
2694         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2695                 return 0;
2696 retry:
2697         if (consume_stock(memcg, nr_pages))
2698                 return 0;
2699
2700         if (!do_memsw_account() ||
2701             page_counter_try_charge(&memcg->memsw, batch, &counter)) {
2702                 if (page_counter_try_charge(&memcg->memory, batch, &counter))
2703                         goto done_restock;
2704                 if (do_memsw_account())
2705                         page_counter_uncharge(&memcg->memsw, batch);
2706                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memory);
2707         } else {
2708                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memsw);
2709                 may_swap = false;
2710         }
2711
2712         if (batch > nr_pages) {
2713                 batch = nr_pages;
2714                 goto retry;
2715         }
2716
2717         /*
2718          * Memcg doesn't have a dedicated reserve for atomic
2719          * allocations. But like the global atomic pool, we need to
2720          * put the burden of reclaim on regular allocation requests
2721          * and let these go through as privileged allocations.
2722          */
2723         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC)
2724                 goto force;
2725
2726         /*
2727          * Unlike in global OOM situations, memcg is not in a physical
2728          * memory shortage.  Allow dying and OOM-killed tasks to
2729          * bypass the last charges so that they can exit quickly and
2730          * free their memory.
2731          */
2732         if (unlikely(should_force_charge()))
2733                 goto force;
2734
2735         /*
2736          * Prevent unbounded recursion when reclaim operations need to
2737          * allocate memory. This might exceed the limits temporarily,
2738          * but we prefer facilitating memory reclaim and getting back
2739          * under the limit over triggering OOM kills in these cases.
2740          */
2741         if (unlikely(current->flags & PF_MEMALLOC))
2742                 goto force;
2743
2744         if (unlikely(task_in_memcg_oom(current)))
2745                 goto nomem;
2746
2747         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2748                 goto nomem;
2749
2750         memcg_memory_event(mem_over_limit, MEMCG_MAX);
2751
2752         psi_memstall_enter(&pflags);
2753         nr_reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem_over_limit, nr_pages,
2754                                                     gfp_mask, may_swap);
2755         psi_memstall_leave(&pflags);
2756
2757         if (mem_cgroup_margin(mem_over_limit) >= nr_pages)
2758                 goto retry;
2759
2760         if (!drained) {
2761                 drain_all_stock(mem_over_limit);
2762                 drained = true;
2763                 goto retry;
2764         }
2765
2766         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2767                 goto nomem;
2768         /*
2769          * Even though the limit is exceeded at this point, reclaim
2770          * may have been able to free some pages.  Retry the charge
2771          * before killing the task.
2772          *
2773          * Only for regular pages, though: huge pages are rather
2774          * unlikely to succeed so close to the limit, and we fall back
2775          * to regular pages anyway in case of failure.
2776          */
2777         if (nr_reclaimed && nr_pages <= (1 << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER))
2778                 goto retry;
2779         /*
2780          * At task move, charge accounts can be doubly counted. So, it's
2781          * better to wait until the end of task_move if something is going on.
2782          */
2783         if (mem_cgroup_wait_acct_move(mem_over_limit))
2784                 goto retry;
2785
2786         if (nr_retries--)
2787                 goto retry;
2788
2789         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
2790                 goto nomem;
2791
2792         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2793                 goto force;
2794
2795         if (fatal_signal_pending(current))
2796                 goto force;
2797
2798         /*
2799          * keep retrying as long as the memcg oom killer is able to make
2800          * a forward progress or bypass the charge if the oom killer
2801          * couldn't make any progress.
2802          */
2803         oom_status = mem_cgroup_oom(mem_over_limit, gfp_mask,
2804                        get_order(nr_pages * PAGE_SIZE));
2805         switch (oom_status) {
2806         case OOM_SUCCESS:
2807                 nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2808                 goto retry;
2809         case OOM_FAILED:
2810                 goto force;
2811         default:
2812                 goto nomem;
2813         }
2814 nomem:
2815         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2816                 return -ENOMEM;
2817 force:
2818         /*
2819          * The allocation either can't fail or will lead to more memory
2820          * being freed very soon.  Allow memory usage go over the limit
2821          * temporarily by force charging it.
2822          */
2823         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
2824         if (do_memsw_account())
2825                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
2826
2827         return 0;
2828
2829 done_restock:
2830         if (batch > nr_pages)
2831                 refill_stock(memcg, batch - nr_pages);
2832
2833         /*
2834          * If the hierarchy is above the normal consumption range, schedule
2835          * reclaim on returning to userland.  We can perform reclaim here
2836          * if __GFP_RECLAIM but let's always punt for simplicity and so that
2837          * GFP_KERNEL can consistently be used during reclaim.  @memcg is
2838          * not recorded as it most likely matches current's and won't
2839          * change in the meantime.  As high limit is checked again before
2840          * reclaim, the cost of mismatch is negligible.
2841          */
2842         do {
2843                 bool mem_high, swap_high;
2844
2845                 mem_high = page_counter_read(&memcg->memory) >
2846                         READ_ONCE(memcg->memory.high);
2847                 swap_high = page_counter_read(&memcg->swap) >
2848                         READ_ONCE(memcg->swap.high);
2849
2850                 /* Don't bother a random interrupted task */
2851                 if (in_interrupt()) {
2852                         if (mem_high) {
2853                                 schedule_work(&memcg->high_work);
2854                                 break;
2855                         }
2856                         continue;
2857                 }
2858
2859                 if (mem_high || swap_high) {
2860                         /*
2861                          * The allocating tasks in this cgroup will need to do
2862                          * reclaim or be throttled to prevent further growth
2863                          * of the memory or swap footprints.
2864                          *
2865                          * Target some best-effort fairness between the tasks,
2866                          * and distribute reclaim work and delay penalties
2867                          * based on how much each task is actually allocating.
2868                          */
2869                         current->memcg_nr_pages_over_high += batch;
2870                         set_notify_resume(current);
2871                         break;
2872                 }
2873         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
2874
2875         return 0;
2876 }
2877
2878 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) || defined(CONFIG_MMU)
2879 static void cancel_charge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2880 {
2881         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2882                 return;
2883
2884         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
2885         if (do_memsw_account())
2886                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
2887 }
2888 #endif
2889
2890 static void commit_charge(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
2891 {
2892         VM_BUG_ON_PAGE(page->mem_cgroup, page);
2893         /*
2894          * Any of the following ensures page->mem_cgroup stability:
2895          *
2896          * - the page lock
2897          * - LRU isolation
2898          * - lock_page_memcg()
2899          * - exclusive reference
2900          */
2901         page->mem_cgroup = memcg;
2902 }
2903
2904 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2905 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
2906                                  gfp_t gfp)
2907 {
2908         unsigned int objects = objs_per_slab_page(s, page);
2909         void *vec;
2910
2911         vec = kcalloc_node(objects, sizeof(struct obj_cgroup *), gfp,
2912                            page_to_nid(page));
2913         if (!vec)
2914                 return -ENOMEM;
2915
2916         if (cmpxchg(&page->obj_cgroups, NULL,
2917                     (struct obj_cgroup **) ((unsigned long)vec | 0x1UL)))
2918                 kfree(vec);
2919         else
2920                 kmemleak_not_leak(vec);
2921
2922         return 0;
2923 }
2924
2925 /*
2926  * Returns a pointer to the memory cgroup to which the kernel object is charged.
2927  *
2928  * The caller must ensure the memcg lifetime, e.g. by taking rcu_read_lock(),
2929  * cgroup_mutex, etc.
2930  */
2931 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_obj(void *p)
2932 {
2933         struct page *page;
2934
2935         if (mem_cgroup_disabled())
2936                 return NULL;
2937
2938         page = virt_to_head_page(p);
2939
2940         /*
2941          * If page->mem_cgroup is set, it's either a simple mem_cgroup pointer
2942          * or a pointer to obj_cgroup vector. In the latter case the lowest
2943          * bit of the pointer is set.
2944          * The page->mem_cgroup pointer can be asynchronously changed
2945          * from NULL to (obj_cgroup_vec | 0x1UL), but can't be changed
2946          * from a valid memcg pointer to objcg vector or back.
2947          */
2948         if (!page->mem_cgroup)
2949                 return NULL;
2950
2951         /*
2952          * Slab objects are accounted individually, not per-page.
2953          * Memcg membership data for each individual object is saved in
2954          * the page->obj_cgroups.
2955          */
2956         if (page_has_obj_cgroups(page)) {
2957                 struct obj_cgroup *objcg;
2958                 unsigned int off;
2959
2960                 off = obj_to_index(page->slab_cache, page, p);
2961                 objcg = page_obj_cgroups(page)[off];
2962                 if (objcg)
2963                         return obj_cgroup_memcg(objcg);
2964
2965                 return NULL;
2966         }
2967
2968         /* All other pages use page->mem_cgroup */
2969         return page->mem_cgroup;
2970 }
2971
2972 __always_inline struct obj_cgroup *get_obj_cgroup_from_current(void)
2973 {
2974         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
2975         struct mem_cgroup *memcg;
2976
2977         if (memcg_kmem_bypass())
2978                 return NULL;
2979
2980         rcu_read_lock();
2981         if (unlikely(active_memcg()))
2982                 memcg = active_memcg();
2983         else
2984                 memcg = mem_cgroup_from_task(current);
2985
2986         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2987                 objcg = rcu_dereference(memcg->objcg);
2988                 if (objcg && obj_cgroup_tryget(objcg))
2989                         break;
2990         }
2991         rcu_read_unlock();
2992
2993         return objcg;
2994 }
2995
2996 static int memcg_alloc_cache_id(void)
2997 {
2998         int id, size;
2999         int err;
3000
3001         id = ida_simple_get(&memcg_cache_ida,
3002                             0, MEMCG_CACHES_MAX_SIZE, GFP_KERNEL);
3003         if (id < 0)
3004                 return id;
3005
3006         if (id < memcg_nr_cache_ids)
3007                 return id;
3008
3009         /*
3010          * There's no space for the new id in memcg_caches arrays,
3011          * so we have to grow them.
3012          */
3013         down_write(&memcg_cache_ids_sem);
3014
3015         size = 2 * (id + 1);
3016         if (size < MEMCG_CACHES_MIN_SIZE)
3017                 size = MEMCG_CACHES_MIN_SIZE;
3018         else if (size > MEMCG_CACHES_MAX_SIZE)
3019                 size = MEMCG_CACHES_MAX_SIZE;
3020
3021         err = memcg_update_all_list_lrus(size);
3022         if (!err)
3023                 memcg_nr_cache_ids = size;
3024
3025         up_write(&memcg_cache_ids_sem);
3026
3027         if (err) {
3028                 ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3029                 return err;
3030         }
3031         return id;
3032 }
3033
3034 static void memcg_free_cache_id(int id)
3035 {
3036         ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3037 }
3038
3039 /**
3040  * __memcg_kmem_charge: charge a number of kernel pages to a memcg
3041  * @memcg: memory cgroup to charge
3042  * @gfp: reclaim mode
3043  * @nr_pages: number of pages to charge
3044  *
3045  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3046  */
3047 int __memcg_kmem_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp,
3048                         unsigned int nr_pages)
3049 {
3050         struct page_counter *counter;
3051         int ret;
3052
3053         ret = try_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3054         if (ret)
3055                 return ret;
3056
3057         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) &&
3058             !page_counter_try_charge(&memcg->kmem, nr_pages, &counter)) {
3059
3060                 /*
3061                  * Enforce __GFP_NOFAIL allocation because callers are not
3062                  * prepared to see failures and likely do not have any failure
3063                  * handling code.
3064                  */
3065                 if (gfp & __GFP_NOFAIL) {
3066                         page_counter_charge(&memcg->kmem, nr_pages);
3067                         return 0;
3068                 }
3069                 cancel_charge(memcg, nr_pages);
3070                 return -ENOMEM;
3071         }
3072         return 0;
3073 }
3074
3075 /**
3076  * __memcg_kmem_uncharge: uncharge a number of kernel pages from a memcg
3077  * @memcg: memcg to uncharge
3078  * @nr_pages: number of pages to uncharge
3079  */
3080 void __memcg_kmem_uncharge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
3081 {
3082         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
3083                 page_counter_uncharge(&memcg->kmem, nr_pages);
3084
3085         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
3086         if (do_memsw_account())
3087                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
3088 }
3089
3090 /**
3091  * __memcg_kmem_charge_page: charge a kmem page to the current memory cgroup
3092  * @page: page to charge
3093  * @gfp: reclaim mode
3094  * @order: allocation order
3095  *
3096  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3097  */
3098 int __memcg_kmem_charge_page(struct page *page, gfp_t gfp, int order)
3099 {
3100         struct mem_cgroup *memcg;
3101         int ret = 0;
3102
3103         memcg = get_mem_cgroup_from_current();
3104         if (memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3105                 ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, 1 << order);
3106                 if (!ret) {
3107                         page->mem_cgroup = memcg;
3108                         __SetPageKmemcg(page);
3109                         return 0;
3110                 }
3111                 css_put(&memcg->css);
3112         }
3113         return ret;
3114 }
3115
3116 /**
3117  * __memcg_kmem_uncharge_page: uncharge a kmem page
3118  * @page: page to uncharge
3119  * @order: allocation order
3120  */
3121 void __memcg_kmem_uncharge_page(struct page *page, int order)
3122 {
3123         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
3124         unsigned int nr_pages = 1 << order;
3125
3126         if (!memcg)
3127                 return;
3128
3129         VM_BUG_ON_PAGE(mem_cgroup_is_root(memcg), page);
3130         __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
3131         page->mem_cgroup = NULL;
3132         css_put(&memcg->css);
3133
3134         /* slab pages do not have PageKmemcg flag set */
3135         if (PageKmemcg(page))
3136                 __ClearPageKmemcg(page);
3137 }
3138
3139 static bool consume_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3140 {
3141         struct memcg_stock_pcp *stock;
3142         unsigned long flags;
3143         bool ret = false;
3144
3145         local_irq_save(flags);
3146
3147         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3148         if (objcg == stock->cached_objcg && stock->nr_bytes >= nr_bytes) {
3149                 stock->nr_bytes -= nr_bytes;
3150                 ret = true;
3151         }
3152
3153         local_irq_restore(flags);
3154
3155         return ret;
3156 }
3157
3158 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
3159 {
3160         struct obj_cgroup *old = stock->cached_objcg;
3161
3162         if (!old)
3163                 return;
3164
3165         if (stock->nr_bytes) {
3166                 unsigned int nr_pages = stock->nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
3167                 unsigned int nr_bytes = stock->nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1);
3168
3169                 if (nr_pages) {
3170                         rcu_read_lock();
3171                         __memcg_kmem_uncharge(obj_cgroup_memcg(old), nr_pages);
3172                         rcu_read_unlock();
3173                 }
3174
3175                 /*
3176                  * The leftover is flushed to the centralized per-memcg value.
3177                  * On the next attempt to refill obj stock it will be moved
3178                  * to a per-cpu stock (probably, on an other CPU), see
3179                  * refill_obj_stock().
3180                  *
3181                  * How often it's flushed is a trade-off between the memory
3182                  * limit enforcement accuracy and potential CPU contention,
3183                  * so it might be changed in the future.
3184                  */
3185                 atomic_add(nr_bytes, &old->nr_charged_bytes);
3186                 stock->nr_bytes = 0;
3187         }
3188
3189         obj_cgroup_put(old);
3190         stock->cached_objcg = NULL;
3191 }
3192
3193 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
3194                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
3195 {
3196         struct mem_cgroup *memcg;
3197
3198         if (stock->cached_objcg) {
3199                 memcg = obj_cgroup_memcg(stock->cached_objcg);
3200                 if (memcg && mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
3201                         return true;
3202         }
3203
3204         return false;
3205 }
3206
3207 static void refill_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3208 {
3209         struct memcg_stock_pcp *stock;
3210         unsigned long flags;
3211
3212         local_irq_save(flags);
3213
3214         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3215         if (stock->cached_objcg != objcg) { /* reset if necessary */
3216                 drain_obj_stock(stock);
3217                 obj_cgroup_get(objcg);
3218                 stock->cached_objcg = objcg;
3219                 stock->nr_bytes = atomic_xchg(&objcg->nr_charged_bytes, 0);
3220         }
3221         stock->nr_bytes += nr_bytes;
3222
3223         if (stock->nr_bytes > PAGE_SIZE)
3224                 drain_obj_stock(stock);
3225
3226         local_irq_restore(flags);
3227 }
3228
3229 int obj_cgroup_charge(struct obj_cgroup *objcg, gfp_t gfp, size_t size)
3230 {
3231         struct mem_cgroup *memcg;
3232         unsigned int nr_pages, nr_bytes;
3233         int ret;
3234
3235         if (consume_obj_stock(objcg, size))
3236                 return 0;
3237
3238         /*
3239          * In theory, memcg->nr_charged_bytes can have enough
3240          * pre-charged bytes to satisfy the allocation. However,
3241          * flushing memcg->nr_charged_bytes requires two atomic
3242          * operations, and memcg->nr_charged_bytes can't be big,
3243          * so it's better to ignore it and try grab some new pages.
3244          * memcg->nr_charged_bytes will be flushed in
3245          * refill_obj_stock(), called from this function or
3246          * independently later.
3247          */
3248         rcu_read_lock();
3249         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
3250         css_get(&memcg->css);
3251         rcu_read_unlock();
3252
3253         nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3254         nr_bytes = size & (PAGE_SIZE - 1);
3255
3256         if (nr_bytes)
3257                 nr_pages += 1;
3258
3259         ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3260         if (!ret && nr_bytes)
3261                 refill_obj_stock(objcg, PAGE_SIZE - nr_bytes);
3262
3263         css_put(&memcg->css);
3264         return ret;
3265 }
3266
3267 void obj_cgroup_uncharge(struct obj_cgroup *objcg, size_t size)
3268 {
3269         refill_obj_stock(objcg, size);
3270 }
3271
3272 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3273
3274 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3275
3276 /*
3277  * Because tail pages are not marked as "used", set it. We're under
3278  * pgdat->lru_lock and migration entries setup in all page mappings.
3279  */
3280 void mem_cgroup_split_huge_fixup(struct page *head)
3281 {
3282         struct mem_cgroup *memcg = head->mem_cgroup;
3283         int i;
3284
3285         if (mem_cgroup_disabled())
3286                 return;
3287
3288         for (i = 1; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
3289                 css_get(&memcg->css);
3290                 head[i].mem_cgroup = memcg;
3291         }
3292 }
3293 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
3294
3295 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3296 /**
3297  * mem_cgroup_move_swap_account - move swap charge and swap_cgroup's record.
3298  * @entry: swap entry to be moved
3299  * @from:  mem_cgroup which the entry is moved from
3300  * @to:  mem_cgroup which the entry is moved to
3301  *
3302  * It succeeds only when the swap_cgroup's record for this entry is the same
3303  * as the mem_cgroup's id of @from.
3304  *
3305  * Returns 0 on success, -EINVAL on failure.
3306  *
3307  * The caller must have charged to @to, IOW, called page_counter_charge() about
3308  * both res and memsw, and called css_get().
3309  */
3310 static int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3311                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3312 {
3313         unsigned short old_id, new_id;
3314
3315         old_id = mem_cgroup_id(from);
3316         new_id = mem_cgroup_id(to);
3317
3318         if (swap_cgroup_cmpxchg(entry, old_id, new_id) == old_id) {
3319                 mod_memcg_state(from, MEMCG_SWAP, -1);
3320                 mod_memcg_state(to, MEMCG_SWAP, 1);
3321                 return 0;
3322         }
3323         return -EINVAL;
3324 }
3325 #else
3326 static inline int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3327                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3328 {
3329         return -EINVAL;
3330 }
3331 #endif
3332
3333 static DEFINE_MUTEX(memcg_max_mutex);
3334
3335 static int mem_cgroup_resize_max(struct mem_cgroup *memcg,
3336                                  unsigned long max, bool memsw)
3337 {
3338         bool enlarge = false;
3339         bool drained = false;
3340         int ret;
3341         bool limits_invariant;
3342         struct page_counter *counter = memsw ? &memcg->memsw : &memcg->memory;
3343
3344         do {
3345                 if (signal_pending(current)) {
3346                         ret = -EINTR;
3347                         break;
3348                 }
3349
3350                 mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3351                 /*
3352                  * Make sure that the new limit (memsw or memory limit) doesn't
3353                  * break our basic invariant rule memory.max <= memsw.max.
3354                  */
3355                 limits_invariant = memsw ? max >= READ_ONCE(memcg->memory.max) :
3356                                            max <= memcg->memsw.max;
3357                 if (!limits_invariant) {
3358                         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3359                         ret = -EINVAL;
3360                         break;
3361                 }
3362                 if (max > counter->max)
3363                         enlarge = true;
3364                 ret = page_counter_set_max(counter, max);
3365                 mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3366
3367                 if (!ret)
3368                         break;
3369
3370                 if (!drained) {
3371                         drain_all_stock(memcg);
3372                         drained = true;
3373                         continue;
3374                 }
3375
3376                 if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3377                                         GFP_KERNEL, !memsw)) {
3378                         ret = -EBUSY;
3379                         break;
3380                 }
3381         } while (true);
3382
3383         if (!ret && enlarge)
3384                 memcg_oom_recover(memcg);
3385
3386         return ret;
3387 }
3388
3389 unsigned long mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pg_data_t *pgdat, int order,
3390                                             gfp_t gfp_mask,
3391                                             unsigned long *total_scanned)
3392 {
3393         unsigned long nr_reclaimed = 0;
3394         struct mem_cgroup_per_node *mz, *next_mz = NULL;
3395         unsigned long reclaimed;
3396         int loop = 0;
3397         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
3398         unsigned long excess;
3399         unsigned long nr_scanned;
3400
3401         if (order > 0)
3402                 return 0;
3403
3404         mctz = soft_limit_tree_node(pgdat->node_id);
3405
3406         /*
3407          * Do not even bother to check the largest node if the root
3408          * is empty. Do it lockless to prevent lock bouncing. Races
3409          * are acceptable as soft limit is best effort anyway.
3410          */
3411         if (!mctz || RB_EMPTY_ROOT(&mctz->rb_root))
3412                 return 0;
3413
3414         /*
3415          * This loop can run a while, specially if mem_cgroup's continuously
3416          * keep exceeding their soft limit and putting the system under
3417          * pressure
3418          */
3419         do {
3420                 if (next_mz)
3421                         mz = next_mz;
3422                 else
3423                         mz = mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3424                 if (!mz)
3425                         break;
3426
3427                 nr_scanned = 0;
3428                 reclaimed = mem_cgroup_soft_reclaim(mz->memcg, pgdat,
3429                                                     gfp_mask, &nr_scanned);
3430                 nr_reclaimed += reclaimed;
3431                 *total_scanned += nr_scanned;
3432                 spin_lock_irq(&mctz->lock);
3433                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
3434
3435                 /*
3436                  * If we failed to reclaim anything from this memory cgroup
3437                  * it is time to move on to the next cgroup
3438                  */
3439                 next_mz = NULL;
3440                 if (!reclaimed)
3441                         next_mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3442
3443                 excess = soft_limit_excess(mz->memcg);
3444                 /*
3445                  * One school of thought says that we should not add
3446                  * back the node to the tree if reclaim returns 0.
3447                  * But our reclaim could return 0, simply because due
3448                  * to priority we are exposing a smaller subset of
3449                  * memory to reclaim from. Consider this as a longer
3450                  * term TODO.
3451                  */
3452                 /* If excess == 0, no tree ops */
3453                 __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
3454                 spin_unlock_irq(&mctz->lock);
3455                 css_put(&mz->memcg->css);
3456                 loop++;
3457                 /*
3458                  * Could not reclaim anything and there are no more
3459                  * mem cgroups to try or we seem to be looping without
3460                  * reclaiming anything.
3461                  */
3462                 if (!nr_reclaimed &&
3463                         (next_mz == NULL ||
3464                         loop > MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS))
3465                         break;
3466         } while (!nr_reclaimed);
3467         if (next_mz)
3468                 css_put(&next_mz->memcg->css);
3469         return nr_reclaimed;
3470 }
3471
3472 /*
3473  * Test whether @memcg has children, dead or alive.  Note that this
3474  * function doesn't care whether @memcg has use_hierarchy enabled and
3475  * returns %true if there are child csses according to the cgroup
3476  * hierarchy.  Testing use_hierarchy is the caller's responsibility.
3477  */
3478 static inline bool memcg_has_children(struct mem_cgroup *memcg)
3479 {
3480         bool ret;
3481
3482         rcu_read_lock();
3483         ret = css_next_child(NULL, &memcg->css);
3484         rcu_read_unlock();
3485         return ret;
3486 }
3487
3488 /*
3489  * Reclaims as many pages from the given memcg as possible.
3490  *
3491  * Caller is responsible for holding css reference for memcg.
3492  */
3493 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *memcg)
3494 {
3495         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
3496
3497         /* we call try-to-free pages for make this cgroup empty */
3498         lru_add_drain_all();
3499
3500         drain_all_stock(memcg);
3501
3502         /* try to free all pages in this cgroup */
3503         while (nr_retries && page_counter_read(&memcg->memory)) {
3504                 int progress;
3505
3506                 if (signal_pending(current))
3507                         return -EINTR;
3508
3509                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3510                                                         GFP_KERNEL, true);
3511                 if (!progress) {
3512                         nr_retries--;
3513                         /* maybe some writeback is necessary */
3514                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3515                 }
3516
3517         }
3518
3519         return 0;
3520 }
3521
3522 static ssize_t mem_cgroup_force_empty_write(struct kernfs_open_file *of,
3523                                             char *buf, size_t nbytes,
3524                                             loff_t off)
3525 {
3526         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3527
3528         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
3529                 return -EINVAL;
3530         return mem_cgroup_force_empty(memcg) ?: nbytes;
3531 }
3532
3533 static u64 mem_cgroup_hierarchy_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3534                                      struct cftype *cft)
3535 {
3536         return mem_cgroup_from_css(css)->use_hierarchy;
3537 }
3538
3539 static int mem_cgroup_hierarchy_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3540                                       struct cftype *cft, u64 val)
3541 {
3542         int retval = 0;
3543         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3544         struct mem_cgroup *parent_memcg = mem_cgroup_from_css(memcg->css.parent);
3545
3546         if (memcg->use_hierarchy == val)
3547                 return 0;
3548
3549         /*
3550          * If parent's use_hierarchy is set, we can't make any modifications
3551          * in the child subtrees. If it is unset, then the change can
3552          * occur, provided the current cgroup has no children.
3553          *
3554          * For the root cgroup, parent_mem is NULL, we allow value to be
3555          * set if there are no children.
3556          */
3557         if ((!parent_memcg || !parent_memcg->use_hierarchy) &&
3558                                 (val == 1 || val == 0)) {
3559                 if (!memcg_has_children(memcg))
3560                         memcg->use_hierarchy = val;
3561                 else
3562                         retval = -EBUSY;
3563         } else
3564                 retval = -EINVAL;
3565
3566         return retval;
3567 }
3568
3569 static unsigned long mem_cgroup_usage(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
3570 {
3571         unsigned long val;
3572
3573         if (mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3574                 val = memcg_page_state(memcg, NR_FILE_PAGES) +
3575                         memcg_page_state(memcg, NR_ANON_MAPPED);
3576                 if (swap)
3577                         val += memcg_page_state(memcg, MEMCG_SWAP);
3578         } else {
3579                 if (!swap)
3580                         val = page_counter_read(&memcg->memory);
3581                 else
3582                         val = page_counter_read(&memcg->memsw);
3583         }
3584         return val;
3585 }
3586
3587 enum {
3588         RES_USAGE,
3589         RES_LIMIT,
3590         RES_MAX_USAGE,
3591         RES_FAILCNT,
3592         RES_SOFT_LIMIT,
3593 };
3594
3595 static u64 mem_cgroup_read_u64(struct cgroup_subsys_state *css,
3596                                struct cftype *cft)
3597 {
3598         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3599         struct page_counter *counter;
3600
3601         switch (MEMFILE_TYPE(cft->private)) {
3602         case _MEM:
3603                 counter = &memcg->memory;
3604                 break;
3605         case _MEMSWAP:
3606                 counter = &memcg->memsw;
3607                 break;
3608         case _KMEM:
3609                 counter = &memcg->kmem;
3610                 break;
3611         case _TCP:
3612                 counter = &memcg->tcpmem;
3613                 break;
3614         default:
3615                 BUG();
3616         }
3617
3618         switch (MEMFILE_ATTR(cft->private)) {
3619         case RES_USAGE:
3620                 if (counter == &memcg->memory)
3621                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, false) * PAGE_SIZE;
3622                 if (counter == &memcg->memsw)
3623                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, true) * PAGE_SIZE;
3624                 return (u64)page_counter_read(counter) * PAGE_SIZE;
3625         case RES_LIMIT:
3626                 return (u64)counter->max * PAGE_SIZE;
3627         case RES_MAX_USAGE:
3628                 return (u64)counter->watermark * PAGE_SIZE;
3629         case RES_FAILCNT:
3630                 return counter->failcnt;
3631         case RES_SOFT_LIMIT:
3632                 return (u64)memcg->soft_limit * PAGE_SIZE;
3633         default:
3634                 BUG();
3635         }
3636 }
3637
3638 static void memcg_flush_percpu_vmstats(struct mem_cgroup *memcg)
3639 {
3640         unsigned long stat[MEMCG_NR_STAT] = {0};
3641         struct mem_cgroup *mi;
3642         int node, cpu, i;
3643
3644         for_each_online_cpu(cpu)
3645                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3646                         stat[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->stat[i], cpu);
3647
3648         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3649                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3650                         atomic_long_add(stat[i], &mi->vmstats[i]);
3651
3652         for_each_node(node) {
3653                 struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
3654                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
3655
3656                 for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3657                         stat[i] = 0;
3658
3659                 for_each_online_cpu(cpu)
3660                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3661                                 stat[i] += per_cpu(
3662                                         pn->lruvec_stat_cpu->count[i], cpu);
3663
3664                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, node))
3665                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3666                                 atomic_long_add(stat[i], &pi->lruvec_stat[i]);
3667         }
3668 }
3669
3670 static void memcg_flush_percpu_vmevents(struct mem_cgroup *memcg)
3671 {
3672         unsigned long events[NR_VM_EVENT_ITEMS];
3673         struct mem_cgroup *mi;
3674         int cpu, i;
3675
3676         for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3677                 events[i] = 0;
3678
3679         for_each_online_cpu(cpu)
3680                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3681                         events[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->events[i],
3682                                              cpu);
3683
3684         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3685                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3686                         atomic_long_add(events[i], &mi->vmevents[i]);
3687 }
3688
3689 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
3690 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3691 {
3692         struct obj_cgroup *objcg;
3693         int memcg_id;
3694
3695         if (cgroup_memory_nokmem)
3696                 return 0;
3697
3698         BUG_ON(memcg->kmemcg_id >= 0);
3699         BUG_ON(memcg->kmem_state);
3700
3701         memcg_id = memcg_alloc_cache_id();
3702         if (memcg_id < 0)
3703                 return memcg_id;
3704
3705         objcg = obj_cgroup_alloc();
3706         if (!objcg) {
3707                 memcg_free_cache_id(memcg_id);
3708                 return -ENOMEM;
3709         }
3710         objcg->memcg = memcg;
3711         rcu_assign_pointer(memcg->objcg, objcg);
3712
3713         static_branch_enable(&memcg_kmem_enabled_key);
3714
3715         /*
3716          * A memory cgroup is considered kmem-online as soon as it gets
3717          * kmemcg_id. Setting the id after enabling static branching will
3718          * guarantee no one starts accounting before all call sites are
3719          * patched.
3720          */
3721         memcg->kmemcg_id = memcg_id;
3722         memcg->kmem_state = KMEM_ONLINE;
3723
3724         return 0;
3725 }
3726
3727 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3728 {
3729         struct cgroup_subsys_state *css;
3730         struct mem_cgroup *parent, *child;
3731         int kmemcg_id;
3732
3733         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
3734                 return;
3735
3736         memcg->kmem_state = KMEM_ALLOCATED;
3737
3738         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
3739         if (!parent)
3740                 parent = root_mem_cgroup;
3741
3742         memcg_reparent_objcgs(memcg, parent);
3743
3744         kmemcg_id = memcg->kmemcg_id;
3745         BUG_ON(kmemcg_id < 0);
3746
3747         /*
3748          * Change kmemcg_id of this cgroup and all its descendants to the
3749          * parent's id, and then move all entries from this cgroup's list_lrus
3750          * to ones of the parent. After we have finished, all list_lrus
3751          * corresponding to this cgroup are guaranteed to remain empty. The
3752          * ordering is imposed by list_lru_node->lock taken by
3753          * memcg_drain_all_list_lrus().
3754          */
3755         rcu_read_lock(); /* can be called from css_free w/o cgroup_mutex */
3756         css_for_each_descendant_pre(css, &memcg->css) {
3757                 child = mem_cgroup_from_css(css);
3758                 BUG_ON(child->kmemcg_id != kmemcg_id);
3759                 child->kmemcg_id = parent->kmemcg_id;
3760                 if (!memcg->use_hierarchy)
3761                         break;
3762         }
3763         rcu_read_unlock();
3764
3765         memcg_drain_all_list_lrus(kmemcg_id, parent);
3766
3767         memcg_free_cache_id(kmemcg_id);
3768 }
3769
3770 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3771 {
3772         /* css_alloc() failed, offlining didn't happen */
3773         if (unlikely(memcg->kmem_state == KMEM_ONLINE))
3774                 memcg_offline_kmem(memcg);
3775 }
3776 #else
3777 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3778 {
3779         return 0;
3780 }
3781 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3782 {
3783 }
3784 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3785 {
3786 }
3787 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3788
3789 static int memcg_update_kmem_max(struct mem_cgroup *memcg,
3790                                  unsigned long max)
3791 {
3792         int ret;
3793
3794         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3795         ret = page_counter_set_max(&memcg->kmem, max);
3796         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3797         return ret;
3798 }
3799
3800 static int memcg_update_tcp_max(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long max)
3801 {
3802         int ret;
3803
3804         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3805
3806         ret = page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, max);
3807         if (ret)
3808                 goto out;
3809
3810         if (!memcg->tcpmem_active) {
3811                 /*
3812                  * The active flag needs to be written after the static_key
3813                  * update. This is what guarantees that the socket activation
3814                  * function is the last one to run. See mem_cgroup_sk_alloc()
3815                  * for details, and note that we don't mark any socket as
3816                  * belonging to this memcg until that flag is up.
3817                  *
3818                  * We need to do this, because static_keys will span multiple
3819                  * sites, but we can't control their order. If we mark a socket
3820                  * as accounted, but the accounting functions are not patched in
3821                  * yet, we'll lose accounting.
3822                  *
3823                  * We never race with the readers in mem_cgroup_sk_alloc(),
3824                  * because when this value change, the code to process it is not
3825                  * patched in yet.
3826                  */
3827                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
3828                 memcg->tcpmem_active = true;
3829         }
3830 out:
3831         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3832         return ret;
3833 }
3834
3835 /*
3836  * The user of this function is...
3837  * RES_LIMIT.
3838  */
3839 static ssize_t mem_cgroup_write(struct kernfs_open_file *of,
3840                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
3841 {
3842         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3843         unsigned long nr_pages;
3844         int ret;
3845
3846         buf = strstrip(buf);
3847         ret = page_counter_memparse(buf, "-1", &nr_pages);
3848         if (ret)
3849                 return ret;
3850
3851         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3852         case RES_LIMIT:
3853                 if (mem_cgroup_is_root(memcg)) { /* Can't set limit on root */
3854                         ret = -EINVAL;
3855                         break;
3856                 }
3857                 switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3858                 case _MEM:
3859                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, false);
3860                         break;
3861                 case _MEMSWAP:
3862                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, true);
3863                         break;
3864                 case _KMEM:
3865                         pr_warn_once("kmem.limit_in_bytes is deprecated and will be removed. "
3866                                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3867                                      "depend on this functionality.\n");
3868                         ret = memcg_update_kmem_max(memcg, nr_pages);
3869                         break;
3870                 case _TCP:
3871                         ret = memcg_update_tcp_max(memcg, nr_pages);
3872                         break;
3873                 }
3874                 break;
3875         case RES_SOFT_LIMIT:
3876                 memcg->soft_limit = nr_pages;
3877                 ret = 0;
3878                 break;
3879         }
3880         return ret ?: nbytes;
3881 }
3882
3883 static ssize_t mem_cgroup_reset(struct kernfs_open_file *of, char *buf,
3884                                 size_t nbytes, loff_t off)
3885 {
3886         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3887         struct page_counter *counter;
3888
3889         switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3890         case _MEM:
3891                 counter = &memcg->memory;
3892                 break;
3893         case _MEMSWAP:
3894                 counter = &memcg->memsw;
3895                 break;
3896         case _KMEM:
3897                 counter = &memcg->kmem;
3898                 break;
3899         case _TCP:
3900                 counter = &memcg->tcpmem;
3901                 break;
3902         default:
3903                 BUG();
3904         }
3905
3906         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3907         case RES_MAX_USAGE:
3908                 page_counter_reset_watermark(counter);
3909                 break;
3910         case RES_FAILCNT:
3911                 counter->failcnt = 0;
3912                 break;
3913         default:
3914                 BUG();
3915         }
3916
3917         return nbytes;
3918 }
3919
3920 static u64 mem_cgroup_move_charge_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3921                                         struct cftype *cft)
3922 {
3923         return mem_cgroup_from_css(css)->move_charge_at_immigrate;
3924 }
3925
3926 #ifdef CONFIG_MMU
3927 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3928                                         struct cftype *cft, u64 val)
3929 {
3930         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3931
3932         if (val & ~MOVE_MASK)
3933                 return -EINVAL;
3934
3935         /*
3936          * No kind of locking is needed in here, because ->can_attach() will
3937          * check this value once in the beginning of the process, and then carry
3938          * on with stale data. This means that changes to this value will only
3939          * affect task migrations starting after the change.
3940          */
3941         memcg->move_charge_at_immigrate = val;
3942         return 0;
3943 }
3944 #else
3945 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3946                                         struct cftype *cft, u64 val)
3947 {
3948         return -ENOSYS;
3949 }
3950 #endif
3951
3952 #ifdef CONFIG_NUMA
3953
3954 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
3955 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
3956 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
3957
3958 static unsigned long mem_cgroup_node_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3959                                 int nid, unsigned int lru_mask, bool tree)
3960 {
3961         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
3962         unsigned long nr = 0;
3963         enum lru_list lru;
3964
3965         VM_BUG_ON((unsigned)nid >= nr_node_ids);
3966
3967         for_each_lru(lru) {
3968                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3969                         continue;
3970                 if (tree)
3971                         nr += lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3972                 else
3973                         nr += lruvec_page_state_local(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3974         }
3975         return nr;
3976 }
3977
3978 static unsigned long mem_cgroup_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3979                                              unsigned int lru_mask,
3980                                              bool tree)
3981 {
3982         unsigned long nr = 0;
3983         enum lru_list lru;
3984
3985         for_each_lru(lru) {
3986                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3987                         continue;
3988                 if (tree)
3989                         nr += memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3990                 else
3991                         nr += memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3992         }
3993         return nr;
3994 }
3995
3996 static int memcg_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
3997 {
3998         struct numa_stat {
3999                 const char *name;
4000                 unsigned int lru_mask;
4001         };
4002
4003         static const struct numa_stat stats[] = {
4004                 { "total", LRU_ALL },
4005                 { "file", LRU_ALL_FILE },
4006                 { "anon", LRU_ALL_ANON },
4007                 { "unevictable", BIT(LRU_UNEVICTABLE) },
4008         };
4009         const struct numa_stat *stat;
4010         int nid;
4011         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4012
4013         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4014                 seq_printf(m, "%s=%lu", stat->name,
4015                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4016                                                    false));
4017                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4018                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4019                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4020                                                         stat->lru_mask, false));
4021                 seq_putc(m, '\n');
4022         }
4023
4024         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4025
4026                 seq_printf(m, "hierarchical_%s=%lu", stat->name,
4027                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4028                                                    true));
4029                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4030                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4031                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4032                                                         stat->lru_mask, true));
4033                 seq_putc(m, '\n');
4034         }
4035
4036         return 0;
4037 }
4038 #endif /* CONFIG_NUMA */
4039
4040 static const unsigned int memcg1_stats[] = {
4041         NR_FILE_PAGES,
4042         NR_ANON_MAPPED,
4043 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4044         NR_ANON_THPS,
4045 #endif
4046         NR_SHMEM,
4047         NR_FILE_MAPPED,
4048         NR_FILE_DIRTY,
4049         NR_WRITEBACK,
4050         MEMCG_SWAP,
4051 };
4052
4053 static const char *const memcg1_stat_names[] = {
4054         "cache",
4055         "rss",
4056 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4057         "rss_huge",
4058 #endif
4059         "shmem",
4060         "mapped_file",
4061         "dirty",
4062         "writeback",
4063         "swap",
4064 };
4065
4066 /* Universal VM events cgroup1 shows, original sort order */
4067 static const unsigned int memcg1_events[] = {
4068         PGPGIN,
4069         PGPGOUT,
4070         PGFAULT,
4071         PGMAJFAULT,
4072 };
4073
4074 static int memcg_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
4075 {
4076         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4077         unsigned long memory, memsw;
4078         struct mem_cgroup *mi;
4079         unsigned int i;
4080
4081         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(memcg1_stat_names) != ARRAY_SIZE(memcg1_stats));
4082
4083         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4084                 unsigned long nr;
4085
4086                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4087                         continue;
4088                 nr = memcg_page_state_local(memcg, memcg1_stats[i]);
4089 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4090                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4091                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4092 #endif
4093                 seq_printf(m, "%s %lu\n", memcg1_stat_names[i], nr * PAGE_SIZE);
4094         }
4095
4096         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4097                 seq_printf(m, "%s %lu\n", vm_event_name(memcg1_events[i]),
4098                            memcg_events_local(memcg, memcg1_events[i]));
4099
4100         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4101                 seq_printf(m, "%s %lu\n", lru_list_name(i),
4102                            memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4103                            PAGE_SIZE);
4104
4105         /* Hierarchical information */
4106         memory = memsw = PAGE_COUNTER_MAX;
4107         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi)) {
4108                 memory = min(memory, READ_ONCE(mi->memory.max));
4109                 memsw = min(memsw, READ_ONCE(mi->memsw.max));
4110         }
4111         seq_printf(m, "hierarchical_memory_limit %llu\n",
4112                    (u64)memory * PAGE_SIZE);
4113         if (do_memsw_account())
4114                 seq_printf(m, "hierarchical_memsw_limit %llu\n",
4115                            (u64)memsw * PAGE_SIZE);
4116
4117         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4118                 unsigned long nr;
4119
4120                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4121                         continue;
4122                 nr = memcg_page_state(memcg, memcg1_stats[i]);
4123 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4124                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4125                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4126 #endif
4127                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", memcg1_stat_names[i],
4128                                                 (u64)nr * PAGE_SIZE);
4129         }
4130
4131         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4132                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n",
4133                            vm_event_name(memcg1_events[i]),
4134                            (u64)memcg_events(memcg, memcg1_events[i]));
4135
4136         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4137                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", lru_list_name(i),
4138                            (u64)memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4139                            PAGE_SIZE);
4140
4141 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4142         {
4143                 pg_data_t *pgdat;
4144                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
4145                 unsigned long anon_cost = 0;
4146                 unsigned long file_cost = 0;
4147
4148                 for_each_online_pgdat(pgdat) {
4149                         mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
4150
4151                         anon_cost += mz->lruvec.anon_cost;
4152                         file_cost += mz->lruvec.file_cost;
4153                 }
4154                 seq_printf(m, "anon_cost %lu\n", anon_cost);
4155                 seq_printf(m, "file_cost %lu\n", file_cost);
4156         }
4157 #endif
4158
4159         return 0;
4160 }
4161
4162 static u64 mem_cgroup_swappiness_read(struct cgroup_subsys_state *css,
4163                                       struct cftype *cft)
4164 {
4165         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4166
4167         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
4168 }
4169
4170 static int mem_cgroup_swappiness_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4171                                        struct cftype *cft, u64 val)
4172 {
4173         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4174
4175         if (val > 100)
4176                 return -EINVAL;
4177
4178         if (css->parent)
4179                 memcg->swappiness = val;
4180         else
4181                 vm_swappiness = val;
4182
4183         return 0;
4184 }
4185
4186 static void __mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
4187 {
4188         struct mem_cgroup_threshold_ary *t;
4189         unsigned long usage;
4190         int i;
4191
4192         rcu_read_lock();
4193         if (!swap)
4194                 t = rcu_dereference(memcg->thresholds.primary);
4195         else
4196                 t = rcu_dereference(memcg->memsw_thresholds.primary);
4197
4198         if (!t)
4199                 goto unlock;
4200
4201         usage = mem_cgroup_usage(memcg, swap);
4202
4203         /*
4204          * current_threshold points to threshold just below or equal to usage.
4205          * If it's not true, a threshold was crossed after last
4206          * call of __mem_cgroup_threshold().
4207          */
4208         i = t->current_threshold;
4209
4210         /*
4211          * Iterate backward over array of thresholds starting from
4212          * current_threshold and check if a threshold is crossed.
4213          * If none of thresholds below usage is crossed, we read
4214          * only one element of the array here.
4215          */
4216         for (; i >= 0 && unlikely(t->entries[i].threshold > usage); i--)
4217                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4218
4219         /* i = current_threshold + 1 */
4220         i++;
4221
4222         /*
4223          * Iterate forward over array of thresholds starting from
4224          * current_threshold+1 and check if a threshold is crossed.
4225          * If none of thresholds above usage is crossed, we read
4226          * only one element of the array here.
4227          */
4228         for (; i < t->size && unlikely(t->entries[i].threshold <= usage); i++)
4229                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4230
4231         /* Update current_threshold */
4232         t->current_threshold = i - 1;
4233 unlock:
4234         rcu_read_unlock();
4235 }
4236
4237 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg)
4238 {
4239         while (memcg) {
4240                 __mem_cgroup_threshold(memcg, false);
4241                 if (do_memsw_account())
4242                         __mem_cgroup_threshold(memcg, true);
4243
4244                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
4245         }
4246 }
4247
4248 static int compare_thresholds(const void *a, const void *b)
4249 {
4250         const struct mem_cgroup_threshold *_a = a;
4251         const struct mem_cgroup_threshold *_b = b;
4252
4253         if (_a->threshold > _b->threshold)
4254                 return 1;
4255
4256         if (_a->threshold < _b->threshold)
4257                 return -1;
4258
4259         return 0;
4260 }
4261
4262 static int mem_cgroup_oom_notify_cb(struct mem_cgroup *memcg)
4263 {
4264         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev;
4265
4266         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4267
4268         list_for_each_entry(ev, &memcg->oom_notify, list)
4269                 eventfd_signal(ev->eventfd, 1);
4270
4271         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4272         return 0;
4273 }
4274
4275 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg)
4276 {
4277         struct mem_cgroup *iter;
4278
4279         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
4280                 mem_cgroup_oom_notify_cb(iter);
4281 }
4282
4283 static int __mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4284         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args, enum res_type type)
4285 {
4286         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4287         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4288         unsigned long threshold;
4289         unsigned long usage;
4290         int i, size, ret;
4291
4292         ret = page_counter_memparse(args, "-1", &threshold);
4293         if (ret)
4294                 return ret;
4295
4296         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4297
4298         if (type == _MEM) {
4299                 thresholds = &memcg->thresholds;
4300                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4301         } else if (type == _MEMSWAP) {
4302                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4303                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4304         } else
4305                 BUG();
4306
4307         /* Check if a threshold crossed before adding a new one */
4308         if (thresholds->primary)
4309                 __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4310
4311         size = thresholds->primary ? thresholds->primary->size + 1 : 1;
4312
4313         /* Allocate memory for new array of thresholds */
4314         new = kmalloc(struct_size(new, entries, size), GFP_KERNEL);
4315         if (!new) {
4316                 ret = -ENOMEM;
4317                 goto unlock;
4318         }
4319         new->size = size;
4320
4321         /* Copy thresholds (if any) to new array */
4322         if (thresholds->primary)
4323                 memcpy(new->entries, thresholds->primary->entries,
4324                        flex_array_size(new, entries, size - 1));
4325
4326         /* Add new threshold */
4327         new->entries[size - 1].eventfd = eventfd;
4328         new->entries[size - 1].threshold = threshold;
4329
4330         /* Sort thresholds. Registering of new threshold isn't time-critical */
4331         sort(new->entries, size, sizeof(*new->entries),
4332                         compare_thresholds, NULL);
4333
4334         /* Find current threshold */
4335         new->current_threshold = -1;
4336         for (i = 0; i < size; i++) {
4337                 if (new->entries[i].threshold <= usage) {
4338                         /*
4339                          * new->current_threshold will not be used until
4340                          * rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4341                          * it here.
4342                          */
4343                         ++new->current_threshold;
4344                 } else
4345                         break;
4346         }
4347
4348         /* Free old spare buffer and save old primary buffer as spare */
4349         kfree(thresholds->spare);
4350         thresholds->spare = thresholds->primary;
4351
4352         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4353
4354         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4355         synchronize_rcu();
4356
4357 unlock:
4358         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4359
4360         return ret;
4361 }
4362
4363 static int mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4364         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4365 {
4366         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEM);
4367 }
4368
4369 static int memsw_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4370         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4371 {
4372         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEMSWAP);
4373 }
4374
4375 static void __mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4376         struct eventfd_ctx *eventfd, enum res_type type)
4377 {
4378         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4379         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4380         unsigned long usage;
4381         int i, j, size, entries;
4382
4383         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4384
4385         if (type == _MEM) {
4386                 thresholds = &memcg->thresholds;
4387                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4388         } else if (type == _MEMSWAP) {
4389                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4390                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4391         } else
4392                 BUG();
4393
4394         if (!thresholds->primary)
4395                 goto unlock;
4396
4397         /* Check if a threshold crossed before removing */
4398         __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4399
4400         /* Calculate new number of threshold */
4401         size = entries = 0;
4402         for (i = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4403                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd != eventfd)
4404                         size++;
4405                 else
4406                         entries++;
4407         }
4408
4409         new = thresholds->spare;
4410
4411         /* If no items related to eventfd have been cleared, nothing to do */
4412         if (!entries)
4413                 goto unlock;
4414
4415         /* Set thresholds array to NULL if we don't have thresholds */
4416         if (!size) {
4417                 kfree(new);
4418                 new = NULL;
4419                 goto swap_buffers;
4420         }
4421
4422         new->size = size;
4423
4424         /* Copy thresholds and find current threshold */
4425         new->current_threshold = -1;
4426         for (i = 0, j = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4427                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd == eventfd)
4428                         continue;
4429
4430                 new->entries[j] = thresholds->primary->entries[i];
4431                 if (new->entries[j].threshold <= usage) {
4432                         /*
4433                          * new->current_threshold will not be used
4434                          * until rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4435                          * it here.
4436                          */
4437                         ++new->current_threshold;
4438                 }
4439                 j++;
4440         }
4441
4442 swap_buffers:
4443         /* Swap primary and spare array */
4444         thresholds->spare = thresholds->primary;
4445
4446         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4447
4448         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4449         synchronize_rcu();
4450
4451         /* If all events are unregistered, free the spare array */
4452         if (!new) {
4453                 kfree(thresholds->spare);
4454                 thresholds->spare = NULL;
4455         }
4456 unlock:
4457         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4458 }
4459
4460 static void mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4461         struct eventfd_ctx *eventfd)
4462 {
4463         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEM);
4464 }
4465
4466 static void memsw_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4467         struct eventfd_ctx *eventfd)
4468 {
4469         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEMSWAP);
4470 }
4471
4472 static int mem_cgroup_oom_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4473         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4474 {
4475         struct mem_cgroup_eventfd_list *event;
4476
4477         event = kmalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4478         if (!event)
4479                 return -ENOMEM;
4480
4481         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4482
4483         event->eventfd = eventfd;
4484         list_add(&event->list, &memcg->oom_notify);
4485
4486         /* already in OOM ? */
4487         if (memcg->under_oom)
4488                 eventfd_signal(eventfd, 1);
4489         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4490
4491         return 0;
4492 }
4493
4494 static void mem_cgroup_oom_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4495         struct eventfd_ctx *eventfd)
4496 {
4497         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev, *tmp;
4498
4499         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4500
4501         list_for_each_entry_safe(ev, tmp, &memcg->oom_notify, list) {
4502                 if (ev->eventfd == eventfd) {
4503                         list_del(&ev->list);
4504                         kfree(ev);
4505                 }
4506         }
4507
4508         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4509 }
4510
4511 static int mem_cgroup_oom_control_read(struct seq_file *sf, void *v)
4512 {
4513         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(sf);
4514
4515         seq_printf(sf, "oom_kill_disable %d\n", memcg->oom_kill_disable);
4516         seq_printf(sf, "under_oom %d\n", (bool)memcg->under_oom);
4517         seq_printf(sf, "oom_kill %lu\n",
4518                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_OOM_KILL]));
4519         return 0;
4520 }
4521
4522 static int mem_cgroup_oom_control_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4523         struct cftype *cft, u64 val)
4524 {
4525         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4526
4527         /* cannot set to root cgroup and only 0 and 1 are allowed */
4528         if (!css->parent || !((val == 0) || (val == 1)))
4529                 return -EINVAL;
4530
4531         memcg->oom_kill_disable = val;
4532         if (!val)
4533                 memcg_oom_recover(memcg);
4534
4535         return 0;
4536 }
4537
4538 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
4539
4540 #include <trace/events/writeback.h>
4541
4542 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4543 {
4544         return wb_domain_init(&memcg->cgwb_domain, gfp);
4545 }
4546
4547 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4548 {
4549         wb_domain_exit(&memcg->cgwb_domain);
4550 }
4551
4552 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4553 {
4554         wb_domain_size_changed(&memcg->cgwb_domain);
4555 }
4556
4557 struct wb_domain *mem_cgroup_wb_domain(struct bdi_writeback *wb)
4558 {
4559         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4560
4561         if (!memcg->css.parent)
4562                 return NULL;
4563
4564         return &memcg->cgwb_domain;
4565 }
4566
4567 /*
4568  * idx can be of type enum memcg_stat_item or node_stat_item.
4569  * Keep in sync with memcg_exact_page().
4570  */
4571 static unsigned long memcg_exact_page_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx)
4572 {
4573         long x = atomic_long_read(&memcg->vmstats[idx]);
4574         int cpu;
4575
4576         for_each_online_cpu(cpu)
4577                 x += per_cpu_ptr(memcg->vmstats_percpu, cpu)->stat[idx];
4578         if (x < 0)
4579                 x = 0;
4580         return x;
4581 }
4582
4583 /**
4584  * mem_cgroup_wb_stats - retrieve writeback related stats from its memcg
4585  * @wb: bdi_writeback in question
4586  * @pfilepages: out parameter for number of file pages
4587  * @pheadroom: out parameter for number of allocatable pages according to memcg
4588  * @pdirty: out parameter for number of dirty pages
4589  * @pwriteback: out parameter for number of pages under writeback
4590  *
4591  * Determine the numbers of file, headroom, dirty, and writeback pages in
4592  * @wb's memcg.  File, dirty and writeback are self-explanatory.  Headroom
4593  * is a bit more involved.
4594  *
4595  * A memcg's headroom is "min(max, high) - used".  In the hierarchy, the
4596  * headroom is calculated as the lowest headroom of itself and the
4597  * ancestors.  Note that this doesn't consider the actual amount of
4598  * available memory in the system.  The caller should further cap
4599  * *@pheadroom accordingly.
4600  */
4601 void mem_cgroup_wb_stats(struct bdi_writeback *wb, unsigned long *pfilepages,
4602                          unsigned long *pheadroom, unsigned long *pdirty,
4603                          unsigned long *pwriteback)
4604 {
4605         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4606         struct mem_cgroup *parent;
4607
4608         *pdirty = memcg_exact_page_state(memcg, NR_FILE_DIRTY);
4609
4610         *pwriteback = memcg_exact_page_state(memcg, NR_WRITEBACK);
4611         *pfilepages = memcg_exact_page_state(memcg, NR_INACTIVE_FILE) +
4612                         memcg_exact_page_state(memcg, NR_ACTIVE_FILE);
4613         *pheadroom = PAGE_COUNTER_MAX;
4614
4615         while ((parent = parent_mem_cgroup(memcg))) {
4616                 unsigned long ceiling = min(READ_ONCE(memcg->memory.max),
4617                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
4618                 unsigned long used = page_counter_read(&memcg->memory);
4619
4620                 *pheadroom = min(*pheadroom, ceiling - min(ceiling, used));
4621                 memcg = parent;
4622         }
4623 }
4624
4625 /*
4626  * Foreign dirty flushing
4627  *
4628  * There's an inherent mismatch between memcg and writeback.  The former
4629  * trackes ownership per-page while the latter per-inode.  This was a
4630  * deliberate design decision because honoring per-page ownership in the
4631  * writeback path is complicated, may lead to higher CPU and IO overheads
4632  * and deemed unnecessary given that write-sharing an inode across
4633  * different cgroups isn't a common use-case.
4634  *
4635  * Combined with inode majority-writer ownership switching, this works well
4636  * enough in most cases but there are some pathological cases.  For
4637  * example, let's say there are two cgroups A and B which keep writing to
4638  * different but confined parts of the same inode.  B owns the inode and
4639  * A's memory is limited far below B's.  A's dirty ratio can rise enough to
4640  * trigger balance_dirty_pages() sleeps but B's can be low enough to avoid
4641  * triggering background writeback.  A will be slowed down without a way to
4642  * make writeback of the dirty pages happen.
4643  *
4644  * Conditions like the above can lead to a cgroup getting repatedly and
4645  * severely throttled after making some progress after each
4646  * dirty_expire_interval while the underyling IO device is almost
4647  * completely idle.
4648  *
4649  * Solving this problem completely requires matching the ownership tracking
4650  * granularities between memcg and writeback in either direction.  However,
4651  * the more egregious behaviors can be avoided by simply remembering the
4652  * most recent foreign dirtying events and initiating remote flushes on
4653  * them when local writeback isn't enough to keep the memory clean enough.
4654  *
4655  * The following two functions implement such mechanism.  When a foreign
4656  * page - a page whose memcg and writeback ownerships don't match - is
4657  * dirtied, mem_cgroup_track_foreign_dirty() records the inode owning
4658  * bdi_writeback on the page owning memcg.  When balance_dirty_pages()
4659  * decides that the memcg needs to sleep due to high dirty ratio, it calls
4660  * mem_cgroup_flush_foreign() which queues writeback on the recorded
4661  * foreign bdi_writebacks which haven't expired.  Both the numbers of
4662  * recorded bdi_writebacks and concurrent in-flight foreign writebacks are
4663  * limited to MEMCG_CGWB_FRN_CNT.
4664  *
4665  * The mechanism only remembers IDs and doesn't hold any object references.
4666  * As being wrong occasionally doesn't matter, updates and accesses to the
4667  * records are lockless and racy.
4668  */
4669 void mem_cgroup_track_foreign_dirty_slowpath(struct page *page,
4670                                              struct bdi_writeback *wb)
4671 {
4672         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
4673         struct memcg_cgwb_frn *frn;
4674         u64 now = get_jiffies_64();
4675         u64 oldest_at = now;
4676         int oldest = -1;
4677         int i;
4678
4679         trace_track_foreign_dirty(page, wb);
4680
4681         /*
4682          * Pick the slot to use.  If there is already a slot for @wb, keep
4683          * using it.  If not replace the oldest one which isn't being
4684          * written out.
4685          */
4686         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4687                 frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4688                 if (frn->bdi_id == wb->bdi->id &&
4689                     frn->memcg_id == wb->memcg_css->id)
4690                         break;
4691                 if (time_before64(frn->at, oldest_at) &&
4692                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4693                         oldest = i;
4694                         oldest_at = frn->at;
4695                 }
4696         }
4697
4698         if (i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT) {
4699                 /*
4700                  * Re-using an existing one.  Update timestamp lazily to
4701                  * avoid making the cacheline hot.  We want them to be
4702                  * reasonably up-to-date and significantly shorter than
4703                  * dirty_expire_interval as that's what expires the record.
4704                  * Use the shorter of 1s and dirty_expire_interval / 8.
4705                  */
4706                 unsigned long update_intv =
4707                         min_t(unsigned long, HZ,
4708                               msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10) / 8);
4709
4710                 if (time_before64(frn->at, now - update_intv))
4711                         frn->at = now;
4712         } else if (oldest >= 0) {
4713                 /* replace the oldest free one */
4714                 frn = &memcg->cgwb_frn[oldest];
4715                 frn->bdi_id = wb->bdi->id;
4716                 frn->memcg_id = wb->memcg_css->id;
4717                 frn->at = now;
4718         }
4719 }
4720
4721 /* issue foreign writeback flushes for recorded foreign dirtying events */
4722 void mem_cgroup_flush_foreign(struct bdi_writeback *wb)
4723 {
4724         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4725         unsigned long intv = msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10);
4726         u64 now = jiffies_64;
4727         int i;
4728
4729         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4730                 struct memcg_cgwb_frn *frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4731
4732                 /*
4733                  * If the record is older than dirty_expire_interval,
4734                  * writeback on it has already started.  No need to kick it
4735                  * off again.  Also, don't start a new one if there's
4736                  * already one in flight.
4737                  */
4738                 if (time_after64(frn->at, now - intv) &&
4739                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4740                         frn->at = 0;
4741                         trace_flush_foreign(wb, frn->bdi_id, frn->memcg_id);
4742                         cgroup_writeback_by_id(frn->bdi_id, frn->memcg_id, 0,
4743                                                WB_REASON_FOREIGN_FLUSH,
4744                                                &frn->done);
4745                 }
4746         }
4747 }
4748
4749 #else   /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4750
4751 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4752 {
4753         return 0;
4754 }
4755
4756 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4757 {
4758 }
4759
4760 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4761 {
4762 }
4763
4764 #endif  /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4765
4766 /*
4767  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4768  *
4769  * "cgroup.event_control" implementation.
4770  *
4771  * This is way over-engineered.  It tries to support fully configurable
4772  * events for each user.  Such level of flexibility is completely
4773  * unnecessary especially in the light of the planned unified hierarchy.
4774  *
4775  * Please deprecate this and replace with something simpler if at all
4776  * possible.
4777  */
4778
4779 /*
4780  * Unregister event and free resources.
4781  *
4782  * Gets called from workqueue.
4783  */
4784 static void memcg_event_remove(struct work_struct *work)
4785 {
4786         struct mem_cgroup_event *event =
4787                 container_of(work, struct mem_cgroup_event, remove);
4788         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4789
4790         remove_wait_queue(event->wqh, &event->wait);
4791
4792         event->unregister_event(memcg, event->eventfd);
4793
4794         /* Notify userspace the event is going away. */
4795         eventfd_signal(event->eventfd, 1);
4796
4797         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4798         kfree(event);
4799         css_put(&memcg->css);
4800 }
4801
4802 /*
4803  * Gets called on EPOLLHUP on eventfd when user closes it.
4804  *
4805  * Called with wqh->lock held and interrupts disabled.
4806  */
4807 static int memcg_event_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
4808                             int sync, void *key)
4809 {
4810         struct mem_cgroup_event *event =
4811                 container_of(wait, struct mem_cgroup_event, wait);
4812         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4813         __poll_t flags = key_to_poll(key);
4814
4815         if (flags & EPOLLHUP) {
4816                 /*
4817                  * If the event has been detached at cgroup removal, we
4818                  * can simply return knowing the other side will cleanup
4819                  * for us.
4820                  *
4821                  * We can't race against event freeing since the other
4822                  * side will require wqh->lock via remove_wait_queue(),
4823                  * which we hold.
4824                  */
4825                 spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4826                 if (!list_empty(&event->list)) {
4827                         list_del_init(&event->list);
4828                         /*
4829                          * We are in atomic context, but cgroup_event_remove()
4830                          * may sleep, so we have to call it in workqueue.
4831                          */
4832                         schedule_work(&event->remove);
4833                 }
4834                 spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4835         }
4836
4837         return 0;
4838 }
4839
4840 static void memcg_event_ptable_queue_proc(struct file *file,
4841                 wait_queue_head_t *wqh, poll_table *pt)
4842 {
4843         struct mem_cgroup_event *event =
4844                 container_of(pt, struct mem_cgroup_event, pt);
4845
4846         event->wqh = wqh;
4847         add_wait_queue(wqh, &event->wait);
4848 }
4849
4850 /*
4851  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4852  *
4853  * Parse input and register new cgroup event handler.
4854  *
4855  * Input must be in format '<event_fd> <control_fd> <args>'.
4856  * Interpretation of args is defined by control file implementation.
4857  */
4858 static ssize_t memcg_write_event_control(struct kernfs_open_file *of,
4859                                          char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
4860 {
4861         struct cgroup_subsys_state *css = of_css(of);
4862         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4863         struct mem_cgroup_event *event;
4864         struct cgroup_subsys_state *cfile_css;
4865         unsigned int efd, cfd;
4866         struct fd efile;
4867         struct fd cfile;
4868         const char *name;
4869         char *endp;
4870         int ret;
4871
4872         buf = strstrip(buf);
4873
4874         efd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4875         if (*endp != ' ')
4876                 return -EINVAL;
4877         buf = endp + 1;
4878
4879         cfd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4880         if ((*endp != ' ') && (*endp != '\0'))
4881                 return -EINVAL;
4882         buf = endp + 1;
4883
4884         event = kzalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4885         if (!event)
4886                 return -ENOMEM;
4887
4888         event->memcg = memcg;
4889         INIT_LIST_HEAD(&event->list);
4890         init_poll_funcptr(&event->pt, memcg_event_ptable_queue_proc);
4891         init_waitqueue_func_entry(&event->wait, memcg_event_wake);
4892         INIT_WORK(&event->remove, memcg_event_remove);
4893
4894         efile = fdget(efd);
4895         if (!efile.file) {
4896                 ret = -EBADF;
4897                 goto out_kfree;
4898         }
4899
4900         event->eventfd = eventfd_ctx_fileget(efile.file);
4901         if (IS_ERR(event->eventfd)) {
4902                 ret = PTR_ERR(event->eventfd);
4903                 goto out_put_efile;
4904         }
4905
4906         cfile = fdget(cfd);
4907         if (!cfile.file) {
4908                 ret = -EBADF;
4909                 goto out_put_eventfd;
4910         }
4911
4912         /* the process need read permission on control file */
4913         /* AV: shouldn't we check that it's been opened for read instead? */
4914         ret = inode_permission(file_inode(cfile.file), MAY_READ);
4915         if (ret < 0)
4916                 goto out_put_cfile;
4917
4918         /*
4919          * Determine the event callbacks and set them in @event.  This used
4920          * to be done via struct cftype but cgroup core no longer knows
4921          * about these events.  The following is crude but the whole thing
4922          * is for compatibility anyway.
4923          *
4924          * DO NOT ADD NEW FILES.
4925          */
4926         name = cfile.file->f_path.dentry->d_name.name;
4927
4928         if (!strcmp(name, "memory.usage_in_bytes")) {
4929                 event->register_event = mem_cgroup_usage_register_event;
4930                 event->unregister_event = mem_cgroup_usage_unregister_event;
4931         } else if (!strcmp(name, "memory.oom_control")) {
4932                 event->register_event = mem_cgroup_oom_register_event;
4933                 event->unregister_event = mem_cgroup_oom_unregister_event;
4934         } else if (!strcmp(name, "memory.pressure_level")) {
4935                 event->register_event = vmpressure_register_event;
4936                 event->unregister_event = vmpressure_unregister_event;
4937         } else if (!strcmp(name, "memory.memsw.usage_in_bytes")) {
4938                 event->register_event = memsw_cgroup_usage_register_event;
4939                 event->unregister_event = memsw_cgroup_usage_unregister_event;
4940         } else {
4941                 ret = -EINVAL;
4942                 goto out_put_cfile;
4943         }
4944
4945         /*
4946          * Verify @cfile should belong to @css.  Also, remaining events are
4947          * automatically removed on cgroup destruction but the removal is
4948          * asynchronous, so take an extra ref on @css.
4949          */
4950         cfile_css = css_tryget_online_from_dir(cfile.file->f_path.dentry->d_parent,
4951                                                &memory_cgrp_subsys);
4952         ret = -EINVAL;
4953         if (IS_ERR(cfile_css))
4954                 goto out_put_cfile;
4955         if (cfile_css != css) {
4956                 css_put(cfile_css);
4957                 goto out_put_cfile;
4958         }
4959
4960         ret = event->register_event(memcg, event->eventfd, buf);
4961         if (ret)
4962                 goto out_put_css;
4963
4964         vfs_poll(efile.file, &event->pt);
4965
4966         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4967         list_add(&event->list, &memcg->event_list);
4968         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4969
4970         fdput(cfile);
4971         fdput(efile);
4972
4973         return nbytes;
4974
4975 out_put_css:
4976         css_put(css);
4977 out_put_cfile:
4978         fdput(cfile);
4979 out_put_eventfd:
4980         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4981 out_put_efile:
4982         fdput(efile);
4983 out_kfree:
4984         kfree(event);
4985
4986         return ret;
4987 }
4988
4989 static struct cftype mem_cgroup_legacy_files[] = {
4990         {
4991                 .name = "usage_in_bytes",
4992                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_USAGE),
4993                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4994         },
4995         {
4996                 .name = "max_usage_in_bytes",
4997                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_MAX_USAGE),
4998                 .write = mem_cgroup_reset,
4999                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5000         },
5001         {
5002                 .name = "limit_in_bytes",
5003                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_LIMIT),
5004                 .write = mem_cgroup_write,
5005                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5006         },
5007         {
5008                 .name = "soft_limit_in_bytes",
5009                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_SOFT_LIMIT),
5010                 .write = mem_cgroup_write,
5011                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5012         },
5013         {
5014                 .name = "failcnt",
5015                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_FAILCNT),
5016                 .write = mem_cgroup_reset,
5017                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5018         },
5019         {
5020                 .name = "stat",
5021                 .seq_show = memcg_stat_show,
5022         },
5023         {
5024                 .name = "force_empty",
5025                 .write = mem_cgroup_force_empty_write,
5026         },
5027         {
5028                 .name = "use_hierarchy",
5029                 .write_u64 = mem_cgroup_hierarchy_write,
5030                 .read_u64 = mem_cgroup_hierarchy_read,
5031         },
5032         {
5033                 .name = "cgroup.event_control",         /* XXX: for compat */
5034                 .write = memcg_write_event_control,
5035                 .flags = CFTYPE_NO_PREFIX | CFTYPE_WORLD_WRITABLE,
5036         },
5037         {
5038                 .name = "swappiness",
5039                 .read_u64 = mem_cgroup_swappiness_read,
5040                 .write_u64 = mem_cgroup_swappiness_write,
5041         },
5042         {
5043                 .name = "move_charge_at_immigrate",
5044                 .read_u64 = mem_cgroup_move_charge_read,
5045                 .write_u64 = mem_cgroup_move_charge_write,
5046         },
5047         {
5048                 .name = "oom_control",
5049                 .seq_show = mem_cgroup_oom_control_read,
5050                 .write_u64 = mem_cgroup_oom_control_write,
5051                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_OOM_TYPE, OOM_CONTROL),
5052         },
5053         {
5054                 .name = "pressure_level",
5055         },
5056 #ifdef CONFIG_NUMA
5057         {
5058                 .name = "numa_stat",
5059                 .seq_show = memcg_numa_stat_show,
5060         },
5061 #endif
5062         {
5063                 .name = "kmem.limit_in_bytes",
5064                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_LIMIT),
5065                 .write = mem_cgroup_write,
5066                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5067         },
5068         {
5069                 .name = "kmem.usage_in_bytes",
5070                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_USAGE),
5071                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5072         },
5073         {
5074                 .name = "kmem.failcnt",
5075                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_FAILCNT),
5076                 .write = mem_cgroup_reset,
5077                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5078         },
5079         {
5080                 .name = "kmem.max_usage_in_bytes",
5081                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_MAX_USAGE),
5082                 .write = mem_cgroup_reset,
5083                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5084         },
5085 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) && \
5086         (defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG))
5087         {
5088                 .name = "kmem.slabinfo",
5089                 .seq_show = memcg_slab_show,
5090         },
5091 #endif
5092         {
5093                 .name = "kmem.tcp.limit_in_bytes",
5094                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_LIMIT),
5095                 .write = mem_cgroup_write,
5096                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5097         },
5098         {
5099                 .name = "kmem.tcp.usage_in_bytes",
5100                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_USAGE),
5101                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5102         },
5103         {
5104                 .name = "kmem.tcp.failcnt",
5105                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_FAILCNT),
5106                 .write = mem_cgroup_reset,
5107                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5108         },
5109         {
5110                 .name = "kmem.tcp.max_usage_in_bytes",
5111                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_MAX_USAGE),
5112                 .write = mem_cgroup_reset,
5113                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5114         },
5115         { },    /* terminate */
5116 };
5117
5118 /*
5119  * Private memory cgroup IDR
5120  *
5121  * Swap-out records and page cache shadow entries need to store memcg
5122  * references in constrained space, so we maintain an ID space that is
5123  * limited to 16 bit (MEM_CGROUP_ID_MAX), limiting the total number of
5124  * memory-controlled cgroups to 64k.
5125  *
5126  * However, there usually are many references to the offline CSS after
5127  * the cgroup has been destroyed, such as page cache or reclaimable
5128  * slab objects, that don't need to hang on to the ID. We want to keep
5129  * those dead CSS from occupying IDs, or we might quickly exhaust the
5130  * relatively small ID space and prevent the creation of new cgroups
5131  * even when there are much fewer than 64k cgroups - possibly none.
5132  *
5133  * Maintain a private 16-bit ID space for memcg, and allow the ID to
5134  * be freed and recycled when it's no longer needed, which is usually
5135  * when the CSS is offlined.
5136  *
5137  * The only exception to that are records of swapped out tmpfs/shmem
5138  * pages that need to be attributed to live ancestors on swapin. But
5139  * those references are manageable from userspace.
5140  */
5141
5142 static DEFINE_IDR(mem_cgroup_idr);
5143
5144 static void mem_cgroup_id_remove(struct mem_cgroup *memcg)
5145 {
5146         if (memcg->id.id > 0) {
5147                 idr_remove(&mem_cgroup_idr, memcg->id.id);
5148                 memcg->id.id = 0;
5149         }
5150 }
5151
5152 static void __maybe_unused mem_cgroup_id_get_many(struct mem_cgroup *memcg,
5153                                                   unsigned int n)
5154 {
5155         refcount_add(n, &memcg->id.ref);
5156 }
5157
5158 static void mem_cgroup_id_put_many(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int n)
5159 {
5160         if (refcount_sub_and_test(n, &memcg->id.ref)) {
5161                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5162
5163                 /* Memcg ID pins CSS */
5164                 css_put(&memcg->css);
5165         }
5166 }
5167
5168 static inline void mem_cgroup_id_put(struct mem_cgroup *memcg)
5169 {
5170         mem_cgroup_id_put_many(memcg, 1);
5171 }
5172
5173 /**
5174  * mem_cgroup_from_id - look up a memcg from a memcg id
5175  * @id: the memcg id to look up
5176  *
5177  * Caller must hold rcu_read_lock().
5178  */
5179 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_id(unsigned short id)
5180 {
5181         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
5182         return idr_find(&mem_cgroup_idr, id);
5183 }
5184
5185 static int alloc_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5186 {
5187         struct mem_cgroup_per_node *pn;
5188         int tmp = node;
5189         /*
5190          * This routine is called against possible nodes.
5191          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
5192          *
5193          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
5194          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
5195          *       function.
5196          */
5197         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
5198                 tmp = -1;
5199         pn = kzalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
5200         if (!pn)
5201                 return 1;
5202
5203         pn->lruvec_stat_local = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5204                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5205         if (!pn->lruvec_stat_local) {
5206                 kfree(pn);
5207                 return 1;
5208         }
5209
5210         pn->lruvec_stat_cpu = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5211                                                GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5212         if (!pn->lruvec_stat_cpu) {
5213                 free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5214                 kfree(pn);
5215                 return 1;
5216         }
5217
5218         lruvec_init(&pn->lruvec);
5219         pn->usage_in_excess = 0;
5220         pn->on_tree = false;
5221         pn->memcg = memcg;
5222
5223         memcg->nodeinfo[node] = pn;
5224         return 0;
5225 }
5226
5227 static void free_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5228 {
5229         struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
5230
5231         if (!pn)
5232                 return;
5233
5234         free_percpu(pn->lruvec_stat_cpu);
5235         free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5236         kfree(pn);
5237 }
5238
5239 static void __mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5240 {
5241         int node;
5242
5243         for_each_node(node)
5244                 free_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node);
5245         free_percpu(memcg->vmstats_percpu);
5246         free_percpu(memcg->vmstats_local);
5247         kfree(memcg);
5248 }
5249
5250 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5251 {
5252         memcg_wb_domain_exit(memcg);
5253         /*
5254          * Flush percpu vmstats and vmevents to guarantee the value correctness
5255          * on parent's and all ancestor levels.
5256          */
5257         memcg_flush_percpu_vmstats(memcg);
5258         memcg_flush_percpu_vmevents(memcg);
5259         __mem_cgroup_free(memcg);
5260 }
5261
5262 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
5263 {
5264         struct mem_cgroup *memcg;
5265         unsigned int size;
5266         int node;
5267         int __maybe_unused i;
5268         long error = -ENOMEM;
5269
5270         size = sizeof(struct mem_cgroup);
5271         size += nr_node_ids * sizeof(struct mem_cgroup_per_node *);
5272
5273         memcg = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
5274         if (!memcg)
5275                 return ERR_PTR(error);
5276
5277         memcg->id.id = idr_alloc(&mem_cgroup_idr, NULL,
5278                                  1, MEM_CGROUP_ID_MAX,
5279                                  GFP_KERNEL);
5280         if (memcg->id.id < 0) {
5281                 error = memcg->id.id;
5282                 goto fail;
5283         }
5284
5285         memcg->vmstats_local = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5286                                                 GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5287         if (!memcg->vmstats_local)
5288                 goto fail;
5289
5290         memcg->vmstats_percpu = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5291                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5292         if (!memcg->vmstats_percpu)
5293                 goto fail;
5294
5295         for_each_node(node)
5296                 if (alloc_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node))
5297                         goto fail;
5298
5299         if (memcg_wb_domain_init(memcg, GFP_KERNEL))
5300                 goto fail;
5301
5302         INIT_WORK(&memcg->high_work, high_work_func);
5303         INIT_LIST_HEAD(&memcg->oom_notify);
5304         mutex_init(&memcg->thresholds_lock);
5305         spin_lock_init(&memcg->move_lock);
5306         vmpressure_init(&memcg->vmpressure);
5307         INIT_LIST_HEAD(&memcg->event_list);
5308         spin_lock_init(&memcg->event_list_lock);
5309         memcg->socket_pressure = jiffies;
5310 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5311         memcg->kmemcg_id = -1;
5312         INIT_LIST_HEAD(&memcg->objcg_list);
5313 #endif
5314 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5315         INIT_LIST_HEAD(&memcg->cgwb_list);
5316         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5317                 memcg->cgwb_frn[i].done =
5318                         __WB_COMPLETION_INIT(&memcg_cgwb_frn_waitq);
5319 #endif
5320 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5321         spin_lock_init(&memcg->deferred_split_queue.split_queue_lock);
5322         INIT_LIST_HEAD(&memcg->deferred_split_queue.split_queue);
5323         memcg->deferred_split_queue.split_queue_len = 0;
5324 #endif
5325         idr_replace(&mem_cgroup_idr, memcg, memcg->id.id);
5326         return memcg;
5327 fail:
5328         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5329         __mem_cgroup_free(memcg);
5330         return ERR_PTR(error);
5331 }
5332
5333 static struct cgroup_subsys_state * __ref
5334 mem_cgroup_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
5335 {
5336         struct mem_cgroup *parent = mem_cgroup_from_css(parent_css);
5337         struct mem_cgroup *memcg, *old_memcg;
5338         long error = -ENOMEM;
5339
5340         old_memcg = set_active_memcg(parent);
5341         memcg = mem_cgroup_alloc();
5342         set_active_memcg(old_memcg);
5343         if (IS_ERR(memcg))
5344                 return ERR_CAST(memcg);
5345
5346         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5347         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5348         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5349         if (parent) {
5350                 memcg->swappiness = mem_cgroup_swappiness(parent);
5351                 memcg->oom_kill_disable = parent->oom_kill_disable;
5352         }
5353         if (!parent) {
5354                 page_counter_init(&memcg->memory, NULL);
5355                 page_counter_init(&memcg->swap, NULL);
5356                 page_counter_init(&memcg->kmem, NULL);
5357                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, NULL);
5358         } else if (parent->use_hierarchy) {
5359                 memcg->use_hierarchy = true;
5360                 page_counter_init(&memcg->memory, &parent->memory);
5361                 page_counter_init(&memcg->swap, &parent->swap);
5362                 page_counter_init(&memcg->kmem, &parent->kmem);
5363                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &parent->tcpmem);
5364         } else {
5365                 page_counter_init(&memcg->memory, &root_mem_cgroup->memory);
5366                 page_counter_init(&memcg->swap, &root_mem_cgroup->swap);
5367                 page_counter_init(&memcg->kmem, &root_mem_cgroup->kmem);
5368                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &root_mem_cgroup->tcpmem);
5369                 /*
5370                  * Deeper hierachy with use_hierarchy == false doesn't make
5371                  * much sense so let cgroup subsystem know about this
5372                  * unfortunate state in our controller.
5373                  */
5374                 if (parent != root_mem_cgroup)
5375                         memory_cgrp_subsys.broken_hierarchy = true;
5376         }
5377
5378         /* The following stuff does not apply to the root */
5379         if (!parent) {
5380                 root_mem_cgroup = memcg;
5381                 return &memcg->css;
5382         }
5383
5384         error = memcg_online_kmem(memcg);
5385         if (error)
5386                 goto fail;
5387
5388         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5389                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
5390
5391         return &memcg->css;
5392 fail:
5393         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5394         mem_cgroup_free(memcg);
5395         return ERR_PTR(error);
5396 }
5397
5398 static int mem_cgroup_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
5399 {
5400         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5401
5402         /*
5403          * A memcg must be visible for memcg_expand_shrinker_maps()
5404          * by the time the maps are allocated. So, we allocate maps
5405          * here, when for_each_mem_cgroup() can't skip it.
5406          */
5407         if (memcg_alloc_shrinker_maps(memcg)) {
5408                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5409                 return -ENOMEM;
5410         }
5411
5412         /* Online state pins memcg ID, memcg ID pins CSS */
5413         refcount_set(&memcg->id.ref, 1);
5414         css_get(css);
5415         return 0;
5416 }
5417
5418 static void mem_cgroup_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
5419 {
5420         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5421         struct mem_cgroup_event *event, *tmp;
5422
5423         /*
5424          * Unregister events and notify userspace.
5425          * Notify userspace about cgroup removing only after rmdir of cgroup
5426          * directory to avoid race between userspace and kernelspace.
5427          */
5428         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
5429         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &memcg->event_list, list) {
5430                 list_del_init(&event->list);
5431                 schedule_work(&event->remove);
5432         }
5433         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
5434
5435         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5436         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5437
5438         memcg_offline_kmem(memcg);
5439         wb_memcg_offline(memcg);
5440
5441         drain_all_stock(memcg);
5442
5443         mem_cgroup_id_put(memcg);
5444 }
5445
5446 static void mem_cgroup_css_released(struct cgroup_subsys_state *css)
5447 {
5448         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5449
5450         invalidate_reclaim_iterators(memcg);
5451 }
5452
5453 static void mem_cgroup_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
5454 {
5455         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5456         int __maybe_unused i;
5457
5458 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5459         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5460                 wb_wait_for_completion(&memcg->cgwb_frn[i].done);
5461 #endif
5462         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5463                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5464
5465         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && memcg->tcpmem_active)
5466                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5467
5468         vmpressure_cleanup(&memcg->vmpressure);
5469         cancel_work_sync(&memcg->high_work);
5470         mem_cgroup_remove_from_trees(memcg);
5471         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
5472         memcg_free_kmem(memcg);
5473         mem_cgroup_free(memcg);
5474 }
5475
5476 /**
5477  * mem_cgroup_css_reset - reset the states of a mem_cgroup
5478  * @css: the target css
5479  *
5480  * Reset the states of the mem_cgroup associated with @css.  This is
5481  * invoked when the userland requests disabling on the default hierarchy
5482  * but the memcg is pinned through dependency.  The memcg should stop
5483  * applying policies and should revert to the vanilla state as it may be
5484  * made visible again.
5485  *
5486  * The current implementation only resets the essential configurations.
5487  * This needs to be expanded to cover all the visible parts.
5488  */
5489 static void mem_cgroup_css_reset(struct cgroup_subsys_state *css)
5490 {
5491         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5492
5493         page_counter_set_max(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5494         page_counter_set_max(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5495         page_counter_set_max(&memcg->kmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5496         page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5497         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5498         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5499         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5500         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5501         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5502         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
5503 }
5504
5505 #ifdef CONFIG_MMU
5506 /* Handlers for move charge at task migration. */
5507 static int mem_cgroup_do_precharge(unsigned long count)
5508 {
5509         int ret;
5510
5511         /* Try a single bulk charge without reclaim first, kswapd may wake */
5512         ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, count);
5513         if (!ret) {
5514                 mc.precharge += count;
5515                 return ret;
5516         }
5517
5518         /* Try charges one by one with reclaim, but do not retry */
5519         while (count--) {
5520                 ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY, 1);
5521                 if (ret)
5522                         return ret;
5523                 mc.precharge++;
5524                 cond_resched();
5525         }
5526         return 0;
5527 }
5528
5529 union mc_target {
5530         struct page     *page;
5531         swp_entry_t     ent;
5532 };
5533
5534 enum mc_target_type {
5535         MC_TARGET_NONE = 0,
5536         MC_TARGET_PAGE,
5537         MC_TARGET_SWAP,
5538         MC_TARGET_DEVICE,
5539 };
5540
5541 static struct page *mc_handle_present_pte(struct vm_area_struct *vma,
5542                                                 unsigned long addr, pte_t ptent)
5543 {
5544         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
5545
5546         if (!page || !page_mapped(page))
5547                 return NULL;
5548         if (PageAnon(page)) {
5549                 if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5550                         return NULL;
5551         } else {
5552                 if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5553                         return NULL;
5554         }
5555         if (!get_page_unless_zero(page))
5556                 return NULL;
5557
5558         return page;
5559 }
5560
5561 #if defined(CONFIG_SWAP) || defined(CONFIG_DEVICE_PRIVATE)
5562 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5563                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5564 {
5565         struct page *page = NULL;
5566         swp_entry_t ent = pte_to_swp_entry(ptent);
5567
5568         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5569                 return NULL;
5570
5571         /*
5572          * Handle MEMORY_DEVICE_PRIVATE which are ZONE_DEVICE page belonging to
5573          * a device and because they are not accessible by CPU they are store
5574          * as special swap entry in the CPU page table.
5575          */
5576         if (is_device_private_entry(ent)) {
5577                 page = device_private_entry_to_page(ent);
5578                 /*
5579                  * MEMORY_DEVICE_PRIVATE means ZONE_DEVICE page and which have
5580                  * a refcount of 1 when free (unlike normal page)
5581                  */
5582                 if (!page_ref_add_unless(page, 1, 1))
5583                         return NULL;
5584                 return page;
5585         }
5586
5587         if (non_swap_entry(ent))
5588                 return NULL;
5589
5590         /*
5591          * Because lookup_swap_cache() updates some statistics counter,
5592          * we call find_get_page() with swapper_space directly.
5593          */
5594         page = find_get_page(swap_address_space(ent), swp_offset(ent));
5595         entry->val = ent.val;
5596
5597         return page;
5598 }
5599 #else
5600 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5601                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5602 {
5603         return NULL;
5604 }
5605 #endif
5606
5607 static struct page *mc_handle_file_pte(struct vm_area_struct *vma,
5608                         unsigned long addr, pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5609 {
5610         if (!vma->vm_file) /* anonymous vma */
5611                 return NULL;
5612         if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5613                 return NULL;
5614
5615         /* page is moved even if it's not RSS of this task(page-faulted). */
5616         /* shmem/tmpfs may report page out on swap: account for that too. */
5617         return find_get_incore_page(vma->vm_file->f_mapping,
5618                         linear_page_index(vma, addr));
5619 }
5620
5621 /**
5622  * mem_cgroup_move_account - move account of the page
5623  * @page: the page
5624  * @compound: charge the page as compound or small page
5625  * @from: mem_cgroup which the page is moved from.
5626  * @to: mem_cgroup which the page is moved to. @from != @to.
5627  *
5628  * The caller must make sure the page is not on LRU (isolate_page() is useful.)
5629  *
5630  * This function doesn't do "charge" to new cgroup and doesn't do "uncharge"
5631  * from old cgroup.
5632  */
5633 static int mem_cgroup_move_account(struct page *page,
5634                                    bool compound,
5635                                    struct mem_cgroup *from,
5636                                    struct mem_cgroup *to)
5637 {
5638         struct lruvec *from_vec, *to_vec;
5639         struct pglist_data *pgdat;
5640         unsigned int nr_pages = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
5641         int ret;
5642
5643         VM_BUG_ON(from == to);
5644         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
5645         VM_BUG_ON(compound && !PageTransHuge(page));
5646
5647         /*
5648          * Prevent mem_cgroup_migrate() from looking at
5649          * page->mem_cgroup of its source page while we change it.
5650          */
5651         ret = -EBUSY;
5652         if (!trylock_page(page))
5653                 goto out;
5654
5655         ret = -EINVAL;
5656         if (page->mem_cgroup != from)
5657                 goto out_unlock;
5658
5659         pgdat = page_pgdat(page);
5660         from_vec = mem_cgroup_lruvec(from, pgdat);
5661         to_vec = mem_cgroup_lruvec(to, pgdat);
5662
5663         lock_page_memcg(page);
5664
5665         if (PageAnon(page)) {
5666                 if (page_mapped(page)) {
5667                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_MAPPED, -nr_pages);
5668                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_MAPPED, nr_pages);
5669                         if (PageTransHuge(page)) {
5670                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_THPS,
5671                                                    -nr_pages);
5672                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_THPS,
5673                                                    nr_pages);
5674                         }
5675
5676                 }
5677         } else {
5678                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_PAGES, -nr_pages);
5679                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_PAGES, nr_pages);
5680
5681                 if (PageSwapBacked(page)) {
5682                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_SHMEM, -nr_pages);
5683                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_SHMEM, nr_pages);
5684                 }
5685
5686                 if (page_mapped(page)) {
5687                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_MAPPED, -nr_pages);
5688                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_MAPPED, nr_pages);
5689                 }
5690
5691                 if (PageDirty(page)) {
5692                         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
5693
5694                         if (mapping_can_writeback(mapping)) {
5695                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_DIRTY,
5696                                                    -nr_pages);
5697                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_DIRTY,
5698                                                    nr_pages);
5699                         }
5700                 }
5701         }
5702
5703         if (PageWriteback(page)) {
5704                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_WRITEBACK, -nr_pages);
5705                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_WRITEBACK, nr_pages);
5706         }
5707
5708         /*
5709          * All state has been migrated, let's switch to the new memcg.
5710          *
5711          * It is safe to change page->mem_cgroup here because the page
5712          * is referenced, charged, isolated, and locked: we can't race
5713          * with (un)charging, migration, LRU putback, or anything else
5714          * that would rely on a stable page->mem_cgroup.
5715          *
5716          * Note that lock_page_memcg is a memcg lock, not a page lock,
5717          * to save space. As soon as we switch page->mem_cgroup to a
5718          * new memcg that isn't locked, the above state can change
5719          * concurrently again. Make sure we're truly done with it.
5720          */
5721         smp_mb();
5722
5723         css_get(&to->css);
5724         css_put(&from->css);
5725
5726         page->mem_cgroup = to;
5727
5728         __unlock_page_memcg(from);
5729
5730         ret = 0;
5731
5732         local_irq_disable();
5733         mem_cgroup_charge_statistics(to, page, nr_pages);
5734         memcg_check_events(to, page);
5735         mem_cgroup_charge_statistics(from, page, -nr_pages);
5736         memcg_check_events(from, page);
5737         local_irq_enable();
5738 out_unlock:
5739         unlock_page(page);
5740 out:
5741         return ret;
5742 }
5743
5744 /**
5745  * get_mctgt_type - get target type of moving charge
5746  * @vma: the vma the pte to be checked belongs
5747  * @addr: the address corresponding to the pte to be checked
5748  * @ptent: the pte to be checked
5749  * @target: the pointer the target page or swap ent will be stored(can be NULL)
5750  *
5751  * Returns
5752  *   0(MC_TARGET_NONE): if the pte is not a target for move charge.
5753  *   1(MC_TARGET_PAGE): if the page corresponding to this pte is a target for
5754  *     move charge. if @target is not NULL, the page is stored in target->page
5755  *     with extra refcnt got(Callers should handle it).
5756  *   2(MC_TARGET_SWAP): if the swap entry corresponding to this pte is a
5757  *     target for charge migration. if @target is not NULL, the entry is stored
5758  *     in target->ent.
5759  *   3(MC_TARGET_DEVICE): like MC_TARGET_PAGE  but page is MEMORY_DEVICE_PRIVATE
5760  *     (so ZONE_DEVICE page and thus not on the lru).
5761  *     For now we such page is charge like a regular page would be as for all
5762  *     intent and purposes it is just special memory taking the place of a
5763  *     regular page.
5764  *
5765  *     See Documentations/vm/hmm.txt and include/linux/hmm.h
5766  *
5767  * Called with pte lock held.
5768  */
5769
5770 static enum mc_target_type get_mctgt_type(struct vm_area_struct *vma,
5771                 unsigned long addr, pte_t ptent, union mc_target *target)
5772 {
5773         struct page *page = NULL;
5774         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5775         swp_entry_t ent = { .val = 0 };
5776
5777         if (pte_present(ptent))
5778                 page = mc_handle_present_pte(vma, addr, ptent);
5779         else if (is_swap_pte(ptent))
5780                 page = mc_handle_swap_pte(vma, ptent, &ent);
5781         else if (pte_none(ptent))
5782                 page = mc_handle_file_pte(vma, addr, ptent, &ent);
5783
5784         if (!page && !ent.val)
5785                 return ret;
5786         if (page) {
5787                 /*
5788                  * Do only loose check w/o serialization.
5789                  * mem_cgroup_move_account() checks the page is valid or
5790                  * not under LRU exclusion.
5791                  */
5792                 if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5793                         ret = MC_TARGET_PAGE;
5794                         if (is_device_private_page(page))
5795                                 ret = MC_TARGET_DEVICE;
5796                         if (target)
5797                                 target->page = page;
5798                 }
5799                 if (!ret || !target)
5800                         put_page(page);
5801         }
5802         /*
5803          * There is a swap entry and a page doesn't exist or isn't charged.
5804          * But we cannot move a tail-page in a THP.
5805          */
5806         if (ent.val && !ret && (!page || !PageTransCompound(page)) &&
5807             mem_cgroup_id(mc.from) == lookup_swap_cgroup_id(ent)) {
5808                 ret = MC_TARGET_SWAP;
5809                 if (target)
5810                         target->ent = ent;
5811         }
5812         return ret;
5813 }
5814
5815 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5816 /*
5817  * We don't consider PMD mapped swapping or file mapped pages because THP does
5818  * not support them for now.
5819  * Caller should make sure that pmd_trans_huge(pmd) is true.
5820  */
5821 static enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5822                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5823 {
5824         struct page *page = NULL;
5825         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5826
5827         if (unlikely(is_swap_pmd(pmd))) {
5828                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5829                                   !is_pmd_migration_entry(pmd));
5830                 return ret;
5831         }
5832         page = pmd_page(pmd);
5833         VM_BUG_ON_PAGE(!page || !PageHead(page), page);
5834         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5835                 return ret;
5836         if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5837                 ret = MC_TARGET_PAGE;
5838                 if (target) {
5839                         get_page(page);
5840                         target->page = page;
5841                 }
5842         }
5843         return ret;
5844 }
5845 #else
5846 static inline enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5847                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5848 {
5849         return MC_TARGET_NONE;
5850 }
5851 #endif
5852
5853 static int mem_cgroup_count_precharge_pte_range(pmd_t *pmd,
5854                                         unsigned long addr, unsigned long end,
5855                                         struct mm_walk *walk)
5856 {
5857         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5858         pte_t *pte;
5859         spinlock_t *ptl;
5860
5861         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
5862         if (ptl) {
5863                 /*
5864                  * Note their can not be MC_TARGET_DEVICE for now as we do not
5865                  * support transparent huge page with MEMORY_DEVICE_PRIVATE but
5866                  * this might change.
5867                  */
5868                 if (get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, NULL) == MC_TARGET_PAGE)
5869                         mc.precharge += HPAGE_PMD_NR;
5870                 spin_unlock(ptl);
5871                 return 0;
5872         }
5873
5874         if (pmd_trans_unstable(pmd))
5875                 return 0;
5876         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
5877         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE)
5878                 if (get_mctgt_type(vma, addr, *pte, NULL))
5879                         mc.precharge++; /* increment precharge temporarily */
5880         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
5881         cond_resched();
5882
5883         return 0;
5884 }
5885
5886 static const struct mm_walk_ops precharge_walk_ops = {
5887         .pmd_entry      = mem_cgroup_count_precharge_pte_range,
5888 };
5889
5890 static unsigned long mem_cgroup_count_precharge(struct mm_struct *mm)
5891 {
5892         unsigned long precharge;
5893
5894         mmap_read_lock(mm);
5895         walk_page_range(mm, 0, mm->highest_vm_end, &precharge_walk_ops, NULL);
5896         mmap_read_unlock(mm);
5897
5898         precharge = mc.precharge;
5899         mc.precharge = 0;
5900
5901         return precharge;
5902 }
5903
5904 static int mem_cgroup_precharge_mc(struct mm_struct *mm)
5905 {
5906         unsigned long precharge = mem_cgroup_count_precharge(mm);
5907
5908         VM_BUG_ON(mc.moving_task);
5909         mc.moving_task = current;
5910         return mem_cgroup_do_precharge(precharge);
5911 }
5912
5913 /* cancels all extra charges on mc.from and mc.to, and wakes up all waiters. */
5914 static void __mem_cgroup_clear_mc(void)
5915 {
5916         struct mem_cgroup *from = mc.from;
5917         struct mem_cgroup *to = mc.to;
5918
5919         /* we must uncharge all the leftover precharges from mc.to */
5920         if (mc.precharge) {
5921                 cancel_charge(mc.to, mc.precharge);
5922                 mc.precharge = 0;
5923         }
5924         /*
5925          * we didn't uncharge from mc.from at mem_cgroup_move_account(), so
5926          * we must uncharge here.
5927          */
5928         if (mc.moved_charge) {
5929                 cancel_charge(mc.from, mc.moved_charge);
5930                 mc.moved_charge = 0;
5931         }
5932         /* we must fixup refcnts and charges */
5933         if (mc.moved_swap) {
5934                 /* uncharge swap account from the old cgroup */
5935                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.from))
5936                         page_counter_uncharge(&mc.from->memsw, mc.moved_swap);
5937
5938                 mem_cgroup_id_put_many(mc.from, mc.moved_swap);
5939
5940                 /*
5941                  * we charged both to->memory and to->memsw, so we
5942                  * should uncharge to->memory.
5943                  */
5944                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.to))
5945                         page_counter_uncharge(&mc.to->memory, mc.moved_swap);
5946
5947                 mc.moved_swap = 0;
5948         }
5949         memcg_oom_recover(from);
5950         memcg_oom_recover(to);
5951         wake_up_all(&mc.waitq);
5952 }
5953
5954 static void mem_cgroup_clear_mc(void)
5955 {
5956         struct mm_struct *mm = mc.mm;
5957
5958         /*
5959          * we must clear moving_task before waking up waiters at the end of
5960          * task migration.
5961          */
5962         mc.moving_task = NULL;
5963         __mem_cgroup_clear_mc();
5964         spin_lock(&mc.lock);
5965         mc.from = NULL;
5966         mc.to = NULL;
5967         mc.mm = NULL;
5968         spin_unlock(&mc.lock);
5969
5970         mmput(mm);
5971 }
5972
5973 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
5974 {
5975         struct cgroup_subsys_state *css;
5976         struct mem_cgroup *memcg = NULL; /* unneeded init to make gcc happy */
5977         struct mem_cgroup *from;
5978         struct task_struct *leader, *p;
5979         struct mm_struct *mm;
5980         unsigned long move_flags;
5981         int ret = 0;
5982
5983         /* charge immigration isn't supported on the default hierarchy */
5984         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
5985                 return 0;
5986
5987         /*
5988          * Multi-process migrations only happen on the default hierarchy
5989          * where charge immigration is not used.  Perform charge
5990          * immigration if @tset contains a leader and whine if there are
5991          * multiple.
5992          */
5993         p = NULL;
5994         cgroup_taskset_for_each_leader(leader, css, tset) {
5995                 WARN_ON_ONCE(p);
5996                 p = leader;
5997                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5998         }
5999         if (!p)
6000                 return 0;
6001
6002         /*
6003          * We are now commited to this value whatever it is. Changes in this
6004          * tunable will only affect upcoming migrations, not the current one.
6005          * So we need to save it, and keep it going.
6006          */
6007         move_flags = READ_ONCE(memcg->move_charge_at_immigrate);
6008         if (!move_flags)
6009                 return 0;
6010
6011         from = mem_cgroup_from_task(p);
6012
6013         VM_BUG_ON(from == memcg);
6014
6015         mm = get_task_mm(p);
6016         if (!mm)
6017                 return 0;
6018         /* We move charges only when we move a owner of the mm */
6019         if (mm->owner == p) {
6020                 VM_BUG_ON(mc.from);
6021                 VM_BUG_ON(mc.to);
6022                 VM_BUG_ON(mc.precharge);
6023                 VM_BUG_ON(mc.moved_charge);
6024                 VM_BUG_ON(mc.moved_swap);
6025
6026                 spin_lock(&mc.lock);
6027                 mc.mm = mm;
6028                 mc.from = from;
6029                 mc.to = memcg;
6030                 mc.flags = move_flags;
6031                 spin_unlock(&mc.lock);
6032                 /* We set mc.moving_task later */
6033
6034                 ret = mem_cgroup_precharge_mc(mm);
6035                 if (ret)
6036                         mem_cgroup_clear_mc();
6037         } else {
6038                 mmput(mm);
6039         }
6040         return ret;
6041 }
6042
6043 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6044 {
6045         if (mc.to)
6046                 mem_cgroup_clear_mc();
6047 }
6048
6049 static int mem_cgroup_move_charge_pte_range(pmd_t *pmd,
6050                                 unsigned long addr, unsigned long end,
6051                                 struct mm_walk *walk)
6052 {
6053         int ret = 0;
6054         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
6055         pte_t *pte;
6056         spinlock_t *ptl;
6057         enum mc_target_type target_type;
6058         union mc_target target;
6059         struct page *page;
6060
6061         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
6062         if (ptl) {
6063                 if (mc.precharge < HPAGE_PMD_NR) {
6064                         spin_unlock(ptl);
6065                         return 0;
6066                 }
6067                 target_type = get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, &target);
6068                 if (target_type == MC_TARGET_PAGE) {
6069                         page = target.page;
6070                         if (!isolate_lru_page(page)) {
6071                                 if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6072                                                              mc.from, mc.to)) {
6073                                         mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6074                                         mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6075                                 }
6076                                 putback_lru_page(page);
6077                         }
6078                         put_page(page);
6079                 } else if (target_type == MC_TARGET_DEVICE) {
6080                         page = target.page;
6081                         if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6082                                                      mc.from, mc.to)) {
6083                                 mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6084                                 mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6085                         }
6086                         put_page(page);
6087                 }
6088                 spin_unlock(ptl);
6089                 return 0;
6090         }
6091
6092         if (pmd_trans_unstable(pmd))
6093                 return 0;
6094 retry:
6095         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
6096         for (; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
6097                 pte_t ptent = *(pte++);
6098                 bool device = false;
6099                 swp_entry_t ent;
6100
6101                 if (!mc.precharge)
6102                         break;
6103
6104                 switch (get_mctgt_type(vma, addr, ptent, &target)) {
6105                 case MC_TARGET_DEVICE:
6106                         device = true;
6107                         fallthrough;
6108                 case MC_TARGET_PAGE:
6109                         page = target.page;
6110                         /*
6111                          * We can have a part of the split pmd here. Moving it
6112                          * can be done but it would be too convoluted so simply
6113                          * ignore such a partial THP and keep it in original
6114                          * memcg. There should be somebody mapping the head.
6115                          */
6116                         if (PageTransCompound(page))
6117                                 goto put;
6118                         if (!device && isolate_lru_page(page))
6119                                 goto put;
6120                         if (!mem_cgroup_move_account(page, false,
6121                                                 mc.from, mc.to)) {
6122                                 mc.precharge--;
6123                                 /* we uncharge from mc.from later. */
6124                                 mc.moved_charge++;
6125                         }
6126                         if (!device)
6127                                 putback_lru_page(page);
6128 put:                    /* get_mctgt_type() gets the page */
6129                         put_page(page);
6130                         break;
6131                 case MC_TARGET_SWAP:
6132                         ent = target.ent;
6133                         if (!mem_cgroup_move_swap_account(ent, mc.from, mc.to)) {
6134                                 mc.precharge--;
6135                                 mem_cgroup_id_get_many(mc.to, 1);
6136                                 /* we fixup other refcnts and charges later. */
6137                                 mc.moved_swap++;
6138                         }
6139                         break;
6140                 default:
6141                         break;
6142                 }
6143         }
6144         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
6145         cond_resched();
6146
6147         if (addr != end) {
6148                 /*
6149                  * We have consumed all precharges we got in can_attach().
6150                  * We try charge one by one, but don't do any additional
6151                  * charges to mc.to if we have failed in charge once in attach()
6152                  * phase.
6153                  */
6154                 ret = mem_cgroup_do_precharge(1);
6155                 if (!ret)
6156                         goto retry;
6157         }
6158
6159         return ret;
6160 }
6161
6162 static const struct mm_walk_ops charge_walk_ops = {
6163         .pmd_entry      = mem_cgroup_move_charge_pte_range,
6164 };
6165
6166 static void mem_cgroup_move_charge(void)
6167 {
6168         lru_add_drain_all();
6169         /*
6170          * Signal lock_page_memcg() to take the memcg's move_lock
6171          * while we're moving its pages to another memcg. Then wait
6172          * for already started RCU-only updates to finish.
6173          */
6174         atomic_inc(&mc.from->moving_account);
6175         synchronize_rcu();
6176 retry:
6177         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mc.mm))) {
6178                 /*
6179                  * Someone who are holding the mmap_lock might be waiting in
6180                  * waitq. So we cancel all extra charges, wake up all waiters,
6181                  * and retry. Because we cancel precharges, we might not be able
6182                  * to move enough charges, but moving charge is a best-effort
6183                  * feature anyway, so it wouldn't be a big problem.
6184                  */
6185                 __mem_cgroup_clear_mc();
6186                 cond_resched();
6187                 goto retry;
6188         }
6189         /*
6190          * When we have consumed all precharges and failed in doing
6191          * additional charge, the page walk just aborts.
6192          */
6193         walk_page_range(mc.mm, 0, mc.mm->highest_vm_end, &charge_walk_ops,
6194                         NULL);
6195
6196         mmap_read_unlock(mc.mm);
6197         atomic_dec(&mc.from->moving_account);
6198 }
6199
6200 static void mem_cgroup_move_task(void)
6201 {
6202         if (mc.to) {
6203                 mem_cgroup_move_charge();
6204                 mem_cgroup_clear_mc();
6205         }
6206 }
6207 #else   /* !CONFIG_MMU */
6208 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6209 {
6210         return 0;
6211 }
6212 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6213 {
6214 }
6215 static void mem_cgroup_move_task(void)
6216 {
6217 }
6218 #endif
6219
6220 /*
6221  * Cgroup retains root cgroups across [un]mount cycles making it necessary
6222  * to verify whether we're attached to the default hierarchy on each mount
6223  * attempt.
6224  */
6225 static void mem_cgroup_bind(struct cgroup_subsys_state *root_css)
6226 {
6227         /*
6228          * use_hierarchy is forced on the default hierarchy.  cgroup core
6229          * guarantees that @root doesn't have any children, so turning it
6230          * on for the root memcg is enough.
6231          */
6232         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
6233                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = true;
6234         else
6235                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = false;
6236 }
6237
6238 static int seq_puts_memcg_tunable(struct seq_file *m, unsigned long value)
6239 {
6240         if (value == PAGE_COUNTER_MAX)
6241                 seq_puts(m, "max\n");
6242         else
6243                 seq_printf(m, "%llu\n", (u64)value * PAGE_SIZE);
6244
6245         return 0;
6246 }
6247
6248 static u64 memory_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
6249                                struct cftype *cft)
6250 {
6251         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
6252
6253         return (u64)page_counter_read(&memcg->memory) * PAGE_SIZE;
6254 }
6255
6256 static int memory_min_show(struct seq_file *m, void *v)
6257 {
6258         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6259                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.min));
6260 }
6261
6262 static ssize_t memory_min_write(struct kernfs_open_file *of,
6263                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6264 {
6265         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6266         unsigned long min;
6267         int err;
6268
6269         buf = strstrip(buf);
6270         err = page_counter_memparse(buf, "max", &min);
6271         if (err)
6272                 return err;
6273
6274         page_counter_set_min(&memcg->memory, min);
6275
6276         return nbytes;
6277 }
6278
6279 static int memory_low_show(struct seq_file *m, void *v)
6280 {
6281         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6282                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.low));
6283 }
6284
6285 static ssize_t memory_low_write(struct kernfs_open_file *of,
6286                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6287 {
6288         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6289         unsigned long low;
6290         int err;
6291
6292         buf = strstrip(buf);
6293         err = page_counter_memparse(buf, "max", &low);
6294         if (err)
6295                 return err;
6296
6297         page_counter_set_low(&memcg->memory, low);
6298
6299         return nbytes;
6300 }
6301
6302 static int memory_high_show(struct seq_file *m, void *v)
6303 {
6304         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6305                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.high));
6306 }
6307
6308 static ssize_t memory_high_write(struct kernfs_open_file *of,
6309                                  char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6310 {
6311         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6312         unsigned int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6313         bool drained = false;
6314         unsigned long high;
6315         int err;
6316
6317         buf = strstrip(buf);
6318         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
6319         if (err)
6320                 return err;
6321
6322         for (;;) {
6323                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6324                 unsigned long reclaimed;
6325
6326                 if (nr_pages <= high)
6327                         break;
6328
6329                 if (signal_pending(current))
6330                         break;
6331
6332                 if (!drained) {
6333                         drain_all_stock(memcg);
6334                         drained = true;
6335                         continue;
6336                 }
6337
6338                 reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - high,
6339                                                          GFP_KERNEL, true);
6340
6341                 if (!reclaimed && !nr_retries--)
6342                         break;
6343         }
6344
6345         page_counter_set_high(&memcg->memory, high);
6346
6347         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6348
6349         return nbytes;
6350 }
6351
6352 static int memory_max_show(struct seq_file *m, void *v)
6353 {
6354         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6355                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.max));
6356 }
6357
6358 static ssize_t memory_max_write(struct kernfs_open_file *of,
6359                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6360 {
6361         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6362         unsigned int nr_reclaims = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6363         bool drained = false;
6364         unsigned long max;
6365         int err;
6366
6367         buf = strstrip(buf);
6368         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
6369         if (err)
6370                 return err;
6371
6372         xchg(&memcg->memory.max, max);
6373
6374         for (;;) {
6375                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6376
6377                 if (nr_pages <= max)
6378                         break;
6379
6380                 if (signal_pending(current))
6381                         break;
6382
6383                 if (!drained) {
6384                         drain_all_stock(memcg);
6385                         drained = true;
6386                         continue;
6387                 }
6388
6389                 if (nr_reclaims) {
6390                         if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - max,
6391                                                           GFP_KERNEL, true))
6392                                 nr_reclaims--;
6393                         continue;
6394                 }
6395
6396                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
6397                 if (!mem_cgroup_out_of_memory(memcg, GFP_KERNEL, 0))
6398                         break;
6399         }
6400
6401         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6402         return nbytes;
6403 }
6404
6405 static void __memory_events_show(struct seq_file *m, atomic_long_t *events)
6406 {
6407         seq_printf(m, "low %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_LOW]));
6408         seq_printf(m, "high %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_HIGH]));
6409         seq_printf(m, "max %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_MAX]));
6410         seq_printf(m, "oom %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM]));
6411         seq_printf(m, "oom_kill %lu\n",
6412                    atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM_KILL]));
6413 }
6414
6415 static int memory_events_show(struct seq_file *m, void *v)
6416 {
6417         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6418
6419         __memory_events_show(m, memcg->memory_events);
6420         return 0;
6421 }
6422
6423 static int memory_events_local_show(struct seq_file *m, void *v)
6424 {
6425         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6426
6427         __memory_events_show(m, memcg->memory_events_local);
6428         return 0;
6429 }
6430
6431 static int memory_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6432 {
6433         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6434         char *buf;
6435
6436         buf = memory_stat_format(memcg);
6437         if (!buf)
6438                 return -ENOMEM;
6439         seq_puts(m, buf);
6440         kfree(buf);
6441         return 0;
6442 }
6443
6444 #ifdef CONFIG_NUMA
6445 static int memory_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6446 {
6447         int i;
6448         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6449
6450         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
6451                 int nid;
6452
6453                 if (memory_stats[i].idx >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
6454                         continue;
6455
6456                 seq_printf(m, "%s", memory_stats[i].name);
6457                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6458                         u64 size;
6459                         struct lruvec *lruvec;
6460
6461                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
6462                         size = lruvec_page_state(lruvec, memory_stats[i].idx);
6463                         size *= memory_stats[i].ratio;
6464                         seq_printf(m, " N%d=%llu", nid, size);
6465                 }
6466                 seq_putc(m, '\n');
6467         }
6468
6469         return 0;
6470 }
6471 #endif
6472
6473 static int memory_oom_group_show(struct seq_file *m, void *v)
6474 {
6475         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6476
6477         seq_printf(m, "%d\n", memcg->oom_group);
6478
6479         return 0;
6480 }
6481
6482 static ssize_t memory_oom_group_write(struct kernfs_open_file *of,
6483                                       char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6484 {
6485         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6486         int ret, oom_group;
6487
6488         buf = strstrip(buf);
6489         if (!buf)
6490                 return -EINVAL;
6491
6492         ret = kstrtoint(buf, 0, &oom_group);
6493         if (ret)
6494                 return ret;
6495
6496         if (oom_group != 0 && oom_group != 1)
6497                 return -EINVAL;
6498
6499         memcg->oom_group = oom_group;
6500
6501         return nbytes;
6502 }
6503
6504 static struct cftype memory_files[] = {
6505         {
6506                 .name = "current",
6507                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6508                 .read_u64 = memory_current_read,
6509         },
6510         {
6511                 .name = "min",
6512                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6513                 .seq_show = memory_min_show,
6514                 .write = memory_min_write,
6515         },
6516         {
6517                 .name = "low",
6518                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6519                 .seq_show = memory_low_show,
6520                 .write = memory_low_write,
6521         },
6522         {
6523                 .name = "high",
6524                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6525                 .seq_show = memory_high_show,
6526                 .write = memory_high_write,
6527         },
6528         {
6529                 .name = "max",
6530                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6531                 .seq_show = memory_max_show,
6532                 .write = memory_max_write,
6533         },
6534         {
6535                 .name = "events",
6536                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6537                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_file),
6538                 .seq_show = memory_events_show,
6539         },
6540         {
6541                 .name = "events.local",
6542                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6543                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_local_file),
6544                 .seq_show = memory_events_local_show,
6545         },
6546         {
6547                 .name = "stat",
6548                 .seq_show = memory_stat_show,
6549         },
6550 #ifdef CONFIG_NUMA
6551         {
6552                 .name = "numa_stat",
6553                 .seq_show = memory_numa_stat_show,
6554         },
6555 #endif
6556         {
6557                 .name = "oom.group",
6558                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT | CFTYPE_NS_DELEGATABLE,
6559                 .seq_show = memory_oom_group_show,
6560                 .write = memory_oom_group_write,
6561         },
6562         { }     /* terminate */
6563 };
6564
6565 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys = {
6566         .css_alloc = mem_cgroup_css_alloc,
6567         .css_online = mem_cgroup_css_online,
6568         .css_offline = mem_cgroup_css_offline,
6569         .css_released = mem_cgroup_css_released,
6570         .css_free = mem_cgroup_css_free,
6571         .css_reset = mem_cgroup_css_reset,
6572         .can_attach = mem_cgroup_can_attach,
6573         .cancel_attach = mem_cgroup_cancel_attach,
6574         .post_attach = mem_cgroup_move_task,
6575         .bind = mem_cgroup_bind,
6576         .dfl_cftypes = memory_files,
6577         .legacy_cftypes = mem_cgroup_legacy_files,
6578         .early_init = 0,
6579 };
6580
6581 /*
6582  * This function calculates an individual cgroup's effective
6583  * protection which is derived from its own memory.min/low, its
6584  * parent's and siblings' settings, as well as the actual memory
6585  * distribution in the tree.
6586  *
6587  * The following rules apply to the effective protection values:
6588  *
6589  * 1. At the first level of reclaim, effective protection is equal to
6590  *    the declared protection in memory.min and memory.low.
6591  *
6592  * 2. To enable safe delegation of the protection configuration, at
6593  *    subsequent levels the effective protection is capped to the
6594  *    parent's effective protection.
6595  *
6596  * 3. To make complex and dynamic subtrees easier to configure, the
6597  *    user is allowed to overcommit the declared protection at a given
6598  *    level. If that is the case, the parent's effective protection is
6599  *    distributed to the children in proportion to how much protection
6600  *    they have declared and how much of it they are utilizing.
6601  *
6602  *    This makes distribution proportional, but also work-conserving:
6603  *    if one cgroup claims much more protection than it uses memory,
6604  *    the unused remainder is available to its siblings.
6605  *
6606  * 4. Conversely, when the declared protection is undercommitted at a
6607  *    given level, the distribution of the larger parental protection
6608  *    budget is NOT proportional. A cgroup's protection from a sibling
6609  *    is capped to its own memory.min/low setting.
6610  *
6611  * 5. However, to allow protecting recursive subtrees from each other
6612  *    without having to declare each individual cgroup's fixed share
6613  *    of the ancestor's claim to protection, any unutilized -
6614  *    "floating" - protection from up the tree is distributed in
6615  *    proportion to each cgroup's *usage*. This makes the protection
6616  *    neutral wrt sibling cgroups and lets them compete freely over
6617  *    the shared parental protection budget, but it protects the
6618  *    subtree as a whole from neighboring subtrees.
6619  *
6620  * Note that 4. and 5. are not in conflict: 4. is about protecting
6621  * against immediate siblings whereas 5. is about protecting against
6622  * neighboring subtrees.
6623  */
6624 static unsigned long effective_protection(unsigned long usage,
6625                                           unsigned long parent_usage,
6626                                           unsigned long setting,
6627                                           unsigned long parent_effective,
6628                                           unsigned long siblings_protected)
6629 {
6630         unsigned long protected;
6631         unsigned long ep;
6632
6633         protected = min(usage, setting);
6634         /*
6635          * If all cgroups at this level combined claim and use more
6636          * protection then what the parent affords them, distribute
6637          * shares in proportion to utilization.
6638          *
6639          * We are using actual utilization rather than the statically
6640          * claimed protection in order to be work-conserving: claimed
6641          * but unused protection is available to siblings that would
6642          * otherwise get a smaller chunk than what they claimed.
6643          */
6644         if (siblings_protected > parent_effective)
6645                 return protected * parent_effective / siblings_protected;
6646
6647         /*
6648          * Ok, utilized protection of all children is within what the
6649          * parent affords them, so we know whatever this child claims
6650          * and utilizes is effectively protected.
6651          *
6652          * If there is unprotected usage beyond this value, reclaim
6653          * will apply pressure in proportion to that amount.
6654          *
6655          * If there is unutilized protection, the cgroup will be fully
6656          * shielded from reclaim, but we do return a smaller value for
6657          * protection than what the group could enjoy in theory. This
6658          * is okay. With the overcommit distribution above, effective
6659          * protection is always dependent on how memory is actually
6660          * consumed among the siblings anyway.
6661          */
6662         ep = protected;
6663
6664         /*
6665          * If the children aren't claiming (all of) the protection
6666          * afforded to them by the parent, distribute the remainder in
6667          * proportion to the (unprotected) memory of each cgroup. That
6668          * way, cgroups that aren't explicitly prioritized wrt each
6669          * other compete freely over the allowance, but they are
6670          * collectively protected from neighboring trees.
6671          *
6672          * We're using unprotected memory for the weight so that if
6673          * some cgroups DO claim explicit protection, we don't protect
6674          * the same bytes twice.
6675          *
6676          * Check both usage and parent_usage against the respective
6677          * protected values. One should imply the other, but they
6678          * aren't read atomically - make sure the division is sane.
6679          */
6680         if (!(cgrp_dfl_root.flags & CGRP_ROOT_MEMORY_RECURSIVE_PROT))
6681                 return ep;
6682         if (parent_effective > siblings_protected &&
6683             parent_usage > siblings_protected &&
6684             usage > protected) {
6685                 unsigned long unclaimed;
6686
6687                 unclaimed = parent_effective - siblings_protected;
6688                 unclaimed *= usage - protected;
6689                 unclaimed /= parent_usage - siblings_protected;
6690
6691                 ep += unclaimed;
6692         }
6693
6694         return ep;
6695 }
6696
6697 /**
6698  * mem_cgroup_protected - check if memory consumption is in the normal range
6699  * @root: the top ancestor of the sub-tree being checked
6700  * @memcg: the memory cgroup to check
6701  *
6702  * WARNING: This function is not stateless! It can only be used as part
6703  *          of a top-down tree iteration, not for isolated queries.
6704  */
6705 void mem_cgroup_calculate_protection(struct mem_cgroup *root,
6706                                      struct mem_cgroup *memcg)
6707 {
6708         unsigned long usage, parent_usage;
6709         struct mem_cgroup *parent;
6710
6711         if (mem_cgroup_disabled())
6712                 return;
6713
6714         if (!root)
6715                 root = root_mem_cgroup;
6716
6717         /*
6718          * Effective values of the reclaim targets are ignored so they
6719          * can be stale. Have a look at mem_cgroup_protection for more
6720          * details.
6721          * TODO: calculation should be more robust so that we do not need
6722          * that special casing.
6723          */
6724         if (memcg == root)
6725                 return;
6726
6727         usage = page_counter_read(&memcg->memory);
6728         if (!usage)
6729                 return;
6730
6731         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
6732         /* No parent means a non-hierarchical mode on v1 memcg */
6733         if (!parent)
6734                 return;
6735
6736         if (parent == root) {
6737                 memcg->memory.emin = READ_ONCE(memcg->memory.min);
6738                 memcg->memory.elow = READ_ONCE(memcg->memory.low);
6739                 return;
6740         }
6741
6742         parent_usage = page_counter_read(&parent->memory);
6743
6744         WRITE_ONCE(memcg->memory.emin, effective_protection(usage, parent_usage,
6745                         READ_ONCE(memcg->memory.min),
6746                         READ_ONCE(parent->memory.emin),
6747                         atomic_long_read(&parent->memory.children_min_usage)));
6748
6749         WRITE_ONCE(memcg->memory.elow, effective_protection(usage, parent_usage,
6750                         READ_ONCE(memcg->memory.low),
6751                         READ_ONCE(parent->memory.elow),
6752                         atomic_long_read(&parent->memory.children_low_usage)));
6753 }
6754
6755 /**
6756  * mem_cgroup_charge - charge a newly allocated page to a cgroup
6757  * @page: page to charge
6758  * @mm: mm context of the victim
6759  * @gfp_mask: reclaim mode
6760  *
6761  * Try to charge @page to the memcg that @mm belongs to, reclaiming
6762  * pages according to @gfp_mask if necessary.
6763  *
6764  * Returns 0 on success. Otherwise, an error code is returned.
6765  */
6766 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
6767 {
6768         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
6769         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
6770         int ret = 0;
6771
6772         if (mem_cgroup_disabled())
6773                 goto out;
6774
6775         if (PageSwapCache(page)) {
6776                 swp_entry_t ent = { .val = page_private(page), };
6777                 unsigned short id;
6778
6779                 /*
6780                  * Every swap fault against a single page tries to charge the
6781                  * page, bail as early as possible.  shmem_unuse() encounters
6782                  * already charged pages, too.  page->mem_cgroup is protected
6783                  * by the page lock, which serializes swap cache removal, which
6784                  * in turn serializes uncharging.
6785                  */
6786                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
6787                 if (compound_head(page)->mem_cgroup)
6788                         goto out;
6789
6790                 id = lookup_swap_cgroup_id(ent);
6791                 rcu_read_lock();
6792                 memcg = mem_cgroup_from_id(id);
6793                 if (memcg && !css_tryget_online(&memcg->css))
6794                         memcg = NULL;
6795                 rcu_read_unlock();
6796         }
6797
6798         if (!memcg)
6799                 memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
6800
6801         ret = try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages);
6802         if (ret)
6803                 goto out_put;
6804
6805         css_get(&memcg->css);
6806         commit_charge(page, memcg);
6807
6808         local_irq_disable();
6809         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, nr_pages);
6810         memcg_check_events(memcg, page);
6811         local_irq_enable();
6812
6813         if (PageSwapCache(page)) {
6814                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
6815                 /*
6816                  * The swap entry might not get freed for a long time,
6817                  * let's not wait for it.  The page already received a
6818                  * memory+swap charge, drop the swap entry duplicate.
6819                  */
6820                 mem_cgroup_uncharge_swap(entry, nr_pages);
6821         }
6822
6823 out_put:
6824         css_put(&memcg->css);
6825 out:
6826         return ret;
6827 }
6828
6829 struct uncharge_gather {
6830         struct mem_cgroup *memcg;
6831         unsigned long nr_pages;
6832         unsigned long pgpgout;
6833         unsigned long nr_kmem;
6834         struct page *dummy_page;
6835 };
6836
6837 static inline void uncharge_gather_clear(struct uncharge_gather *ug)
6838 {
6839         memset(ug, 0, sizeof(*ug));
6840 }
6841
6842 static void uncharge_batch(const struct uncharge_gather *ug)
6843 {
6844         unsigned long flags;
6845
6846         if (!mem_cgroup_is_root(ug->memcg)) {
6847                 page_counter_uncharge(&ug->memcg->memory, ug->nr_pages);
6848                 if (do_memsw_account())
6849                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->memsw, ug->nr_pages);
6850                 if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && ug->nr_kmem)
6851                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->kmem, ug->nr_kmem);
6852                 memcg_oom_recover(ug->memcg);
6853         }
6854
6855         local_irq_save(flags);
6856         __count_memcg_events(ug->memcg, PGPGOUT, ug->pgpgout);
6857         __this_cpu_add(ug->memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, ug->nr_pages);
6858         memcg_check_events(ug->memcg, ug->dummy_page);
6859         local_irq_restore(flags);
6860
6861         /* drop reference from uncharge_page */
6862         css_put(&ug->memcg->css);
6863 }
6864
6865 static void uncharge_page(struct page *page, struct uncharge_gather *ug)
6866 {
6867         unsigned long nr_pages;
6868
6869         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
6870
6871         if (!page->mem_cgroup)
6872                 return;
6873
6874         /*
6875          * Nobody should be changing or seriously looking at
6876          * page->mem_cgroup at this point, we have fully
6877          * exclusive access to the page.
6878          */
6879
6880         if (ug->memcg != page->mem_cgroup) {
6881                 if (ug->memcg) {
6882                         uncharge_batch(ug);
6883                         uncharge_gather_clear(ug);
6884                 }
6885                 ug->memcg = page->mem_cgroup;
6886
6887                 /* pairs with css_put in uncharge_batch */
6888                 css_get(&ug->memcg->css);
6889         }
6890
6891         nr_pages = compound_nr(page);
6892         ug->nr_pages += nr_pages;
6893
6894         if (!PageKmemcg(page)) {
6895                 ug->pgpgout++;
6896         } else {
6897                 ug->nr_kmem += nr_pages;
6898                 __ClearPageKmemcg(page);
6899         }
6900
6901         ug->dummy_page = page;
6902         page->mem_cgroup = NULL;
6903         css_put(&ug->memcg->css);
6904 }
6905
6906 static void uncharge_list(struct list_head *page_list)
6907 {
6908         struct uncharge_gather ug;
6909         struct list_head *next;
6910
6911         uncharge_gather_clear(&ug);
6912
6913         /*
6914          * Note that the list can be a single page->lru; hence the
6915          * do-while loop instead of a simple list_for_each_entry().
6916          */
6917         next = page_list->next;
6918         do {
6919                 struct page *page;
6920
6921                 page = list_entry(next, struct page, lru);
6922                 next = page->lru.next;
6923
6924                 uncharge_page(page, &ug);
6925         } while (next != page_list);
6926
6927         if (ug.memcg)
6928                 uncharge_batch(&ug);
6929 }
6930
6931 /**
6932  * mem_cgroup_uncharge - uncharge a page
6933  * @page: page to uncharge
6934  *
6935  * Uncharge a page previously charged with mem_cgroup_charge().
6936  */
6937 void mem_cgroup_uncharge(struct page *page)
6938 {
6939         struct uncharge_gather ug;
6940
6941         if (mem_cgroup_disabled())
6942                 return;
6943
6944         /* Don't touch page->lru of any random page, pre-check: */
6945         if (!page->mem_cgroup)
6946                 return;
6947
6948         uncharge_gather_clear(&ug);
6949         uncharge_page(page, &ug);
6950         uncharge_batch(&ug);
6951 }
6952
6953 /**
6954  * mem_cgroup_uncharge_list - uncharge a list of page
6955  * @page_list: list of pages to uncharge
6956  *
6957  * Uncharge a list of pages previously charged with
6958  * mem_cgroup_charge().
6959  */
6960 void mem_cgroup_uncharge_list(struct list_head *page_list)
6961 {
6962         if (mem_cgroup_disabled())
6963                 return;
6964
6965         if (!list_empty(page_list))
6966                 uncharge_list(page_list);
6967 }
6968
6969 /**
6970  * mem_cgroup_migrate - charge a page's replacement
6971  * @oldpage: currently circulating page
6972  * @newpage: replacement page
6973  *
6974  * Charge @newpage as a replacement page for @oldpage. @oldpage will
6975  * be uncharged upon free.
6976  *
6977  * Both pages must be locked, @newpage->mapping must be set up.
6978  */
6979 void mem_cgroup_migrate(struct page *oldpage, struct page *newpage)
6980 {
6981         struct mem_cgroup *memcg;
6982         unsigned int nr_pages;
6983         unsigned long flags;
6984
6985         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(oldpage), oldpage);
6986         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
6987         VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(oldpage) != PageAnon(newpage), newpage);
6988         VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(oldpage) != PageTransHuge(newpage),
6989                        newpage);
6990
6991         if (mem_cgroup_disabled())
6992                 return;
6993
6994         /* Page cache replacement: new page already charged? */
6995         if (newpage->mem_cgroup)
6996                 return;
6997
6998         /* Swapcache readahead pages can get replaced before being charged */
6999         memcg = oldpage->mem_cgroup;
7000         if (!memcg)
7001                 return;
7002
7003         /* Force-charge the new page. The old one will be freed soon */
7004         nr_pages = thp_nr_pages(newpage);
7005
7006         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
7007         if (do_memsw_account())
7008                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
7009
7010         css_get(&memcg->css);
7011         commit_charge(newpage, memcg);
7012
7013         local_irq_save(flags);
7014         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, newpage, nr_pages);
7015         memcg_check_events(memcg, newpage);
7016         local_irq_restore(flags);
7017 }
7018
7019 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_sockets_enabled_key);
7020 EXPORT_SYMBOL(memcg_sockets_enabled_key);
7021
7022 void mem_cgroup_sk_alloc(struct sock *sk)
7023 {
7024         struct mem_cgroup *memcg;
7025
7026         if (!mem_cgroup_sockets_enabled)
7027                 return;
7028
7029         /* Do not associate the sock with unrelated interrupted task's memcg. */
7030         if (in_interrupt())
7031                 return;
7032
7033         rcu_read_lock();
7034         memcg = mem_cgroup_from_task(current);
7035         if (memcg == root_mem_cgroup)
7036                 goto out;
7037         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !memcg->tcpmem_active)
7038                 goto out;
7039         if (css_tryget(&memcg->css))
7040                 sk->sk_memcg = memcg;
7041 out:
7042         rcu_read_unlock();
7043 }
7044
7045 void mem_cgroup_sk_free(struct sock *sk)
7046 {
7047         if (sk->sk_memcg)
7048                 css_put(&sk->sk_memcg->css);
7049 }
7050
7051 /**
7052  * mem_cgroup_charge_skmem - charge socket memory
7053  * @memcg: memcg to charge
7054  * @nr_pages: number of pages to charge
7055  *
7056  * Charges @nr_pages to @memcg. Returns %true if the charge fit within
7057  * @memcg's configured limit, %false if the charge had to be forced.
7058  */
7059 bool mem_cgroup_charge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7060 {
7061         gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;
7062
7063         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7064                 struct page_counter *fail;
7065
7066                 if (page_counter_try_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages, &fail)) {
7067                         memcg->tcpmem_pressure = 0;
7068                         return true;
7069                 }
7070                 page_counter_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7071                 memcg->tcpmem_pressure = 1;
7072                 return false;
7073         }
7074
7075         /* Don't block in the packet receive path */
7076         if (in_softirq())
7077                 gfp_mask = GFP_NOWAIT;
7078
7079         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, nr_pages);
7080
7081         if (try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages) == 0)
7082                 return true;
7083
7084         try_charge(memcg, gfp_mask|__GFP_NOFAIL, nr_pages);
7085         return false;
7086 }
7087
7088 /**
7089  * mem_cgroup_uncharge_skmem - uncharge socket memory
7090  * @memcg: memcg to uncharge
7091  * @nr_pages: number of pages to uncharge
7092  */
7093 void mem_cgroup_uncharge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7094 {
7095         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7096                 page_counter_uncharge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7097                 return;
7098         }
7099
7100         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, -nr_pages);
7101
7102         refill_stock(memcg, nr_pages);
7103 }
7104
7105 static int __init cgroup_memory(char *s)
7106 {
7107         char *token;
7108
7109         while ((token = strsep(&s, ",")) != NULL) {
7110                 if (!*token)
7111                         continue;
7112                 if (!strcmp(token, "nosocket"))
7113                         cgroup_memory_nosocket = true;
7114                 if (!strcmp(token, "nokmem"))
7115                         cgroup_memory_nokmem = true;
7116         }
7117         return 0;
7118 }
7119 __setup("cgroup.memory=", cgroup_memory);
7120
7121 /*
7122  * subsys_initcall() for memory controller.
7123  *
7124  * Some parts like memcg_hotplug_cpu_dead() have to be initialized from this
7125  * context because of lock dependencies (cgroup_lock -> cpu hotplug) but
7126  * basically everything that doesn't depend on a specific mem_cgroup structure
7127  * should be initialized from here.
7128  */
7129 static int __init mem_cgroup_init(void)
7130 {
7131         int cpu, node;
7132
7133         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_MEMCQ_DEAD, "mm/memctrl:dead", NULL,
7134                                   memcg_hotplug_cpu_dead);
7135
7136         for_each_possible_cpu(cpu)
7137                 INIT_WORK(&per_cpu_ptr(&memcg_stock, cpu)->work,
7138                           drain_local_stock);
7139
7140         for_each_node(node) {
7141                 struct mem_cgroup_tree_per_node *rtpn;
7142
7143                 rtpn = kzalloc_node(sizeof(*rtpn), GFP_KERNEL,
7144                                     node_online(node) ? node : NUMA_NO_NODE);
7145
7146                 rtpn->rb_root = RB_ROOT;
7147                 rtpn->rb_rightmost = NULL;
7148                 spin_lock_init(&rtpn->lock);
7149                 soft_limit_tree.rb_tree_per_node[node] = rtpn;
7150         }
7151
7152         return 0;
7153 }
7154 subsys_initcall(mem_cgroup_init);
7155
7156 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
7157 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_id_get_online(struct mem_cgroup *memcg)
7158 {
7159         while (!refcount_inc_not_zero(&memcg->id.ref)) {
7160                 /*
7161                  * The root cgroup cannot be destroyed, so it's refcount must
7162                  * always be >= 1.
7163                  */
7164                 if (WARN_ON_ONCE(memcg == root_mem_cgroup)) {
7165                         VM_BUG_ON(1);
7166                         break;
7167                 }
7168                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
7169                 if (!memcg)
7170                         memcg = root_mem_cgroup;
7171         }
7172         return memcg;
7173 }
7174
7175 /**
7176  * mem_cgroup_swapout - transfer a memsw charge to swap
7177  * @page: page whose memsw charge to transfer
7178  * @entry: swap entry to move the charge to
7179  *
7180  * Transfer the memsw charge of @page to @entry.
7181  */
7182 void mem_cgroup_swapout(struct page *page, swp_entry_t entry)
7183 {
7184         struct mem_cgroup *memcg, *swap_memcg;
7185         unsigned int nr_entries;
7186         unsigned short oldid;
7187
7188         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
7189         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
7190
7191         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7192                 return;
7193
7194         memcg = page->mem_cgroup;
7195
7196         /* Readahead page, never charged */
7197         if (!memcg)
7198                 return;
7199
7200         /*
7201          * In case the memcg owning these pages has been offlined and doesn't
7202          * have an ID allocated to it anymore, charge the closest online
7203          * ancestor for the swap instead and transfer the memory+swap charge.
7204          */
7205         swap_memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7206         nr_entries = thp_nr_pages(page);
7207         /* Get references for the tail pages, too */
7208         if (nr_entries > 1)
7209                 mem_cgroup_id_get_many(swap_memcg, nr_entries - 1);
7210         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(swap_memcg),
7211                                    nr_entries);
7212         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7213         mod_memcg_state(swap_memcg, MEMCG_SWAP, nr_entries);
7214
7215         page->mem_cgroup = NULL;
7216
7217         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
7218                 page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_entries);
7219
7220         if (!cgroup_memory_noswap && memcg != swap_memcg) {
7221                 if (!mem_cgroup_is_root(swap_memcg))
7222                         page_counter_charge(&swap_memcg->memsw, nr_entries);
7223                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_entries);
7224         }
7225
7226         /*
7227          * Interrupts should be disabled here because the caller holds the
7228          * i_pages lock which is taken with interrupts-off. It is
7229          * important here to have the interrupts disabled because it is the
7230          * only synchronisation we have for updating the per-CPU variables.
7231          */
7232         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
7233         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, -nr_entries);
7234         memcg_check_events(memcg, page);
7235
7236         css_put(&memcg->css);
7237 }
7238
7239 /**
7240  * mem_cgroup_try_charge_swap - try charging swap space for a page
7241  * @page: page being added to swap
7242  * @entry: swap entry to charge
7243  *
7244  * Try to charge @page's memcg for the swap space at @entry.
7245  *
7246  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
7247  */
7248 int mem_cgroup_try_charge_swap(struct page *page, swp_entry_t entry)
7249 {
7250         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
7251         struct page_counter *counter;
7252         struct mem_cgroup *memcg;
7253         unsigned short oldid;
7254
7255         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7256                 return 0;
7257
7258         memcg = page->mem_cgroup;
7259
7260         /* Readahead page, never charged */
7261         if (!memcg)
7262                 return 0;
7263
7264         if (!entry.val) {
7265                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7266                 return 0;
7267         }
7268
7269         memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7270
7271         if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg) &&
7272             !page_counter_try_charge(&memcg->swap, nr_pages, &counter)) {
7273                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_MAX);
7274                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7275                 mem_cgroup_id_put(memcg);
7276                 return -ENOMEM;
7277         }
7278
7279         /* Get references for the tail pages, too */
7280         if (nr_pages > 1)
7281                 mem_cgroup_id_get_many(memcg, nr_pages - 1);
7282         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(memcg), nr_pages);
7283         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7284         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, nr_pages);
7285
7286         return 0;
7287 }
7288
7289 /**
7290  * mem_cgroup_uncharge_swap - uncharge swap space
7291  * @entry: swap entry to uncharge
7292  * @nr_pages: the amount of swap space to uncharge
7293  */
7294 void mem_cgroup_uncharge_swap(swp_entry_t entry, unsigned int nr_pages)
7295 {
7296         struct mem_cgroup *memcg;
7297         unsigned short id;
7298
7299         id = swap_cgroup_record(entry, 0, nr_pages);
7300         rcu_read_lock();
7301         memcg = mem_cgroup_from_id(id);
7302         if (memcg) {
7303                 if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
7304                         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7305                                 page_counter_uncharge(&memcg->swap, nr_pages);
7306                         else
7307                                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
7308                 }
7309                 mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, -nr_pages);
7310                 mem_cgroup_id_put_many(memcg, nr_pages);
7311         }
7312         rcu_read_unlock();
7313 }
7314
7315 long mem_cgroup_get_nr_swap_pages(struct mem_cgroup *memcg)
7316 {
7317         long nr_swap_pages = get_nr_swap_pages();
7318
7319         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7320                 return nr_swap_pages;
7321         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg))
7322                 nr_swap_pages = min_t(long, nr_swap_pages,
7323                                       READ_ONCE(memcg->swap.max) -
7324                                       page_counter_read(&memcg->swap));
7325         return nr_swap_pages;
7326 }
7327
7328 bool mem_cgroup_swap_full(struct page *page)
7329 {
7330         struct mem_cgroup *memcg;
7331
7332         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
7333
7334         if (vm_swap_full())
7335                 return true;
7336         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7337                 return false;
7338
7339         memcg = page->mem_cgroup;
7340         if (!memcg)
7341                 return false;
7342
7343         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
7344                 unsigned long usage = page_counter_read(&memcg->swap);
7345
7346                 if (usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.high) ||
7347                     usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.max))
7348                         return true;
7349         }
7350
7351         return false;
7352 }
7353
7354 static int __init setup_swap_account(char *s)
7355 {
7356         if (!strcmp(s, "1"))
7357                 cgroup_memory_noswap = 0;
7358         else if (!strcmp(s, "0"))
7359                 cgroup_memory_noswap = 1;
7360         return 1;
7361 }
7362 __setup("swapaccount=", setup_swap_account);
7363
7364 static u64 swap_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
7365                              struct cftype *cft)
7366 {
7367         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
7368
7369         return (u64)page_counter_read(&memcg->swap) * PAGE_SIZE;
7370 }
7371
7372 static int swap_high_show(struct seq_file *m, void *v)
7373 {
7374         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7375                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.high));
7376 }
7377
7378 static ssize_t swap_high_write(struct kernfs_open_file *of,
7379                                char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7380 {
7381         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7382         unsigned long high;
7383         int err;
7384
7385         buf = strstrip(buf);
7386         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
7387         if (err)
7388                 return err;
7389
7390         page_counter_set_high(&memcg->swap, high);
7391
7392         return nbytes;
7393 }
7394
7395 static int swap_max_show(struct seq_file *m, void *v)
7396 {
7397         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7398                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.max));
7399 }
7400
7401 static ssize_t swap_max_write(struct kernfs_open_file *of,
7402                               char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7403 {
7404         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7405         unsigned long max;
7406         int err;
7407
7408         buf = strstrip(buf);
7409         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
7410         if (err)
7411                 return err;
7412
7413         xchg(&memcg->swap.max, max);
7414
7415         return nbytes;
7416 }
7417
7418 static int swap_events_show(struct seq_file *m, void *v)
7419 {
7420         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
7421
7422         seq_printf(m, "high %lu\n",
7423                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_HIGH]));
7424         seq_printf(m, "max %lu\n",
7425                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_MAX]));
7426         seq_printf(m, "fail %lu\n",
7427                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_FAIL]));
7428
7429         return 0;
7430 }
7431
7432 static struct cftype swap_files[] = {
7433         {
7434                 .name = "swap.current",
7435                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7436                 .read_u64 = swap_current_read,
7437         },
7438         {
7439                 .name = "swap.high",
7440                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7441                 .seq_show = swap_high_show,
7442                 .write = swap_high_write,
7443         },
7444         {
7445                 .name = "swap.max",
7446                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7447                 .seq_show = swap_max_show,
7448                 .write = swap_max_write,
7449         },
7450         {
7451                 .name = "swap.events",
7452                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7453                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, swap_events_file),
7454                 .seq_show = swap_events_show,
7455         },
7456         { }     /* terminate */
7457 };
7458
7459 static struct cftype memsw_files[] = {
7460         {
7461                 .name = "memsw.usage_in_bytes",
7462                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_USAGE),
7463                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7464         },
7465         {
7466                 .name = "memsw.max_usage_in_bytes",
7467                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_MAX_USAGE),
7468                 .write = mem_cgroup_reset,
7469                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7470         },
7471         {
7472                 .name = "memsw.limit_in_bytes",
7473                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_LIMIT),
7474                 .write = mem_cgroup_write,
7475                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7476         },
7477         {
7478                 .name = "memsw.failcnt",
7479                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_FAILCNT),
7480                 .write = mem_cgroup_reset,
7481                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7482         },
7483         { },    /* terminate */
7484 };
7485
7486 /*
7487  * If mem_cgroup_swap_init() is implemented as a subsys_initcall()
7488  * instead of a core_initcall(), this could mean cgroup_memory_noswap still
7489  * remains set to false even when memcg is disabled via "cgroup_disable=memory"
7490  * boot parameter. This may result in premature OOPS inside
7491  * mem_cgroup_get_nr_swap_pages() function in corner cases.
7492  */
7493 static int __init mem_cgroup_swap_init(void)
7494 {
7495         /* No memory control -> no swap control */
7496         if (mem_cgroup_disabled())
7497                 cgroup_memory_noswap = true;
7498
7499         if (cgroup_memory_noswap)
7500                 return 0;
7501
7502         WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&memory_cgrp_subsys, swap_files));
7503         WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&memory_cgrp_subsys, memsw_files));
7504
7505         return 0;
7506 }
7507 core_initcall(mem_cgroup_swap_init);
7508
7509 #endif /* CONFIG_MEMCG_SWAP */