mm: memcg/slab: fix return of child memcg objcg for root memcg
[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                 } else {
627                         p = &(*p)->rb_right;
628                 }
629         }
630
631         if (rightmost)
632                 mctz->rb_rightmost = &mz->tree_node;
633
634         rb_link_node(&mz->tree_node, parent, p);
635         rb_insert_color(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
636         mz->on_tree = true;
637 }
638
639 static void __mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
640                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
641 {
642         if (!mz->on_tree)
643                 return;
644
645         if (&mz->tree_node == mctz->rb_rightmost)
646                 mctz->rb_rightmost = rb_prev(&mz->tree_node);
647
648         rb_erase(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
649         mz->on_tree = false;
650 }
651
652 static void mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
653                                        struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
654 {
655         unsigned long flags;
656
657         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
658         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
659         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
660 }
661
662 static unsigned long soft_limit_excess(struct mem_cgroup *memcg)
663 {
664         unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
665         unsigned long soft_limit = READ_ONCE(memcg->soft_limit);
666         unsigned long excess = 0;
667
668         if (nr_pages > soft_limit)
669                 excess = nr_pages - soft_limit;
670
671         return excess;
672 }
673
674 static void mem_cgroup_update_tree(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
675 {
676         unsigned long excess;
677         struct mem_cgroup_per_node *mz;
678         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
679
680         mctz = soft_limit_tree_from_page(page);
681         if (!mctz)
682                 return;
683         /*
684          * Necessary to update all ancestors when hierarchy is used.
685          * because their event counter is not touched.
686          */
687         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
688                 mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
689                 excess = soft_limit_excess(memcg);
690                 /*
691                  * We have to update the tree if mz is on RB-tree or
692                  * mem is over its softlimit.
693                  */
694                 if (excess || mz->on_tree) {
695                         unsigned long flags;
696
697                         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
698                         /* if on-tree, remove it */
699                         if (mz->on_tree)
700                                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
701                         /*
702                          * Insert again. mz->usage_in_excess will be updated.
703                          * If excess is 0, no tree ops.
704                          */
705                         __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
706                         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
707                 }
708         }
709 }
710
711 static void mem_cgroup_remove_from_trees(struct mem_cgroup *memcg)
712 {
713         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
714         struct mem_cgroup_per_node *mz;
715         int nid;
716
717         for_each_node(nid) {
718                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
719                 mctz = soft_limit_tree_node(nid);
720                 if (mctz)
721                         mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
722         }
723 }
724
725 static struct mem_cgroup_per_node *
726 __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
727 {
728         struct mem_cgroup_per_node *mz;
729
730 retry:
731         mz = NULL;
732         if (!mctz->rb_rightmost)
733                 goto done;              /* Nothing to reclaim from */
734
735         mz = rb_entry(mctz->rb_rightmost,
736                       struct mem_cgroup_per_node, tree_node);
737         /*
738          * Remove the node now but someone else can add it back,
739          * we will to add it back at the end of reclaim to its correct
740          * position in the tree.
741          */
742         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
743         if (!soft_limit_excess(mz->memcg) ||
744             !css_tryget(&mz->memcg->css))
745                 goto retry;
746 done:
747         return mz;
748 }
749
750 static struct mem_cgroup_per_node *
751 mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
752 {
753         struct mem_cgroup_per_node *mz;
754
755         spin_lock_irq(&mctz->lock);
756         mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
757         spin_unlock_irq(&mctz->lock);
758         return mz;
759 }
760
761 /**
762  * __mod_memcg_state - update cgroup memory statistics
763  * @memcg: the memory cgroup
764  * @idx: the stat item - can be enum memcg_stat_item or enum node_stat_item
765  * @val: delta to add to the counter, can be negative
766  */
767 void __mod_memcg_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx, int val)
768 {
769         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
770
771         if (mem_cgroup_disabled())
772                 return;
773
774         if (memcg_stat_item_in_bytes(idx))
775                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
776
777         x = val + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->stat[idx]);
778         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
779                 struct mem_cgroup *mi;
780
781                 /*
782                  * Batch local counters to keep them in sync with
783                  * the hierarchical ones.
784                  */
785                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->stat[idx], x);
786                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
787                         atomic_long_add(x, &mi->vmstats[idx]);
788                 x = 0;
789         }
790         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->stat[idx], x);
791 }
792
793 static struct mem_cgroup_per_node *
794 parent_nodeinfo(struct mem_cgroup_per_node *pn, int nid)
795 {
796         struct mem_cgroup *parent;
797
798         parent = parent_mem_cgroup(pn->memcg);
799         if (!parent)
800                 return NULL;
801         return mem_cgroup_nodeinfo(parent, nid);
802 }
803
804 void __mod_memcg_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
805                               int val)
806 {
807         struct mem_cgroup_per_node *pn;
808         struct mem_cgroup *memcg;
809         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
810
811         pn = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
812         memcg = pn->memcg;
813
814         /* Update memcg */
815         __mod_memcg_state(memcg, idx, val);
816
817         /* Update lruvec */
818         __this_cpu_add(pn->lruvec_stat_local->count[idx], val);
819
820         if (vmstat_item_in_bytes(idx))
821                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
822
823         x = val + __this_cpu_read(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx]);
824         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
825                 pg_data_t *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
826                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
827
828                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, pgdat->node_id))
829                         atomic_long_add(x, &pi->lruvec_stat[idx]);
830                 x = 0;
831         }
832         __this_cpu_write(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx], x);
833 }
834
835 /**
836  * __mod_lruvec_state - update lruvec memory statistics
837  * @lruvec: the lruvec
838  * @idx: the stat item
839  * @val: delta to add to the counter, can be negative
840  *
841  * The lruvec is the intersection of the NUMA node and a cgroup. This
842  * function updates the all three counters that are affected by a
843  * change of state at this level: per-node, per-cgroup, per-lruvec.
844  */
845 void __mod_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
846                         int val)
847 {
848         /* Update node */
849         __mod_node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), idx, val);
850
851         /* Update memcg and lruvec */
852         if (!mem_cgroup_disabled())
853                 __mod_memcg_lruvec_state(lruvec, idx, val);
854 }
855
856 void __mod_lruvec_slab_state(void *p, enum node_stat_item idx, int val)
857 {
858         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(virt_to_page(p));
859         struct mem_cgroup *memcg;
860         struct lruvec *lruvec;
861
862         rcu_read_lock();
863         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
864
865         /*
866          * Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the
867          * node. If we reparent the slab objects to the root memcg,
868          * when we free the slab object, we need to update the per-memcg
869          * vmstats to keep it correct for the root memcg.
870          */
871         if (!memcg) {
872                 __mod_node_page_state(pgdat, idx, val);
873         } else {
874                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
875                 __mod_lruvec_state(lruvec, idx, val);
876         }
877         rcu_read_unlock();
878 }
879
880 /**
881  * __count_memcg_events - account VM events in a cgroup
882  * @memcg: the memory cgroup
883  * @idx: the event item
884  * @count: the number of events that occured
885  */
886 void __count_memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, enum vm_event_item idx,
887                           unsigned long count)
888 {
889         unsigned long x;
890
891         if (mem_cgroup_disabled())
892                 return;
893
894         x = count + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->events[idx]);
895         if (unlikely(x > MEMCG_CHARGE_BATCH)) {
896                 struct mem_cgroup *mi;
897
898                 /*
899                  * Batch local counters to keep them in sync with
900                  * the hierarchical ones.
901                  */
902                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->events[idx], x);
903                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
904                         atomic_long_add(x, &mi->vmevents[idx]);
905                 x = 0;
906         }
907         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->events[idx], x);
908 }
909
910 static unsigned long memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, int event)
911 {
912         return atomic_long_read(&memcg->vmevents[event]);
913 }
914
915 static unsigned long memcg_events_local(struct mem_cgroup *memcg, int event)
916 {
917         long x = 0;
918         int cpu;
919
920         for_each_possible_cpu(cpu)
921                 x += per_cpu(memcg->vmstats_local->events[event], cpu);
922         return x;
923 }
924
925 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
926                                          struct page *page,
927                                          int nr_pages)
928 {
929         /* pagein of a big page is an event. So, ignore page size */
930         if (nr_pages > 0)
931                 __count_memcg_events(memcg, PGPGIN, 1);
932         else {
933                 __count_memcg_events(memcg, PGPGOUT, 1);
934                 nr_pages = -nr_pages; /* for event */
935         }
936
937         __this_cpu_add(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, nr_pages);
938 }
939
940 static bool mem_cgroup_event_ratelimit(struct mem_cgroup *memcg,
941                                        enum mem_cgroup_events_target target)
942 {
943         unsigned long val, next;
944
945         val = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events);
946         next = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->targets[target]);
947         /* from time_after() in jiffies.h */
948         if ((long)(next - val) < 0) {
949                 switch (target) {
950                 case MEM_CGROUP_TARGET_THRESH:
951                         next = val + THRESHOLDS_EVENTS_TARGET;
952                         break;
953                 case MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT:
954                         next = val + SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET;
955                         break;
956                 default:
957                         break;
958                 }
959                 __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->targets[target], next);
960                 return true;
961         }
962         return false;
963 }
964
965 /*
966  * Check events in order.
967  *
968  */
969 static void memcg_check_events(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
970 {
971         /* threshold event is triggered in finer grain than soft limit */
972         if (unlikely(mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
973                                                 MEM_CGROUP_TARGET_THRESH))) {
974                 bool do_softlimit;
975
976                 do_softlimit = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
977                                                 MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT);
978                 mem_cgroup_threshold(memcg);
979                 if (unlikely(do_softlimit))
980                         mem_cgroup_update_tree(memcg, page);
981         }
982 }
983
984 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
985 {
986         /*
987          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
988          * if it races with swapoff, page migration, etc.
989          * So this can be called with p == NULL.
990          */
991         if (unlikely(!p))
992                 return NULL;
993
994         return mem_cgroup_from_css(task_css(p, memory_cgrp_id));
995 }
996 EXPORT_SYMBOL(mem_cgroup_from_task);
997
998 /**
999  * get_mem_cgroup_from_mm: Obtain a reference on given mm_struct's memcg.
1000  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
1001  *
1002  * Obtain a reference on mm->memcg and returns it if successful. Otherwise
1003  * root_mem_cgroup is returned. However if mem_cgroup is disabled, NULL is
1004  * returned.
1005  */
1006 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_mm(struct mm_struct *mm)
1007 {
1008         struct mem_cgroup *memcg;
1009
1010         if (mem_cgroup_disabled())
1011                 return NULL;
1012
1013         rcu_read_lock();
1014         do {
1015                 /*
1016                  * Page cache insertions can happen withou an
1017                  * actual mm context, e.g. during disk probing
1018                  * on boot, loopback IO, acct() writes etc.
1019                  */
1020                 if (unlikely(!mm))
1021                         memcg = root_mem_cgroup;
1022                 else {
1023                         memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
1024                         if (unlikely(!memcg))
1025                                 memcg = root_mem_cgroup;
1026                 }
1027         } while (!css_tryget(&memcg->css));
1028         rcu_read_unlock();
1029         return memcg;
1030 }
1031 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_mm);
1032
1033 /**
1034  * get_mem_cgroup_from_page: Obtain a reference on given page's memcg.
1035  * @page: page from which memcg should be extracted.
1036  *
1037  * Obtain a reference on page->memcg and returns it if successful. Otherwise
1038  * root_mem_cgroup is returned.
1039  */
1040 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_page(struct page *page)
1041 {
1042         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
1043
1044         if (mem_cgroup_disabled())
1045                 return NULL;
1046
1047         rcu_read_lock();
1048         /* Page should not get uncharged and freed memcg under us. */
1049         if (!memcg || WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1050                 memcg = root_mem_cgroup;
1051         rcu_read_unlock();
1052         return memcg;
1053 }
1054 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_page);
1055
1056 static __always_inline struct mem_cgroup *active_memcg(void)
1057 {
1058         if (in_interrupt())
1059                 return this_cpu_read(int_active_memcg);
1060         else
1061                 return current->active_memcg;
1062 }
1063
1064 static __always_inline struct mem_cgroup *get_active_memcg(void)
1065 {
1066         struct mem_cgroup *memcg;
1067
1068         rcu_read_lock();
1069         memcg = active_memcg();
1070         if (memcg) {
1071                 /* current->active_memcg must hold a ref. */
1072                 if (WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1073                         memcg = root_mem_cgroup;
1074                 else
1075                         memcg = current->active_memcg;
1076         }
1077         rcu_read_unlock();
1078
1079         return memcg;
1080 }
1081
1082 static __always_inline bool memcg_kmem_bypass(void)
1083 {
1084         /* Allow remote memcg charging from any context. */
1085         if (unlikely(active_memcg()))
1086                 return false;
1087
1088         /* Memcg to charge can't be determined. */
1089         if (in_interrupt() || !current->mm || (current->flags & PF_KTHREAD))
1090                 return true;
1091
1092         return false;
1093 }
1094
1095 /**
1096  * If active memcg is set, do not fallback to current->mm->memcg.
1097  */
1098 static __always_inline struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_current(void)
1099 {
1100         if (memcg_kmem_bypass())
1101                 return NULL;
1102
1103         if (unlikely(active_memcg()))
1104                 return get_active_memcg();
1105
1106         return get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
1107 }
1108
1109 /**
1110  * mem_cgroup_iter - iterate over memory cgroup hierarchy
1111  * @root: hierarchy root
1112  * @prev: previously returned memcg, NULL on first invocation
1113  * @reclaim: cookie for shared reclaim walks, NULL for full walks
1114  *
1115  * Returns references to children of the hierarchy below @root, or
1116  * @root itself, or %NULL after a full round-trip.
1117  *
1118  * Caller must pass the return value in @prev on subsequent
1119  * invocations for reference counting, or use mem_cgroup_iter_break()
1120  * to cancel a hierarchy walk before the round-trip is complete.
1121  *
1122  * Reclaimers can specify a node in @reclaim to divide up the memcgs
1123  * in the hierarchy among all concurrent reclaimers operating on the
1124  * same node.
1125  */
1126 struct mem_cgroup *mem_cgroup_iter(struct mem_cgroup *root,
1127                                    struct mem_cgroup *prev,
1128                                    struct mem_cgroup_reclaim_cookie *reclaim)
1129 {
1130         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1131         struct cgroup_subsys_state *css = NULL;
1132         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1133         struct mem_cgroup *pos = NULL;
1134
1135         if (mem_cgroup_disabled())
1136                 return NULL;
1137
1138         if (!root)
1139                 root = root_mem_cgroup;
1140
1141         if (prev && !reclaim)
1142                 pos = prev;
1143
1144         if (!root->use_hierarchy && root != root_mem_cgroup) {
1145                 if (prev)
1146                         goto out;
1147                 return root;
1148         }
1149
1150         rcu_read_lock();
1151
1152         if (reclaim) {
1153                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
1154
1155                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(root, reclaim->pgdat->node_id);
1156                 iter = &mz->iter;
1157
1158                 if (prev && reclaim->generation != iter->generation)
1159                         goto out_unlock;
1160
1161                 while (1) {
1162                         pos = READ_ONCE(iter->position);
1163                         if (!pos || css_tryget(&pos->css))
1164                                 break;
1165                         /*
1166                          * css reference reached zero, so iter->position will
1167                          * be cleared by ->css_released. However, we should not
1168                          * rely on this happening soon, because ->css_released
1169                          * is called from a work queue, and by busy-waiting we
1170                          * might block it. So we clear iter->position right
1171                          * away.
1172                          */
1173                         (void)cmpxchg(&iter->position, pos, NULL);
1174                 }
1175         }
1176
1177         if (pos)
1178                 css = &pos->css;
1179
1180         for (;;) {
1181                 css = css_next_descendant_pre(css, &root->css);
1182                 if (!css) {
1183                         /*
1184                          * Reclaimers share the hierarchy walk, and a
1185                          * new one might jump in right at the end of
1186                          * the hierarchy - make sure they see at least
1187                          * one group and restart from the beginning.
1188                          */
1189                         if (!prev)
1190                                 continue;
1191                         break;
1192                 }
1193
1194                 /*
1195                  * Verify the css and acquire a reference.  The root
1196                  * is provided by the caller, so we know it's alive
1197                  * and kicking, and don't take an extra reference.
1198                  */
1199                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
1200
1201                 if (css == &root->css)
1202                         break;
1203
1204                 if (css_tryget(css))
1205                         break;
1206
1207                 memcg = NULL;
1208         }
1209
1210         if (reclaim) {
1211                 /*
1212                  * The position could have already been updated by a competing
1213                  * thread, so check that the value hasn't changed since we read
1214                  * it to avoid reclaiming from the same cgroup twice.
1215                  */
1216                 (void)cmpxchg(&iter->position, pos, memcg);
1217
1218                 if (pos)
1219                         css_put(&pos->css);
1220
1221                 if (!memcg)
1222                         iter->generation++;
1223                 else if (!prev)
1224                         reclaim->generation = iter->generation;
1225         }
1226
1227 out_unlock:
1228         rcu_read_unlock();
1229 out:
1230         if (prev && prev != root)
1231                 css_put(&prev->css);
1232
1233         return memcg;
1234 }
1235
1236 /**
1237  * mem_cgroup_iter_break - abort a hierarchy walk prematurely
1238  * @root: hierarchy root
1239  * @prev: last visited hierarchy member as returned by mem_cgroup_iter()
1240  */
1241 void mem_cgroup_iter_break(struct mem_cgroup *root,
1242                            struct mem_cgroup *prev)
1243 {
1244         if (!root)
1245                 root = root_mem_cgroup;
1246         if (prev && prev != root)
1247                 css_put(&prev->css);
1248 }
1249
1250 static void __invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *from,
1251                                         struct mem_cgroup *dead_memcg)
1252 {
1253         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1254         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1255         int nid;
1256
1257         for_each_node(nid) {
1258                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(from, nid);
1259                 iter = &mz->iter;
1260                 cmpxchg(&iter->position, dead_memcg, NULL);
1261         }
1262 }
1263
1264 static void invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *dead_memcg)
1265 {
1266         struct mem_cgroup *memcg = dead_memcg;
1267         struct mem_cgroup *last;
1268
1269         do {
1270                 __invalidate_reclaim_iterators(memcg, dead_memcg);
1271                 last = memcg;
1272         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
1273
1274         /*
1275          * When cgruop1 non-hierarchy mode is used,
1276          * parent_mem_cgroup() does not walk all the way up to the
1277          * cgroup root (root_mem_cgroup). So we have to handle
1278          * dead_memcg from cgroup root separately.
1279          */
1280         if (last != root_mem_cgroup)
1281                 __invalidate_reclaim_iterators(root_mem_cgroup,
1282                                                 dead_memcg);
1283 }
1284
1285 /**
1286  * mem_cgroup_scan_tasks - iterate over tasks of a memory cgroup hierarchy
1287  * @memcg: hierarchy root
1288  * @fn: function to call for each task
1289  * @arg: argument passed to @fn
1290  *
1291  * This function iterates over tasks attached to @memcg or to any of its
1292  * descendants and calls @fn for each task. If @fn returns a non-zero
1293  * value, the function breaks the iteration loop and returns the value.
1294  * Otherwise, it will iterate over all tasks and return 0.
1295  *
1296  * This function must not be called for the root memory cgroup.
1297  */
1298 int mem_cgroup_scan_tasks(struct mem_cgroup *memcg,
1299                           int (*fn)(struct task_struct *, void *), void *arg)
1300 {
1301         struct mem_cgroup *iter;
1302         int ret = 0;
1303
1304         BUG_ON(memcg == root_mem_cgroup);
1305
1306         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1307                 struct css_task_iter it;
1308                 struct task_struct *task;
1309
1310                 css_task_iter_start(&iter->css, CSS_TASK_ITER_PROCS, &it);
1311                 while (!ret && (task = css_task_iter_next(&it)))
1312                         ret = fn(task, arg);
1313                 css_task_iter_end(&it);
1314                 if (ret) {
1315                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1316                         break;
1317                 }
1318         }
1319         return ret;
1320 }
1321
1322 /**
1323  * mem_cgroup_page_lruvec - return lruvec for isolating/putting an LRU page
1324  * @page: the page
1325  * @pgdat: pgdat of the page
1326  *
1327  * This function relies on page->mem_cgroup being stable - see the
1328  * access rules in commit_charge().
1329  */
1330 struct lruvec *mem_cgroup_page_lruvec(struct page *page, struct pglist_data *pgdat)
1331 {
1332         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1333         struct mem_cgroup *memcg;
1334         struct lruvec *lruvec;
1335
1336         if (mem_cgroup_disabled()) {
1337                 lruvec = &pgdat->__lruvec;
1338                 goto out;
1339         }
1340
1341         memcg = page->mem_cgroup;
1342         /*
1343          * Swapcache readahead pages are added to the LRU - and
1344          * possibly migrated - before they are charged.
1345          */
1346         if (!memcg)
1347                 memcg = root_mem_cgroup;
1348
1349         mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
1350         lruvec = &mz->lruvec;
1351 out:
1352         /*
1353          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1354          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1355          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1356          */
1357         if (unlikely(lruvec->pgdat != pgdat))
1358                 lruvec->pgdat = pgdat;
1359         return lruvec;
1360 }
1361
1362 /**
1363  * mem_cgroup_update_lru_size - account for adding or removing an lru page
1364  * @lruvec: mem_cgroup per zone lru vector
1365  * @lru: index of lru list the page is sitting on
1366  * @zid: zone id of the accounted pages
1367  * @nr_pages: positive when adding or negative when removing
1368  *
1369  * This function must be called under lru_lock, just before a page is added
1370  * to or just after a page is removed from an lru list (that ordering being
1371  * so as to allow it to check that lru_size 0 is consistent with list_empty).
1372  */
1373 void mem_cgroup_update_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
1374                                 int zid, int nr_pages)
1375 {
1376         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1377         unsigned long *lru_size;
1378         long size;
1379
1380         if (mem_cgroup_disabled())
1381                 return;
1382
1383         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
1384         lru_size = &mz->lru_zone_size[zid][lru];
1385
1386         if (nr_pages < 0)
1387                 *lru_size += nr_pages;
1388
1389         size = *lru_size;
1390         if (WARN_ONCE(size < 0,
1391                 "%s(%p, %d, %d): lru_size %ld\n",
1392                 __func__, lruvec, lru, nr_pages, size)) {
1393                 VM_BUG_ON(1);
1394                 *lru_size = 0;
1395         }
1396
1397         if (nr_pages > 0)
1398                 *lru_size += nr_pages;
1399 }
1400
1401 /**
1402  * mem_cgroup_margin - calculate chargeable space of a memory cgroup
1403  * @memcg: the memory cgroup
1404  *
1405  * Returns the maximum amount of memory @mem can be charged with, in
1406  * pages.
1407  */
1408 static unsigned long mem_cgroup_margin(struct mem_cgroup *memcg)
1409 {
1410         unsigned long margin = 0;
1411         unsigned long count;
1412         unsigned long limit;
1413
1414         count = page_counter_read(&memcg->memory);
1415         limit = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1416         if (count < limit)
1417                 margin = limit - count;
1418
1419         if (do_memsw_account()) {
1420                 count = page_counter_read(&memcg->memsw);
1421                 limit = READ_ONCE(memcg->memsw.max);
1422                 if (count < limit)
1423                         margin = min(margin, limit - count);
1424                 else
1425                         margin = 0;
1426         }
1427
1428         return margin;
1429 }
1430
1431 /*
1432  * A routine for checking "mem" is under move_account() or not.
1433  *
1434  * Checking a cgroup is mc.from or mc.to or under hierarchy of
1435  * moving cgroups. This is for waiting at high-memory pressure
1436  * caused by "move".
1437  */
1438 static bool mem_cgroup_under_move(struct mem_cgroup *memcg)
1439 {
1440         struct mem_cgroup *from;
1441         struct mem_cgroup *to;
1442         bool ret = false;
1443         /*
1444          * Unlike task_move routines, we access mc.to, mc.from not under
1445          * mutual exclusion by cgroup_mutex. Here, we take spinlock instead.
1446          */
1447         spin_lock(&mc.lock);
1448         from = mc.from;
1449         to = mc.to;
1450         if (!from)
1451                 goto unlock;
1452
1453         ret = mem_cgroup_is_descendant(from, memcg) ||
1454                 mem_cgroup_is_descendant(to, memcg);
1455 unlock:
1456         spin_unlock(&mc.lock);
1457         return ret;
1458 }
1459
1460 static bool mem_cgroup_wait_acct_move(struct mem_cgroup *memcg)
1461 {
1462         if (mc.moving_task && current != mc.moving_task) {
1463                 if (mem_cgroup_under_move(memcg)) {
1464                         DEFINE_WAIT(wait);
1465                         prepare_to_wait(&mc.waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
1466                         /* moving charge context might have finished. */
1467                         if (mc.moving_task)
1468                                 schedule();
1469                         finish_wait(&mc.waitq, &wait);
1470                         return true;
1471                 }
1472         }
1473         return false;
1474 }
1475
1476 struct memory_stat {
1477         const char *name;
1478         unsigned int ratio;
1479         unsigned int idx;
1480 };
1481
1482 static struct memory_stat memory_stats[] = {
1483         { "anon", PAGE_SIZE, NR_ANON_MAPPED },
1484         { "file", PAGE_SIZE, NR_FILE_PAGES },
1485         { "kernel_stack", 1024, NR_KERNEL_STACK_KB },
1486         { "percpu", 1, MEMCG_PERCPU_B },
1487         { "sock", PAGE_SIZE, MEMCG_SOCK },
1488         { "shmem", PAGE_SIZE, NR_SHMEM },
1489         { "file_mapped", PAGE_SIZE, NR_FILE_MAPPED },
1490         { "file_dirty", PAGE_SIZE, NR_FILE_DIRTY },
1491         { "file_writeback", PAGE_SIZE, NR_WRITEBACK },
1492 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1493         /*
1494          * The ratio will be initialized in memory_stats_init(). Because
1495          * on some architectures, the macro of HPAGE_PMD_SIZE is not
1496          * constant(e.g. powerpc).
1497          */
1498         { "anon_thp", 0, NR_ANON_THPS },
1499         { "file_thp", 0, NR_FILE_THPS },
1500         { "shmem_thp", 0, NR_SHMEM_THPS },
1501 #endif
1502         { "inactive_anon", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_ANON },
1503         { "active_anon", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_ANON },
1504         { "inactive_file", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_FILE },
1505         { "active_file", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_FILE },
1506         { "unevictable", PAGE_SIZE, NR_UNEVICTABLE },
1507
1508         /*
1509          * Note: The slab_reclaimable and slab_unreclaimable must be
1510          * together and slab_reclaimable must be in front.
1511          */
1512         { "slab_reclaimable", 1, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B },
1513         { "slab_unreclaimable", 1, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B },
1514
1515         /* The memory events */
1516         { "workingset_refault_anon", 1, WORKINGSET_REFAULT_ANON },
1517         { "workingset_refault_file", 1, WORKINGSET_REFAULT_FILE },
1518         { "workingset_activate_anon", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON },
1519         { "workingset_activate_file", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE },
1520         { "workingset_restore_anon", 1, WORKINGSET_RESTORE_ANON },
1521         { "workingset_restore_file", 1, WORKINGSET_RESTORE_FILE },
1522         { "workingset_nodereclaim", 1, WORKINGSET_NODERECLAIM },
1523 };
1524
1525 static int __init memory_stats_init(void)
1526 {
1527         int i;
1528
1529         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1530 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1531                 if (memory_stats[i].idx == NR_ANON_THPS ||
1532                     memory_stats[i].idx == NR_FILE_THPS ||
1533                     memory_stats[i].idx == NR_SHMEM_THPS)
1534                         memory_stats[i].ratio = HPAGE_PMD_SIZE;
1535 #endif
1536                 VM_BUG_ON(!memory_stats[i].ratio);
1537                 VM_BUG_ON(memory_stats[i].idx >= MEMCG_NR_STAT);
1538         }
1539
1540         return 0;
1541 }
1542 pure_initcall(memory_stats_init);
1543
1544 static char *memory_stat_format(struct mem_cgroup *memcg)
1545 {
1546         struct seq_buf s;
1547         int i;
1548
1549         seq_buf_init(&s, kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL), PAGE_SIZE);
1550         if (!s.buffer)
1551                 return NULL;
1552
1553         /*
1554          * Provide statistics on the state of the memory subsystem as
1555          * well as cumulative event counters that show past behavior.
1556          *
1557          * This list is ordered following a combination of these gradients:
1558          * 1) generic big picture -> specifics and details
1559          * 2) reflecting userspace activity -> reflecting kernel heuristics
1560          *
1561          * Current memory state:
1562          */
1563
1564         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1565                 u64 size;
1566
1567                 size = memcg_page_state(memcg, memory_stats[i].idx);
1568                 size *= memory_stats[i].ratio;
1569                 seq_buf_printf(&s, "%s %llu\n", memory_stats[i].name, size);
1570
1571                 if (unlikely(memory_stats[i].idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B)) {
1572                         size = memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
1573                                memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
1574                         seq_buf_printf(&s, "slab %llu\n", size);
1575                 }
1576         }
1577
1578         /* Accumulated memory events */
1579
1580         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGFAULT),
1581                        memcg_events(memcg, PGFAULT));
1582         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGMAJFAULT),
1583                        memcg_events(memcg, PGMAJFAULT));
1584         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n",  vm_event_name(PGREFILL),
1585                        memcg_events(memcg, PGREFILL));
1586         seq_buf_printf(&s, "pgscan %lu\n",
1587                        memcg_events(memcg, PGSCAN_KSWAPD) +
1588                        memcg_events(memcg, PGSCAN_DIRECT));
1589         seq_buf_printf(&s, "pgsteal %lu\n",
1590                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_KSWAPD) +
1591                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_DIRECT));
1592         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGACTIVATE),
1593                        memcg_events(memcg, PGACTIVATE));
1594         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGDEACTIVATE),
1595                        memcg_events(memcg, PGDEACTIVATE));
1596         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREE),
1597                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREE));
1598         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREED),
1599                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREED));
1600
1601 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1602         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_FAULT_ALLOC),
1603                        memcg_events(memcg, THP_FAULT_ALLOC));
1604         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_COLLAPSE_ALLOC),
1605                        memcg_events(memcg, THP_COLLAPSE_ALLOC));
1606 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1607
1608         /* The above should easily fit into one page */
1609         WARN_ON_ONCE(seq_buf_has_overflowed(&s));
1610
1611         return s.buffer;
1612 }
1613
1614 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1615 /**
1616  * mem_cgroup_print_oom_context: Print OOM information relevant to
1617  * memory controller.
1618  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1619  * @p: Task that is going to be killed
1620  *
1621  * NOTE: @memcg and @p's mem_cgroup can be different when hierarchy is
1622  * enabled
1623  */
1624 void mem_cgroup_print_oom_context(struct mem_cgroup *memcg, struct task_struct *p)
1625 {
1626         rcu_read_lock();
1627
1628         if (memcg) {
1629                 pr_cont(",oom_memcg=");
1630                 pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1631         } else
1632                 pr_cont(",global_oom");
1633         if (p) {
1634                 pr_cont(",task_memcg=");
1635                 pr_cont_cgroup_path(task_cgroup(p, memory_cgrp_id));
1636         }
1637         rcu_read_unlock();
1638 }
1639
1640 /**
1641  * mem_cgroup_print_oom_meminfo: Print OOM memory information relevant to
1642  * memory controller.
1643  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1644  */
1645 void mem_cgroup_print_oom_meminfo(struct mem_cgroup *memcg)
1646 {
1647         char *buf;
1648
1649         pr_info("memory: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1650                 K((u64)page_counter_read(&memcg->memory)),
1651                 K((u64)READ_ONCE(memcg->memory.max)), memcg->memory.failcnt);
1652         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
1653                 pr_info("swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1654                         K((u64)page_counter_read(&memcg->swap)),
1655                         K((u64)READ_ONCE(memcg->swap.max)), memcg->swap.failcnt);
1656         else {
1657                 pr_info("memory+swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1658                         K((u64)page_counter_read(&memcg->memsw)),
1659                         K((u64)memcg->memsw.max), memcg->memsw.failcnt);
1660                 pr_info("kmem: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1661                         K((u64)page_counter_read(&memcg->kmem)),
1662                         K((u64)memcg->kmem.max), memcg->kmem.failcnt);
1663         }
1664
1665         pr_info("Memory cgroup stats for ");
1666         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1667         pr_cont(":");
1668         buf = memory_stat_format(memcg);
1669         if (!buf)
1670                 return;
1671         pr_info("%s", buf);
1672         kfree(buf);
1673 }
1674
1675 /*
1676  * Return the memory (and swap, if configured) limit for a memcg.
1677  */
1678 unsigned long mem_cgroup_get_max(struct mem_cgroup *memcg)
1679 {
1680         unsigned long max = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1681
1682         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
1683                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg))
1684                         max += min(READ_ONCE(memcg->swap.max),
1685                                    (unsigned long)total_swap_pages);
1686         } else { /* v1 */
1687                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg)) {
1688                         /* Calculate swap excess capacity from memsw limit */
1689                         unsigned long swap = READ_ONCE(memcg->memsw.max) - max;
1690
1691                         max += min(swap, (unsigned long)total_swap_pages);
1692                 }
1693         }
1694         return max;
1695 }
1696
1697 unsigned long mem_cgroup_size(struct mem_cgroup *memcg)
1698 {
1699         return page_counter_read(&memcg->memory);
1700 }
1701
1702 static bool mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
1703                                      int order)
1704 {
1705         struct oom_control oc = {
1706                 .zonelist = NULL,
1707                 .nodemask = NULL,
1708                 .memcg = memcg,
1709                 .gfp_mask = gfp_mask,
1710                 .order = order,
1711         };
1712         bool ret = true;
1713
1714         if (mutex_lock_killable(&oom_lock))
1715                 return true;
1716
1717         if (mem_cgroup_margin(memcg) >= (1 << order))
1718                 goto unlock;
1719
1720         /*
1721          * A few threads which were not waiting at mutex_lock_killable() can
1722          * fail to bail out. Therefore, check again after holding oom_lock.
1723          */
1724         ret = should_force_charge() || out_of_memory(&oc);
1725
1726 unlock:
1727         mutex_unlock(&oom_lock);
1728         return ret;
1729 }
1730
1731 static int mem_cgroup_soft_reclaim(struct mem_cgroup *root_memcg,
1732                                    pg_data_t *pgdat,
1733                                    gfp_t gfp_mask,
1734                                    unsigned long *total_scanned)
1735 {
1736         struct mem_cgroup *victim = NULL;
1737         int total = 0;
1738         int loop = 0;
1739         unsigned long excess;
1740         unsigned long nr_scanned;
1741         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1742                 .pgdat = pgdat,
1743         };
1744
1745         excess = soft_limit_excess(root_memcg);
1746
1747         while (1) {
1748                 victim = mem_cgroup_iter(root_memcg, victim, &reclaim);
1749                 if (!victim) {
1750                         loop++;
1751                         if (loop >= 2) {
1752                                 /*
1753                                  * If we have not been able to reclaim
1754                                  * anything, it might because there are
1755                                  * no reclaimable pages under this hierarchy
1756                                  */
1757                                 if (!total)
1758                                         break;
1759                                 /*
1760                                  * We want to do more targeted reclaim.
1761                                  * excess >> 2 is not to excessive so as to
1762                                  * reclaim too much, nor too less that we keep
1763                                  * coming back to reclaim from this cgroup
1764                                  */
1765                                 if (total >= (excess >> 2) ||
1766                                         (loop > MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS))
1767                                         break;
1768                         }
1769                         continue;
1770                 }
1771                 total += mem_cgroup_shrink_node(victim, gfp_mask, false,
1772                                         pgdat, &nr_scanned);
1773                 *total_scanned += nr_scanned;
1774                 if (!soft_limit_excess(root_memcg))
1775                         break;
1776         }
1777         mem_cgroup_iter_break(root_memcg, victim);
1778         return total;
1779 }
1780
1781 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1782 static struct lockdep_map memcg_oom_lock_dep_map = {
1783         .name = "memcg_oom_lock",
1784 };
1785 #endif
1786
1787 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_oom_lock);
1788
1789 /*
1790  * Check OOM-Killer is already running under our hierarchy.
1791  * If someone is running, return false.
1792  */
1793 static bool mem_cgroup_oom_trylock(struct mem_cgroup *memcg)
1794 {
1795         struct mem_cgroup *iter, *failed = NULL;
1796
1797         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1798
1799         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1800                 if (iter->oom_lock) {
1801                         /*
1802                          * this subtree of our hierarchy is already locked
1803                          * so we cannot give a lock.
1804                          */
1805                         failed = iter;
1806                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1807                         break;
1808                 } else
1809                         iter->oom_lock = true;
1810         }
1811
1812         if (failed) {
1813                 /*
1814                  * OK, we failed to lock the whole subtree so we have
1815                  * to clean up what we set up to the failing subtree
1816                  */
1817                 for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1818                         if (iter == failed) {
1819                                 mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1820                                 break;
1821                         }
1822                         iter->oom_lock = false;
1823                 }
1824         } else
1825                 mutex_acquire(&memcg_oom_lock_dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1826
1827         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1828
1829         return !failed;
1830 }
1831
1832 static void mem_cgroup_oom_unlock(struct mem_cgroup *memcg)
1833 {
1834         struct mem_cgroup *iter;
1835
1836         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1837         mutex_release(&memcg_oom_lock_dep_map, _RET_IP_);
1838         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1839                 iter->oom_lock = false;
1840         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1841 }
1842
1843 static void mem_cgroup_mark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1844 {
1845         struct mem_cgroup *iter;
1846
1847         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1848         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1849                 iter->under_oom++;
1850         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1851 }
1852
1853 static void mem_cgroup_unmark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1854 {
1855         struct mem_cgroup *iter;
1856
1857         /*
1858          * Be careful about under_oom underflows becase a child memcg
1859          * could have been added after mem_cgroup_mark_under_oom.
1860          */
1861         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1862         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1863                 if (iter->under_oom > 0)
1864                         iter->under_oom--;
1865         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1866 }
1867
1868 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_oom_waitq);
1869
1870 struct oom_wait_info {
1871         struct mem_cgroup *memcg;
1872         wait_queue_entry_t      wait;
1873 };
1874
1875 static int memcg_oom_wake_function(wait_queue_entry_t *wait,
1876         unsigned mode, int sync, void *arg)
1877 {
1878         struct mem_cgroup *wake_memcg = (struct mem_cgroup *)arg;
1879         struct mem_cgroup *oom_wait_memcg;
1880         struct oom_wait_info *oom_wait_info;
1881
1882         oom_wait_info = container_of(wait, struct oom_wait_info, wait);
1883         oom_wait_memcg = oom_wait_info->memcg;
1884
1885         if (!mem_cgroup_is_descendant(wake_memcg, oom_wait_memcg) &&
1886             !mem_cgroup_is_descendant(oom_wait_memcg, wake_memcg))
1887                 return 0;
1888         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, arg);
1889 }
1890
1891 static void memcg_oom_recover(struct mem_cgroup *memcg)
1892 {
1893         /*
1894          * For the following lockless ->under_oom test, the only required
1895          * guarantee is that it must see the state asserted by an OOM when
1896          * this function is called as a result of userland actions
1897          * triggered by the notification of the OOM.  This is trivially
1898          * achieved by invoking mem_cgroup_mark_under_oom() before
1899          * triggering notification.
1900          */
1901         if (memcg && memcg->under_oom)
1902                 __wake_up(&memcg_oom_waitq, TASK_NORMAL, 0, memcg);
1903 }
1904
1905 enum oom_status {
1906         OOM_SUCCESS,
1907         OOM_FAILED,
1908         OOM_ASYNC,
1909         OOM_SKIPPED
1910 };
1911
1912 static enum oom_status mem_cgroup_oom(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t mask, int order)
1913 {
1914         enum oom_status ret;
1915         bool locked;
1916
1917         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1918                 return OOM_SKIPPED;
1919
1920         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
1921
1922         /*
1923          * We are in the middle of the charge context here, so we
1924          * don't want to block when potentially sitting on a callstack
1925          * that holds all kinds of filesystem and mm locks.
1926          *
1927          * cgroup1 allows disabling the OOM killer and waiting for outside
1928          * handling until the charge can succeed; remember the context and put
1929          * the task to sleep at the end of the page fault when all locks are
1930          * released.
1931          *
1932          * On the other hand, in-kernel OOM killer allows for an async victim
1933          * memory reclaim (oom_reaper) and that means that we are not solely
1934          * relying on the oom victim to make a forward progress and we can
1935          * invoke the oom killer here.
1936          *
1937          * Please note that mem_cgroup_out_of_memory might fail to find a
1938          * victim and then we have to bail out from the charge path.
1939          */
1940         if (memcg->oom_kill_disable) {
1941                 if (!current->in_user_fault)
1942                         return OOM_SKIPPED;
1943                 css_get(&memcg->css);
1944                 current->memcg_in_oom = memcg;
1945                 current->memcg_oom_gfp_mask = mask;
1946                 current->memcg_oom_order = order;
1947
1948                 return OOM_ASYNC;
1949         }
1950
1951         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
1952
1953         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
1954
1955         if (locked)
1956                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
1957
1958         mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1959         if (mem_cgroup_out_of_memory(memcg, mask, order))
1960                 ret = OOM_SUCCESS;
1961         else
1962                 ret = OOM_FAILED;
1963
1964         if (locked)
1965                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
1966
1967         return ret;
1968 }
1969
1970 /**
1971  * mem_cgroup_oom_synchronize - complete memcg OOM handling
1972  * @handle: actually kill/wait or just clean up the OOM state
1973  *
1974  * This has to be called at the end of a page fault if the memcg OOM
1975  * handler was enabled.
1976  *
1977  * Memcg supports userspace OOM handling where failed allocations must
1978  * sleep on a waitqueue until the userspace task resolves the
1979  * situation.  Sleeping directly in the charge context with all kinds
1980  * of locks held is not a good idea, instead we remember an OOM state
1981  * in the task and mem_cgroup_oom_synchronize() has to be called at
1982  * the end of the page fault to complete the OOM handling.
1983  *
1984  * Returns %true if an ongoing memcg OOM situation was detected and
1985  * completed, %false otherwise.
1986  */
1987 bool mem_cgroup_oom_synchronize(bool handle)
1988 {
1989         struct mem_cgroup *memcg = current->memcg_in_oom;
1990         struct oom_wait_info owait;
1991         bool locked;
1992
1993         /* OOM is global, do not handle */
1994         if (!memcg)
1995                 return false;
1996
1997         if (!handle)
1998                 goto cleanup;
1999
2000         owait.memcg = memcg;
2001         owait.wait.flags = 0;
2002         owait.wait.func = memcg_oom_wake_function;
2003         owait.wait.private = current;
2004         INIT_LIST_HEAD(&owait.wait.entry);
2005
2006         prepare_to_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait, TASK_KILLABLE);
2007         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
2008
2009         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
2010
2011         if (locked)
2012                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
2013
2014         if (locked && !memcg->oom_kill_disable) {
2015                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2016                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2017                 mem_cgroup_out_of_memory(memcg, current->memcg_oom_gfp_mask,
2018                                          current->memcg_oom_order);
2019         } else {
2020                 schedule();
2021                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2022                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2023         }
2024
2025         if (locked) {
2026                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
2027                 /*
2028                  * There is no guarantee that an OOM-lock contender
2029                  * sees the wakeups triggered by the OOM kill
2030                  * uncharges.  Wake any sleepers explicitely.
2031                  */
2032                 memcg_oom_recover(memcg);
2033         }
2034 cleanup:
2035         current->memcg_in_oom = NULL;
2036         css_put(&memcg->css);
2037         return true;
2038 }
2039
2040 /**
2041  * mem_cgroup_get_oom_group - get a memory cgroup to clean up after OOM
2042  * @victim: task to be killed by the OOM killer
2043  * @oom_domain: memcg in case of memcg OOM, NULL in case of system-wide OOM
2044  *
2045  * Returns a pointer to a memory cgroup, which has to be cleaned up
2046  * by killing all belonging OOM-killable tasks.
2047  *
2048  * Caller has to call mem_cgroup_put() on the returned non-NULL memcg.
2049  */
2050 struct mem_cgroup *mem_cgroup_get_oom_group(struct task_struct *victim,
2051                                             struct mem_cgroup *oom_domain)
2052 {
2053         struct mem_cgroup *oom_group = NULL;
2054         struct mem_cgroup *memcg;
2055
2056         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
2057                 return NULL;
2058
2059         if (!oom_domain)
2060                 oom_domain = root_mem_cgroup;
2061
2062         rcu_read_lock();
2063
2064         memcg = mem_cgroup_from_task(victim);
2065         if (memcg == root_mem_cgroup)
2066                 goto out;
2067
2068         /*
2069          * If the victim task has been asynchronously moved to a different
2070          * memory cgroup, we might end up killing tasks outside oom_domain.
2071          * In this case it's better to ignore memory.group.oom.
2072          */
2073         if (unlikely(!mem_cgroup_is_descendant(memcg, oom_domain)))
2074                 goto out;
2075
2076         /*
2077          * Traverse the memory cgroup hierarchy from the victim task's
2078          * cgroup up to the OOMing cgroup (or root) to find the
2079          * highest-level memory cgroup with oom.group set.
2080          */
2081         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2082                 if (memcg->oom_group)
2083                         oom_group = memcg;
2084
2085                 if (memcg == oom_domain)
2086                         break;
2087         }
2088
2089         if (oom_group)
2090                 css_get(&oom_group->css);
2091 out:
2092         rcu_read_unlock();
2093
2094         return oom_group;
2095 }
2096
2097 void mem_cgroup_print_oom_group(struct mem_cgroup *memcg)
2098 {
2099         pr_info("Tasks in ");
2100         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
2101         pr_cont(" are going to be killed due to memory.oom.group set\n");
2102 }
2103
2104 /**
2105  * lock_page_memcg - lock a page->mem_cgroup binding
2106  * @page: the page
2107  *
2108  * This function protects unlocked LRU pages from being moved to
2109  * another cgroup.
2110  *
2111  * It ensures lifetime of the returned memcg. Caller is responsible
2112  * for the lifetime of the page; __unlock_page_memcg() is available
2113  * when @page might get freed inside the locked section.
2114  */
2115 struct mem_cgroup *lock_page_memcg(struct page *page)
2116 {
2117         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
2118         struct mem_cgroup *memcg;
2119         unsigned long flags;
2120
2121         /*
2122          * The RCU lock is held throughout the transaction.  The fast
2123          * path can get away without acquiring the memcg->move_lock
2124          * because page moving starts with an RCU grace period.
2125          *
2126          * The RCU lock also protects the memcg from being freed when
2127          * the page state that is going to change is the only thing
2128          * preventing the page itself from being freed. E.g. writeback
2129          * doesn't hold a page reference and relies on PG_writeback to
2130          * keep off truncation, migration and so forth.
2131          */
2132         rcu_read_lock();
2133
2134         if (mem_cgroup_disabled())
2135                 return NULL;
2136 again:
2137         memcg = head->mem_cgroup;
2138         if (unlikely(!memcg))
2139                 return NULL;
2140
2141         if (atomic_read(&memcg->moving_account) <= 0)
2142                 return memcg;
2143
2144         spin_lock_irqsave(&memcg->move_lock, flags);
2145         if (memcg != head->mem_cgroup) {
2146                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2147                 goto again;
2148         }
2149
2150         /*
2151          * When charge migration first begins, we can have locked and
2152          * unlocked page stat updates happening concurrently.  Track
2153          * the task who has the lock for unlock_page_memcg().
2154          */
2155         memcg->move_lock_task = current;
2156         memcg->move_lock_flags = flags;
2157
2158         return memcg;
2159 }
2160 EXPORT_SYMBOL(lock_page_memcg);
2161
2162 /**
2163  * __unlock_page_memcg - unlock and unpin a memcg
2164  * @memcg: the memcg
2165  *
2166  * Unlock and unpin a memcg returned by lock_page_memcg().
2167  */
2168 void __unlock_page_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
2169 {
2170         if (memcg && memcg->move_lock_task == current) {
2171                 unsigned long flags = memcg->move_lock_flags;
2172
2173                 memcg->move_lock_task = NULL;
2174                 memcg->move_lock_flags = 0;
2175
2176                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2177         }
2178
2179         rcu_read_unlock();
2180 }
2181
2182 /**
2183  * unlock_page_memcg - unlock a page->mem_cgroup binding
2184  * @page: the page
2185  */
2186 void unlock_page_memcg(struct page *page)
2187 {
2188         struct page *head = compound_head(page);
2189
2190         __unlock_page_memcg(head->mem_cgroup);
2191 }
2192 EXPORT_SYMBOL(unlock_page_memcg);
2193
2194 struct memcg_stock_pcp {
2195         struct mem_cgroup *cached; /* this never be root cgroup */
2196         unsigned int nr_pages;
2197
2198 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2199         struct obj_cgroup *cached_objcg;
2200         unsigned int nr_bytes;
2201 #endif
2202
2203         struct work_struct work;
2204         unsigned long flags;
2205 #define FLUSHING_CACHED_CHARGE  0
2206 };
2207 static DEFINE_PER_CPU(struct memcg_stock_pcp, memcg_stock);
2208 static DEFINE_MUTEX(percpu_charge_mutex);
2209
2210 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2211 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock);
2212 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2213                                      struct mem_cgroup *root_memcg);
2214
2215 #else
2216 static inline void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2217 {
2218 }
2219 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2220                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
2221 {
2222         return false;
2223 }
2224 #endif
2225
2226 /**
2227  * consume_stock: Try to consume stocked charge on this cpu.
2228  * @memcg: memcg to consume from.
2229  * @nr_pages: how many pages to charge.
2230  *
2231  * The charges will only happen if @memcg matches the current cpu's memcg
2232  * stock, and at least @nr_pages are available in that stock.  Failure to
2233  * service an allocation will refill the stock.
2234  *
2235  * returns true if successful, false otherwise.
2236  */
2237 static bool consume_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2238 {
2239         struct memcg_stock_pcp *stock;
2240         unsigned long flags;
2241         bool ret = false;
2242
2243         if (nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2244                 return ret;
2245
2246         local_irq_save(flags);
2247
2248         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2249         if (memcg == stock->cached && stock->nr_pages >= nr_pages) {
2250                 stock->nr_pages -= nr_pages;
2251                 ret = true;
2252         }
2253
2254         local_irq_restore(flags);
2255
2256         return ret;
2257 }
2258
2259 /*
2260  * Returns stocks cached in percpu and reset cached information.
2261  */
2262 static void drain_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2263 {
2264         struct mem_cgroup *old = stock->cached;
2265
2266         if (!old)
2267                 return;
2268
2269         if (stock->nr_pages) {
2270                 page_counter_uncharge(&old->memory, stock->nr_pages);
2271                 if (do_memsw_account())
2272                         page_counter_uncharge(&old->memsw, stock->nr_pages);
2273                 stock->nr_pages = 0;
2274         }
2275
2276         css_put(&old->css);
2277         stock->cached = NULL;
2278 }
2279
2280 static void drain_local_stock(struct work_struct *dummy)
2281 {
2282         struct memcg_stock_pcp *stock;
2283         unsigned long flags;
2284
2285         /*
2286          * The only protection from memory hotplug vs. drain_stock races is
2287          * that we always operate on local CPU stock here with IRQ disabled
2288          */
2289         local_irq_save(flags);
2290
2291         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2292         drain_obj_stock(stock);
2293         drain_stock(stock);
2294         clear_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags);
2295
2296         local_irq_restore(flags);
2297 }
2298
2299 /*
2300  * Cache charges(val) to local per_cpu area.
2301  * This will be consumed by consume_stock() function, later.
2302  */
2303 static void refill_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2304 {
2305         struct memcg_stock_pcp *stock;
2306         unsigned long flags;
2307
2308         local_irq_save(flags);
2309
2310         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2311         if (stock->cached != memcg) { /* reset if necessary */
2312                 drain_stock(stock);
2313                 css_get(&memcg->css);
2314                 stock->cached = memcg;
2315         }
2316         stock->nr_pages += nr_pages;
2317
2318         if (stock->nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2319                 drain_stock(stock);
2320
2321         local_irq_restore(flags);
2322 }
2323
2324 /*
2325  * Drains all per-CPU charge caches for given root_memcg resp. subtree
2326  * of the hierarchy under it.
2327  */
2328 static void drain_all_stock(struct mem_cgroup *root_memcg)
2329 {
2330         int cpu, curcpu;
2331
2332         /* If someone's already draining, avoid adding running more workers. */
2333         if (!mutex_trylock(&percpu_charge_mutex))
2334                 return;
2335         /*
2336          * Notify other cpus that system-wide "drain" is running
2337          * We do not care about races with the cpu hotplug because cpu down
2338          * as well as workers from this path always operate on the local
2339          * per-cpu data. CPU up doesn't touch memcg_stock at all.
2340          */
2341         curcpu = get_cpu();
2342         for_each_online_cpu(cpu) {
2343                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2344                 struct mem_cgroup *memcg;
2345                 bool flush = false;
2346
2347                 rcu_read_lock();
2348                 memcg = stock->cached;
2349                 if (memcg && stock->nr_pages &&
2350                     mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
2351                         flush = true;
2352                 if (obj_stock_flush_required(stock, root_memcg))
2353                         flush = true;
2354                 rcu_read_unlock();
2355
2356                 if (flush &&
2357                     !test_and_set_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags)) {
2358                         if (cpu == curcpu)
2359                                 drain_local_stock(&stock->work);
2360                         else
2361                                 schedule_work_on(cpu, &stock->work);
2362                 }
2363         }
2364         put_cpu();
2365         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2366 }
2367
2368 static int memcg_hotplug_cpu_dead(unsigned int cpu)
2369 {
2370         struct memcg_stock_pcp *stock;
2371         struct mem_cgroup *memcg, *mi;
2372
2373         stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2374         drain_stock(stock);
2375
2376         for_each_mem_cgroup(memcg) {
2377                 int i;
2378
2379                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++) {
2380                         int nid;
2381                         long x;
2382
2383                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->stat[i], 0);
2384                         if (x)
2385                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2386                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmstats[i]);
2387
2388                         if (i >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
2389                                 continue;
2390
2391                         for_each_node(nid) {
2392                                 struct mem_cgroup_per_node *pn;
2393
2394                                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
2395                                 x = this_cpu_xchg(pn->lruvec_stat_cpu->count[i], 0);
2396                                 if (x)
2397                                         do {
2398                                                 atomic_long_add(x, &pn->lruvec_stat[i]);
2399                                         } while ((pn = parent_nodeinfo(pn, nid)));
2400                         }
2401                 }
2402
2403                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++) {
2404                         long x;
2405
2406                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->events[i], 0);
2407                         if (x)
2408                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2409                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmevents[i]);
2410                 }
2411         }
2412
2413         return 0;
2414 }
2415
2416 static unsigned long reclaim_high(struct mem_cgroup *memcg,
2417                                   unsigned int nr_pages,
2418                                   gfp_t gfp_mask)
2419 {
2420         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2421
2422         do {
2423                 unsigned long pflags;
2424
2425                 if (page_counter_read(&memcg->memory) <=
2426                     READ_ONCE(memcg->memory.high))
2427                         continue;
2428
2429                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_HIGH);
2430
2431                 psi_memstall_enter(&pflags);
2432                 nr_reclaimed += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages,
2433                                                              gfp_mask, true);
2434                 psi_memstall_leave(&pflags);
2435         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2436                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2437
2438         return nr_reclaimed;
2439 }
2440
2441 static void high_work_func(struct work_struct *work)
2442 {
2443         struct mem_cgroup *memcg;
2444
2445         memcg = container_of(work, struct mem_cgroup, high_work);
2446         reclaim_high(memcg, MEMCG_CHARGE_BATCH, GFP_KERNEL);
2447 }
2448
2449 /*
2450  * Clamp the maximum sleep time per allocation batch to 2 seconds. This is
2451  * enough to still cause a significant slowdown in most cases, while still
2452  * allowing diagnostics and tracing to proceed without becoming stuck.
2453  */
2454 #define MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES (2UL*HZ)
2455
2456 /*
2457  * When calculating the delay, we use these either side of the exponentiation to
2458  * maintain precision and scale to a reasonable number of jiffies (see the table
2459  * below.
2460  *
2461  * - MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT: Extra precision bits while translating the
2462  *   overage ratio to a delay.
2463  * - MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT: The number of bits to scale down the
2464  *   proposed penalty in order to reduce to a reasonable number of jiffies, and
2465  *   to produce a reasonable delay curve.
2466  *
2467  * MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT just happens to be a number that produces a
2468  * reasonable delay curve compared to precision-adjusted overage, not
2469  * penalising heavily at first, but still making sure that growth beyond the
2470  * limit penalises misbehaviour cgroups by slowing them down exponentially. For
2471  * example, with a high of 100 megabytes:
2472  *
2473  *  +-------+------------------------+
2474  *  | usage | time to allocate in ms |
2475  *  +-------+------------------------+
2476  *  | 100M  |                      0 |
2477  *  | 101M  |                      6 |
2478  *  | 102M  |                     25 |
2479  *  | 103M  |                     57 |
2480  *  | 104M  |                    102 |
2481  *  | 105M  |                    159 |
2482  *  | 106M  |                    230 |
2483  *  | 107M  |                    313 |
2484  *  | 108M  |                    409 |
2485  *  | 109M  |                    518 |
2486  *  | 110M  |                    639 |
2487  *  | 111M  |                    774 |
2488  *  | 112M  |                    921 |
2489  *  | 113M  |                   1081 |
2490  *  | 114M  |                   1254 |
2491  *  | 115M  |                   1439 |
2492  *  | 116M  |                   1638 |
2493  *  | 117M  |                   1849 |
2494  *  | 118M  |                   2000 |
2495  *  | 119M  |                   2000 |
2496  *  | 120M  |                   2000 |
2497  *  +-------+------------------------+
2498  */
2499  #define MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT 20
2500  #define MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT 14
2501
2502 static u64 calculate_overage(unsigned long usage, unsigned long high)
2503 {
2504         u64 overage;
2505
2506         if (usage <= high)
2507                 return 0;
2508
2509         /*
2510          * Prevent division by 0 in overage calculation by acting as if
2511          * it was a threshold of 1 page
2512          */
2513         high = max(high, 1UL);
2514
2515         overage = usage - high;
2516         overage <<= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2517         return div64_u64(overage, high);
2518 }
2519
2520 static u64 mem_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2521 {
2522         u64 overage, max_overage = 0;
2523
2524         do {
2525                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->memory),
2526                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
2527                 max_overage = max(overage, max_overage);
2528         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2529                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2530
2531         return max_overage;
2532 }
2533
2534 static u64 swap_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2535 {
2536         u64 overage, max_overage = 0;
2537
2538         do {
2539                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->swap),
2540                                             READ_ONCE(memcg->swap.high));
2541                 if (overage)
2542                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_HIGH);
2543                 max_overage = max(overage, max_overage);
2544         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2545                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2546
2547         return max_overage;
2548 }
2549
2550 /*
2551  * Get the number of jiffies that we should penalise a mischievous cgroup which
2552  * is exceeding its memory.high by checking both it and its ancestors.
2553  */
2554 static unsigned long calculate_high_delay(struct mem_cgroup *memcg,
2555                                           unsigned int nr_pages,
2556                                           u64 max_overage)
2557 {
2558         unsigned long penalty_jiffies;
2559
2560         if (!max_overage)
2561                 return 0;
2562
2563         /*
2564          * We use overage compared to memory.high to calculate the number of
2565          * jiffies to sleep (penalty_jiffies). Ideally this value should be
2566          * fairly lenient on small overages, and increasingly harsh when the
2567          * memcg in question makes it clear that it has no intention of stopping
2568          * its crazy behaviour, so we exponentially increase the delay based on
2569          * overage amount.
2570          */
2571         penalty_jiffies = max_overage * max_overage * HZ;
2572         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2573         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT;
2574
2575         /*
2576          * Factor in the task's own contribution to the overage, such that four
2577          * N-sized allocations are throttled approximately the same as one
2578          * 4N-sized allocation.
2579          *
2580          * MEMCG_CHARGE_BATCH pages is nominal, so work out how much smaller or
2581          * larger the current charge patch is than that.
2582          */
2583         return penalty_jiffies * nr_pages / MEMCG_CHARGE_BATCH;
2584 }
2585
2586 /*
2587  * Scheduled by try_charge() to be executed from the userland return path
2588  * and reclaims memory over the high limit.
2589  */
2590 void mem_cgroup_handle_over_high(void)
2591 {
2592         unsigned long penalty_jiffies;
2593         unsigned long pflags;
2594         unsigned long nr_reclaimed;
2595         unsigned int nr_pages = current->memcg_nr_pages_over_high;
2596         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2597         struct mem_cgroup *memcg;
2598         bool in_retry = false;
2599
2600         if (likely(!nr_pages))
2601                 return;
2602
2603         memcg = get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
2604         current->memcg_nr_pages_over_high = 0;
2605
2606 retry_reclaim:
2607         /*
2608          * The allocating task should reclaim at least the batch size, but for
2609          * subsequent retries we only want to do what's necessary to prevent oom
2610          * or breaching resource isolation.
2611          *
2612          * This is distinct from memory.max or page allocator behaviour because
2613          * memory.high is currently batched, whereas memory.max and the page
2614          * allocator run every time an allocation is made.
2615          */
2616         nr_reclaimed = reclaim_high(memcg,
2617                                     in_retry ? SWAP_CLUSTER_MAX : nr_pages,
2618                                     GFP_KERNEL);
2619
2620         /*
2621          * memory.high is breached and reclaim is unable to keep up. Throttle
2622          * allocators proactively to slow down excessive growth.
2623          */
2624         penalty_jiffies = calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2625                                                mem_find_max_overage(memcg));
2626
2627         penalty_jiffies += calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2628                                                 swap_find_max_overage(memcg));
2629
2630         /*
2631          * Clamp the max delay per usermode return so as to still keep the
2632          * application moving forwards and also permit diagnostics, albeit
2633          * extremely slowly.
2634          */
2635         penalty_jiffies = min(penalty_jiffies, MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES);
2636
2637         /*
2638          * Don't sleep if the amount of jiffies this memcg owes us is so low
2639          * that it's not even worth doing, in an attempt to be nice to those who
2640          * go only a small amount over their memory.high value and maybe haven't
2641          * been aggressively reclaimed enough yet.
2642          */
2643         if (penalty_jiffies <= HZ / 100)
2644                 goto out;
2645
2646         /*
2647          * If reclaim is making forward progress but we're still over
2648          * memory.high, we want to encourage that rather than doing allocator
2649          * throttling.
2650          */
2651         if (nr_reclaimed || nr_retries--) {
2652                 in_retry = true;
2653                 goto retry_reclaim;
2654         }
2655
2656         /*
2657          * If we exit early, we're guaranteed to die (since
2658          * schedule_timeout_killable sets TASK_KILLABLE). This means we don't
2659          * need to account for any ill-begotten jiffies to pay them off later.
2660          */
2661         psi_memstall_enter(&pflags);
2662         schedule_timeout_killable(penalty_jiffies);
2663         psi_memstall_leave(&pflags);
2664
2665 out:
2666         css_put(&memcg->css);
2667 }
2668
2669 static int try_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2670                       unsigned int nr_pages)
2671 {
2672         unsigned int batch = max(MEMCG_CHARGE_BATCH, nr_pages);
2673         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2674         struct mem_cgroup *mem_over_limit;
2675         struct page_counter *counter;
2676         enum oom_status oom_status;
2677         unsigned long nr_reclaimed;
2678         bool may_swap = true;
2679         bool drained = false;
2680         unsigned long pflags;
2681
2682         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2683                 return 0;
2684 retry:
2685         if (consume_stock(memcg, nr_pages))
2686                 return 0;
2687
2688         if (!do_memsw_account() ||
2689             page_counter_try_charge(&memcg->memsw, batch, &counter)) {
2690                 if (page_counter_try_charge(&memcg->memory, batch, &counter))
2691                         goto done_restock;
2692                 if (do_memsw_account())
2693                         page_counter_uncharge(&memcg->memsw, batch);
2694                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memory);
2695         } else {
2696                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memsw);
2697                 may_swap = false;
2698         }
2699
2700         if (batch > nr_pages) {
2701                 batch = nr_pages;
2702                 goto retry;
2703         }
2704
2705         /*
2706          * Memcg doesn't have a dedicated reserve for atomic
2707          * allocations. But like the global atomic pool, we need to
2708          * put the burden of reclaim on regular allocation requests
2709          * and let these go through as privileged allocations.
2710          */
2711         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC)
2712                 goto force;
2713
2714         /*
2715          * Unlike in global OOM situations, memcg is not in a physical
2716          * memory shortage.  Allow dying and OOM-killed tasks to
2717          * bypass the last charges so that they can exit quickly and
2718          * free their memory.
2719          */
2720         if (unlikely(should_force_charge()))
2721                 goto force;
2722
2723         /*
2724          * Prevent unbounded recursion when reclaim operations need to
2725          * allocate memory. This might exceed the limits temporarily,
2726          * but we prefer facilitating memory reclaim and getting back
2727          * under the limit over triggering OOM kills in these cases.
2728          */
2729         if (unlikely(current->flags & PF_MEMALLOC))
2730                 goto force;
2731
2732         if (unlikely(task_in_memcg_oom(current)))
2733                 goto nomem;
2734
2735         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2736                 goto nomem;
2737
2738         memcg_memory_event(mem_over_limit, MEMCG_MAX);
2739
2740         psi_memstall_enter(&pflags);
2741         nr_reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem_over_limit, nr_pages,
2742                                                     gfp_mask, may_swap);
2743         psi_memstall_leave(&pflags);
2744
2745         if (mem_cgroup_margin(mem_over_limit) >= nr_pages)
2746                 goto retry;
2747
2748         if (!drained) {
2749                 drain_all_stock(mem_over_limit);
2750                 drained = true;
2751                 goto retry;
2752         }
2753
2754         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2755                 goto nomem;
2756         /*
2757          * Even though the limit is exceeded at this point, reclaim
2758          * may have been able to free some pages.  Retry the charge
2759          * before killing the task.
2760          *
2761          * Only for regular pages, though: huge pages are rather
2762          * unlikely to succeed so close to the limit, and we fall back
2763          * to regular pages anyway in case of failure.
2764          */
2765         if (nr_reclaimed && nr_pages <= (1 << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER))
2766                 goto retry;
2767         /*
2768          * At task move, charge accounts can be doubly counted. So, it's
2769          * better to wait until the end of task_move if something is going on.
2770          */
2771         if (mem_cgroup_wait_acct_move(mem_over_limit))
2772                 goto retry;
2773
2774         if (nr_retries--)
2775                 goto retry;
2776
2777         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
2778                 goto nomem;
2779
2780         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2781                 goto force;
2782
2783         if (fatal_signal_pending(current))
2784                 goto force;
2785
2786         /*
2787          * keep retrying as long as the memcg oom killer is able to make
2788          * a forward progress or bypass the charge if the oom killer
2789          * couldn't make any progress.
2790          */
2791         oom_status = mem_cgroup_oom(mem_over_limit, gfp_mask,
2792                        get_order(nr_pages * PAGE_SIZE));
2793         switch (oom_status) {
2794         case OOM_SUCCESS:
2795                 nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2796                 goto retry;
2797         case OOM_FAILED:
2798                 goto force;
2799         default:
2800                 goto nomem;
2801         }
2802 nomem:
2803         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2804                 return -ENOMEM;
2805 force:
2806         /*
2807          * The allocation either can't fail or will lead to more memory
2808          * being freed very soon.  Allow memory usage go over the limit
2809          * temporarily by force charging it.
2810          */
2811         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
2812         if (do_memsw_account())
2813                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
2814
2815         return 0;
2816
2817 done_restock:
2818         if (batch > nr_pages)
2819                 refill_stock(memcg, batch - nr_pages);
2820
2821         /*
2822          * If the hierarchy is above the normal consumption range, schedule
2823          * reclaim on returning to userland.  We can perform reclaim here
2824          * if __GFP_RECLAIM but let's always punt for simplicity and so that
2825          * GFP_KERNEL can consistently be used during reclaim.  @memcg is
2826          * not recorded as it most likely matches current's and won't
2827          * change in the meantime.  As high limit is checked again before
2828          * reclaim, the cost of mismatch is negligible.
2829          */
2830         do {
2831                 bool mem_high, swap_high;
2832
2833                 mem_high = page_counter_read(&memcg->memory) >
2834                         READ_ONCE(memcg->memory.high);
2835                 swap_high = page_counter_read(&memcg->swap) >
2836                         READ_ONCE(memcg->swap.high);
2837
2838                 /* Don't bother a random interrupted task */
2839                 if (in_interrupt()) {
2840                         if (mem_high) {
2841                                 schedule_work(&memcg->high_work);
2842                                 break;
2843                         }
2844                         continue;
2845                 }
2846
2847                 if (mem_high || swap_high) {
2848                         /*
2849                          * The allocating tasks in this cgroup will need to do
2850                          * reclaim or be throttled to prevent further growth
2851                          * of the memory or swap footprints.
2852                          *
2853                          * Target some best-effort fairness between the tasks,
2854                          * and distribute reclaim work and delay penalties
2855                          * based on how much each task is actually allocating.
2856                          */
2857                         current->memcg_nr_pages_over_high += batch;
2858                         set_notify_resume(current);
2859                         break;
2860                 }
2861         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
2862
2863         return 0;
2864 }
2865
2866 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) || defined(CONFIG_MMU)
2867 static void cancel_charge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2868 {
2869         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2870                 return;
2871
2872         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
2873         if (do_memsw_account())
2874                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
2875 }
2876 #endif
2877
2878 static void commit_charge(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
2879 {
2880         VM_BUG_ON_PAGE(page->mem_cgroup, page);
2881         /*
2882          * Any of the following ensures page->mem_cgroup stability:
2883          *
2884          * - the page lock
2885          * - LRU isolation
2886          * - lock_page_memcg()
2887          * - exclusive reference
2888          */
2889         page->mem_cgroup = memcg;
2890 }
2891
2892 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2893 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
2894                                  gfp_t gfp)
2895 {
2896         unsigned int objects = objs_per_slab_page(s, page);
2897         void *vec;
2898
2899         vec = kcalloc_node(objects, sizeof(struct obj_cgroup *), gfp,
2900                            page_to_nid(page));
2901         if (!vec)
2902                 return -ENOMEM;
2903
2904         if (cmpxchg(&page->obj_cgroups, NULL,
2905                     (struct obj_cgroup **) ((unsigned long)vec | 0x1UL)))
2906                 kfree(vec);
2907         else
2908                 kmemleak_not_leak(vec);
2909
2910         return 0;
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Returns a pointer to the memory cgroup to which the kernel object is charged.
2915  *
2916  * The caller must ensure the memcg lifetime, e.g. by taking rcu_read_lock(),
2917  * cgroup_mutex, etc.
2918  */
2919 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_obj(void *p)
2920 {
2921         struct page *page;
2922
2923         if (mem_cgroup_disabled())
2924                 return NULL;
2925
2926         page = virt_to_head_page(p);
2927
2928         /*
2929          * If page->mem_cgroup is set, it's either a simple mem_cgroup pointer
2930          * or a pointer to obj_cgroup vector. In the latter case the lowest
2931          * bit of the pointer is set.
2932          * The page->mem_cgroup pointer can be asynchronously changed
2933          * from NULL to (obj_cgroup_vec | 0x1UL), but can't be changed
2934          * from a valid memcg pointer to objcg vector or back.
2935          */
2936         if (!page->mem_cgroup)
2937                 return NULL;
2938
2939         /*
2940          * Slab objects are accounted individually, not per-page.
2941          * Memcg membership data for each individual object is saved in
2942          * the page->obj_cgroups.
2943          */
2944         if (page_has_obj_cgroups(page)) {
2945                 struct obj_cgroup *objcg;
2946                 unsigned int off;
2947
2948                 off = obj_to_index(page->slab_cache, page, p);
2949                 objcg = page_obj_cgroups(page)[off];
2950                 if (objcg)
2951                         return obj_cgroup_memcg(objcg);
2952
2953                 return NULL;
2954         }
2955
2956         /* All other pages use page->mem_cgroup */
2957         return page->mem_cgroup;
2958 }
2959
2960 __always_inline struct obj_cgroup *get_obj_cgroup_from_current(void)
2961 {
2962         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
2963         struct mem_cgroup *memcg;
2964
2965         if (memcg_kmem_bypass())
2966                 return NULL;
2967
2968         rcu_read_lock();
2969         if (unlikely(active_memcg()))
2970                 memcg = active_memcg();
2971         else
2972                 memcg = mem_cgroup_from_task(current);
2973
2974         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2975                 objcg = rcu_dereference(memcg->objcg);
2976                 if (objcg && obj_cgroup_tryget(objcg))
2977                         break;
2978                 objcg = NULL;
2979         }
2980         rcu_read_unlock();
2981
2982         return objcg;
2983 }
2984
2985 static int memcg_alloc_cache_id(void)
2986 {
2987         int id, size;
2988         int err;
2989
2990         id = ida_simple_get(&memcg_cache_ida,
2991                             0, MEMCG_CACHES_MAX_SIZE, GFP_KERNEL);
2992         if (id < 0)
2993                 return id;
2994
2995         if (id < memcg_nr_cache_ids)
2996                 return id;
2997
2998         /*
2999          * There's no space for the new id in memcg_caches arrays,
3000          * so we have to grow them.
3001          */
3002         down_write(&memcg_cache_ids_sem);
3003
3004         size = 2 * (id + 1);
3005         if (size < MEMCG_CACHES_MIN_SIZE)
3006                 size = MEMCG_CACHES_MIN_SIZE;
3007         else if (size > MEMCG_CACHES_MAX_SIZE)
3008                 size = MEMCG_CACHES_MAX_SIZE;
3009
3010         err = memcg_update_all_list_lrus(size);
3011         if (!err)
3012                 memcg_nr_cache_ids = size;
3013
3014         up_write(&memcg_cache_ids_sem);
3015
3016         if (err) {
3017                 ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3018                 return err;
3019         }
3020         return id;
3021 }
3022
3023 static void memcg_free_cache_id(int id)
3024 {
3025         ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3026 }
3027
3028 /**
3029  * __memcg_kmem_charge: charge a number of kernel pages to a memcg
3030  * @memcg: memory cgroup to charge
3031  * @gfp: reclaim mode
3032  * @nr_pages: number of pages to charge
3033  *
3034  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3035  */
3036 int __memcg_kmem_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp,
3037                         unsigned int nr_pages)
3038 {
3039         struct page_counter *counter;
3040         int ret;
3041
3042         ret = try_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3043         if (ret)
3044                 return ret;
3045
3046         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) &&
3047             !page_counter_try_charge(&memcg->kmem, nr_pages, &counter)) {
3048
3049                 /*
3050                  * Enforce __GFP_NOFAIL allocation because callers are not
3051                  * prepared to see failures and likely do not have any failure
3052                  * handling code.
3053                  */
3054                 if (gfp & __GFP_NOFAIL) {
3055                         page_counter_charge(&memcg->kmem, nr_pages);
3056                         return 0;
3057                 }
3058                 cancel_charge(memcg, nr_pages);
3059                 return -ENOMEM;
3060         }
3061         return 0;
3062 }
3063
3064 /**
3065  * __memcg_kmem_uncharge: uncharge a number of kernel pages from a memcg
3066  * @memcg: memcg to uncharge
3067  * @nr_pages: number of pages to uncharge
3068  */
3069 void __memcg_kmem_uncharge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
3070 {
3071         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
3072                 page_counter_uncharge(&memcg->kmem, nr_pages);
3073
3074         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
3075         if (do_memsw_account())
3076                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
3077 }
3078
3079 /**
3080  * __memcg_kmem_charge_page: charge a kmem page to the current memory cgroup
3081  * @page: page to charge
3082  * @gfp: reclaim mode
3083  * @order: allocation order
3084  *
3085  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3086  */
3087 int __memcg_kmem_charge_page(struct page *page, gfp_t gfp, int order)
3088 {
3089         struct mem_cgroup *memcg;
3090         int ret = 0;
3091
3092         memcg = get_mem_cgroup_from_current();
3093         if (memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3094                 ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, 1 << order);
3095                 if (!ret) {
3096                         page->mem_cgroup = memcg;
3097                         __SetPageKmemcg(page);
3098                         return 0;
3099                 }
3100                 css_put(&memcg->css);
3101         }
3102         return ret;
3103 }
3104
3105 /**
3106  * __memcg_kmem_uncharge_page: uncharge a kmem page
3107  * @page: page to uncharge
3108  * @order: allocation order
3109  */
3110 void __memcg_kmem_uncharge_page(struct page *page, int order)
3111 {
3112         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
3113         unsigned int nr_pages = 1 << order;
3114
3115         if (!memcg)
3116                 return;
3117
3118         VM_BUG_ON_PAGE(mem_cgroup_is_root(memcg), page);
3119         __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
3120         page->mem_cgroup = NULL;
3121         css_put(&memcg->css);
3122
3123         /* slab pages do not have PageKmemcg flag set */
3124         if (PageKmemcg(page))
3125                 __ClearPageKmemcg(page);
3126 }
3127
3128 static bool consume_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3129 {
3130         struct memcg_stock_pcp *stock;
3131         unsigned long flags;
3132         bool ret = false;
3133
3134         local_irq_save(flags);
3135
3136         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3137         if (objcg == stock->cached_objcg && stock->nr_bytes >= nr_bytes) {
3138                 stock->nr_bytes -= nr_bytes;
3139                 ret = true;
3140         }
3141
3142         local_irq_restore(flags);
3143
3144         return ret;
3145 }
3146
3147 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
3148 {
3149         struct obj_cgroup *old = stock->cached_objcg;
3150
3151         if (!old)
3152                 return;
3153
3154         if (stock->nr_bytes) {
3155                 unsigned int nr_pages = stock->nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
3156                 unsigned int nr_bytes = stock->nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1);
3157
3158                 if (nr_pages) {
3159                         rcu_read_lock();
3160                         __memcg_kmem_uncharge(obj_cgroup_memcg(old), nr_pages);
3161                         rcu_read_unlock();
3162                 }
3163
3164                 /*
3165                  * The leftover is flushed to the centralized per-memcg value.
3166                  * On the next attempt to refill obj stock it will be moved
3167                  * to a per-cpu stock (probably, on an other CPU), see
3168                  * refill_obj_stock().
3169                  *
3170                  * How often it's flushed is a trade-off between the memory
3171                  * limit enforcement accuracy and potential CPU contention,
3172                  * so it might be changed in the future.
3173                  */
3174                 atomic_add(nr_bytes, &old->nr_charged_bytes);
3175                 stock->nr_bytes = 0;
3176         }
3177
3178         obj_cgroup_put(old);
3179         stock->cached_objcg = NULL;
3180 }
3181
3182 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
3183                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
3184 {
3185         struct mem_cgroup *memcg;
3186
3187         if (stock->cached_objcg) {
3188                 memcg = obj_cgroup_memcg(stock->cached_objcg);
3189                 if (memcg && mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
3190                         return true;
3191         }
3192
3193         return false;
3194 }
3195
3196 static void refill_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3197 {
3198         struct memcg_stock_pcp *stock;
3199         unsigned long flags;
3200
3201         local_irq_save(flags);
3202
3203         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3204         if (stock->cached_objcg != objcg) { /* reset if necessary */
3205                 drain_obj_stock(stock);
3206                 obj_cgroup_get(objcg);
3207                 stock->cached_objcg = objcg;
3208                 stock->nr_bytes = atomic_xchg(&objcg->nr_charged_bytes, 0);
3209         }
3210         stock->nr_bytes += nr_bytes;
3211
3212         if (stock->nr_bytes > PAGE_SIZE)
3213                 drain_obj_stock(stock);
3214
3215         local_irq_restore(flags);
3216 }
3217
3218 int obj_cgroup_charge(struct obj_cgroup *objcg, gfp_t gfp, size_t size)
3219 {
3220         struct mem_cgroup *memcg;
3221         unsigned int nr_pages, nr_bytes;
3222         int ret;
3223
3224         if (consume_obj_stock(objcg, size))
3225                 return 0;
3226
3227         /*
3228          * In theory, memcg->nr_charged_bytes can have enough
3229          * pre-charged bytes to satisfy the allocation. However,
3230          * flushing memcg->nr_charged_bytes requires two atomic
3231          * operations, and memcg->nr_charged_bytes can't be big,
3232          * so it's better to ignore it and try grab some new pages.
3233          * memcg->nr_charged_bytes will be flushed in
3234          * refill_obj_stock(), called from this function or
3235          * independently later.
3236          */
3237         rcu_read_lock();
3238         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
3239         css_get(&memcg->css);
3240         rcu_read_unlock();
3241
3242         nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3243         nr_bytes = size & (PAGE_SIZE - 1);
3244
3245         if (nr_bytes)
3246                 nr_pages += 1;
3247
3248         ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3249         if (!ret && nr_bytes)
3250                 refill_obj_stock(objcg, PAGE_SIZE - nr_bytes);
3251
3252         css_put(&memcg->css);
3253         return ret;
3254 }
3255
3256 void obj_cgroup_uncharge(struct obj_cgroup *objcg, size_t size)
3257 {
3258         refill_obj_stock(objcg, size);
3259 }
3260
3261 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3262
3263 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3264
3265 /*
3266  * Because tail pages are not marked as "used", set it. We're under
3267  * pgdat->lru_lock and migration entries setup in all page mappings.
3268  */
3269 void mem_cgroup_split_huge_fixup(struct page *head)
3270 {
3271         struct mem_cgroup *memcg = head->mem_cgroup;
3272         int i;
3273
3274         if (mem_cgroup_disabled())
3275                 return;
3276
3277         for (i = 1; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
3278                 css_get(&memcg->css);
3279                 head[i].mem_cgroup = memcg;
3280         }
3281 }
3282 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
3283
3284 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3285 /**
3286  * mem_cgroup_move_swap_account - move swap charge and swap_cgroup's record.
3287  * @entry: swap entry to be moved
3288  * @from:  mem_cgroup which the entry is moved from
3289  * @to:  mem_cgroup which the entry is moved to
3290  *
3291  * It succeeds only when the swap_cgroup's record for this entry is the same
3292  * as the mem_cgroup's id of @from.
3293  *
3294  * Returns 0 on success, -EINVAL on failure.
3295  *
3296  * The caller must have charged to @to, IOW, called page_counter_charge() about
3297  * both res and memsw, and called css_get().
3298  */
3299 static int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3300                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3301 {
3302         unsigned short old_id, new_id;
3303
3304         old_id = mem_cgroup_id(from);
3305         new_id = mem_cgroup_id(to);
3306
3307         if (swap_cgroup_cmpxchg(entry, old_id, new_id) == old_id) {
3308                 mod_memcg_state(from, MEMCG_SWAP, -1);
3309                 mod_memcg_state(to, MEMCG_SWAP, 1);
3310                 return 0;
3311         }
3312         return -EINVAL;
3313 }
3314 #else
3315 static inline int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3316                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3317 {
3318         return -EINVAL;
3319 }
3320 #endif
3321
3322 static DEFINE_MUTEX(memcg_max_mutex);
3323
3324 static int mem_cgroup_resize_max(struct mem_cgroup *memcg,
3325                                  unsigned long max, bool memsw)
3326 {
3327         bool enlarge = false;
3328         bool drained = false;
3329         int ret;
3330         bool limits_invariant;
3331         struct page_counter *counter = memsw ? &memcg->memsw : &memcg->memory;
3332
3333         do {
3334                 if (signal_pending(current)) {
3335                         ret = -EINTR;
3336                         break;
3337                 }
3338
3339                 mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3340                 /*
3341                  * Make sure that the new limit (memsw or memory limit) doesn't
3342                  * break our basic invariant rule memory.max <= memsw.max.
3343                  */
3344                 limits_invariant = memsw ? max >= READ_ONCE(memcg->memory.max) :
3345                                            max <= memcg->memsw.max;
3346                 if (!limits_invariant) {
3347                         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3348                         ret = -EINVAL;
3349                         break;
3350                 }
3351                 if (max > counter->max)
3352                         enlarge = true;
3353                 ret = page_counter_set_max(counter, max);
3354                 mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3355
3356                 if (!ret)
3357                         break;
3358
3359                 if (!drained) {
3360                         drain_all_stock(memcg);
3361                         drained = true;
3362                         continue;
3363                 }
3364
3365                 if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3366                                         GFP_KERNEL, !memsw)) {
3367                         ret = -EBUSY;
3368                         break;
3369                 }
3370         } while (true);
3371
3372         if (!ret && enlarge)
3373                 memcg_oom_recover(memcg);
3374
3375         return ret;
3376 }
3377
3378 unsigned long mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pg_data_t *pgdat, int order,
3379                                             gfp_t gfp_mask,
3380                                             unsigned long *total_scanned)
3381 {
3382         unsigned long nr_reclaimed = 0;
3383         struct mem_cgroup_per_node *mz, *next_mz = NULL;
3384         unsigned long reclaimed;
3385         int loop = 0;
3386         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
3387         unsigned long excess;
3388         unsigned long nr_scanned;
3389
3390         if (order > 0)
3391                 return 0;
3392
3393         mctz = soft_limit_tree_node(pgdat->node_id);
3394
3395         /*
3396          * Do not even bother to check the largest node if the root
3397          * is empty. Do it lockless to prevent lock bouncing. Races
3398          * are acceptable as soft limit is best effort anyway.
3399          */
3400         if (!mctz || RB_EMPTY_ROOT(&mctz->rb_root))
3401                 return 0;
3402
3403         /*
3404          * This loop can run a while, specially if mem_cgroup's continuously
3405          * keep exceeding their soft limit and putting the system under
3406          * pressure
3407          */
3408         do {
3409                 if (next_mz)
3410                         mz = next_mz;
3411                 else
3412                         mz = mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3413                 if (!mz)
3414                         break;
3415
3416                 nr_scanned = 0;
3417                 reclaimed = mem_cgroup_soft_reclaim(mz->memcg, pgdat,
3418                                                     gfp_mask, &nr_scanned);
3419                 nr_reclaimed += reclaimed;
3420                 *total_scanned += nr_scanned;
3421                 spin_lock_irq(&mctz->lock);
3422                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
3423
3424                 /*
3425                  * If we failed to reclaim anything from this memory cgroup
3426                  * it is time to move on to the next cgroup
3427                  */
3428                 next_mz = NULL;
3429                 if (!reclaimed)
3430                         next_mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3431
3432                 excess = soft_limit_excess(mz->memcg);
3433                 /*
3434                  * One school of thought says that we should not add
3435                  * back the node to the tree if reclaim returns 0.
3436                  * But our reclaim could return 0, simply because due
3437                  * to priority we are exposing a smaller subset of
3438                  * memory to reclaim from. Consider this as a longer
3439                  * term TODO.
3440                  */
3441                 /* If excess == 0, no tree ops */
3442                 __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
3443                 spin_unlock_irq(&mctz->lock);
3444                 css_put(&mz->memcg->css);
3445                 loop++;
3446                 /*
3447                  * Could not reclaim anything and there are no more
3448                  * mem cgroups to try or we seem to be looping without
3449                  * reclaiming anything.
3450                  */
3451                 if (!nr_reclaimed &&
3452                         (next_mz == NULL ||
3453                         loop > MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS))
3454                         break;
3455         } while (!nr_reclaimed);
3456         if (next_mz)
3457                 css_put(&next_mz->memcg->css);
3458         return nr_reclaimed;
3459 }
3460
3461 /*
3462  * Test whether @memcg has children, dead or alive.  Note that this
3463  * function doesn't care whether @memcg has use_hierarchy enabled and
3464  * returns %true if there are child csses according to the cgroup
3465  * hierarchy.  Testing use_hierarchy is the caller's responsibility.
3466  */
3467 static inline bool memcg_has_children(struct mem_cgroup *memcg)
3468 {
3469         bool ret;
3470
3471         rcu_read_lock();
3472         ret = css_next_child(NULL, &memcg->css);
3473         rcu_read_unlock();
3474         return ret;
3475 }
3476
3477 /*
3478  * Reclaims as many pages from the given memcg as possible.
3479  *
3480  * Caller is responsible for holding css reference for memcg.
3481  */
3482 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *memcg)
3483 {
3484         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
3485
3486         /* we call try-to-free pages for make this cgroup empty */
3487         lru_add_drain_all();
3488
3489         drain_all_stock(memcg);
3490
3491         /* try to free all pages in this cgroup */
3492         while (nr_retries && page_counter_read(&memcg->memory)) {
3493                 int progress;
3494
3495                 if (signal_pending(current))
3496                         return -EINTR;
3497
3498                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3499                                                         GFP_KERNEL, true);
3500                 if (!progress) {
3501                         nr_retries--;
3502                         /* maybe some writeback is necessary */
3503                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3504                 }
3505
3506         }
3507
3508         return 0;
3509 }
3510
3511 static ssize_t mem_cgroup_force_empty_write(struct kernfs_open_file *of,
3512                                             char *buf, size_t nbytes,
3513                                             loff_t off)
3514 {
3515         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3516
3517         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
3518                 return -EINVAL;
3519         return mem_cgroup_force_empty(memcg) ?: nbytes;
3520 }
3521
3522 static u64 mem_cgroup_hierarchy_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3523                                      struct cftype *cft)
3524 {
3525         return mem_cgroup_from_css(css)->use_hierarchy;
3526 }
3527
3528 static int mem_cgroup_hierarchy_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3529                                       struct cftype *cft, u64 val)
3530 {
3531         int retval = 0;
3532         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3533         struct mem_cgroup *parent_memcg = mem_cgroup_from_css(memcg->css.parent);
3534
3535         if (memcg->use_hierarchy == val)
3536                 return 0;
3537
3538         /*
3539          * If parent's use_hierarchy is set, we can't make any modifications
3540          * in the child subtrees. If it is unset, then the change can
3541          * occur, provided the current cgroup has no children.
3542          *
3543          * For the root cgroup, parent_mem is NULL, we allow value to be
3544          * set if there are no children.
3545          */
3546         if ((!parent_memcg || !parent_memcg->use_hierarchy) &&
3547                                 (val == 1 || val == 0)) {
3548                 if (!memcg_has_children(memcg))
3549                         memcg->use_hierarchy = val;
3550                 else
3551                         retval = -EBUSY;
3552         } else
3553                 retval = -EINVAL;
3554
3555         return retval;
3556 }
3557
3558 static unsigned long mem_cgroup_usage(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
3559 {
3560         unsigned long val;
3561
3562         if (mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3563                 val = memcg_page_state(memcg, NR_FILE_PAGES) +
3564                         memcg_page_state(memcg, NR_ANON_MAPPED);
3565                 if (swap)
3566                         val += memcg_page_state(memcg, MEMCG_SWAP);
3567         } else {
3568                 if (!swap)
3569                         val = page_counter_read(&memcg->memory);
3570                 else
3571                         val = page_counter_read(&memcg->memsw);
3572         }
3573         return val;
3574 }
3575
3576 enum {
3577         RES_USAGE,
3578         RES_LIMIT,
3579         RES_MAX_USAGE,
3580         RES_FAILCNT,
3581         RES_SOFT_LIMIT,
3582 };
3583
3584 static u64 mem_cgroup_read_u64(struct cgroup_subsys_state *css,
3585                                struct cftype *cft)
3586 {
3587         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3588         struct page_counter *counter;
3589
3590         switch (MEMFILE_TYPE(cft->private)) {
3591         case _MEM:
3592                 counter = &memcg->memory;
3593                 break;
3594         case _MEMSWAP:
3595                 counter = &memcg->memsw;
3596                 break;
3597         case _KMEM:
3598                 counter = &memcg->kmem;
3599                 break;
3600         case _TCP:
3601                 counter = &memcg->tcpmem;
3602                 break;
3603         default:
3604                 BUG();
3605         }
3606
3607         switch (MEMFILE_ATTR(cft->private)) {
3608         case RES_USAGE:
3609                 if (counter == &memcg->memory)
3610                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, false) * PAGE_SIZE;
3611                 if (counter == &memcg->memsw)
3612                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, true) * PAGE_SIZE;
3613                 return (u64)page_counter_read(counter) * PAGE_SIZE;
3614         case RES_LIMIT:
3615                 return (u64)counter->max * PAGE_SIZE;
3616         case RES_MAX_USAGE:
3617                 return (u64)counter->watermark * PAGE_SIZE;
3618         case RES_FAILCNT:
3619                 return counter->failcnt;
3620         case RES_SOFT_LIMIT:
3621                 return (u64)memcg->soft_limit * PAGE_SIZE;
3622         default:
3623                 BUG();
3624         }
3625 }
3626
3627 static void memcg_flush_percpu_vmstats(struct mem_cgroup *memcg)
3628 {
3629         unsigned long stat[MEMCG_NR_STAT] = {0};
3630         struct mem_cgroup *mi;
3631         int node, cpu, i;
3632
3633         for_each_online_cpu(cpu)
3634                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3635                         stat[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->stat[i], cpu);
3636
3637         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3638                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3639                         atomic_long_add(stat[i], &mi->vmstats[i]);
3640
3641         for_each_node(node) {
3642                 struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
3643                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
3644
3645                 for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3646                         stat[i] = 0;
3647
3648                 for_each_online_cpu(cpu)
3649                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3650                                 stat[i] += per_cpu(
3651                                         pn->lruvec_stat_cpu->count[i], cpu);
3652
3653                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, node))
3654                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3655                                 atomic_long_add(stat[i], &pi->lruvec_stat[i]);
3656         }
3657 }
3658
3659 static void memcg_flush_percpu_vmevents(struct mem_cgroup *memcg)
3660 {
3661         unsigned long events[NR_VM_EVENT_ITEMS];
3662         struct mem_cgroup *mi;
3663         int cpu, i;
3664
3665         for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3666                 events[i] = 0;
3667
3668         for_each_online_cpu(cpu)
3669                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3670                         events[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->events[i],
3671                                              cpu);
3672
3673         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3674                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3675                         atomic_long_add(events[i], &mi->vmevents[i]);
3676 }
3677
3678 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
3679 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3680 {
3681         struct obj_cgroup *objcg;
3682         int memcg_id;
3683
3684         if (cgroup_memory_nokmem)
3685                 return 0;
3686
3687         BUG_ON(memcg->kmemcg_id >= 0);
3688         BUG_ON(memcg->kmem_state);
3689
3690         memcg_id = memcg_alloc_cache_id();
3691         if (memcg_id < 0)
3692                 return memcg_id;
3693
3694         objcg = obj_cgroup_alloc();
3695         if (!objcg) {
3696                 memcg_free_cache_id(memcg_id);
3697                 return -ENOMEM;
3698         }
3699         objcg->memcg = memcg;
3700         rcu_assign_pointer(memcg->objcg, objcg);
3701
3702         static_branch_enable(&memcg_kmem_enabled_key);
3703
3704         /*
3705          * A memory cgroup is considered kmem-online as soon as it gets
3706          * kmemcg_id. Setting the id after enabling static branching will
3707          * guarantee no one starts accounting before all call sites are
3708          * patched.
3709          */
3710         memcg->kmemcg_id = memcg_id;
3711         memcg->kmem_state = KMEM_ONLINE;
3712
3713         return 0;
3714 }
3715
3716 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3717 {
3718         struct cgroup_subsys_state *css;
3719         struct mem_cgroup *parent, *child;
3720         int kmemcg_id;
3721
3722         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
3723                 return;
3724
3725         memcg->kmem_state = KMEM_ALLOCATED;
3726
3727         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
3728         if (!parent)
3729                 parent = root_mem_cgroup;
3730
3731         memcg_reparent_objcgs(memcg, parent);
3732
3733         kmemcg_id = memcg->kmemcg_id;
3734         BUG_ON(kmemcg_id < 0);
3735
3736         /*
3737          * Change kmemcg_id of this cgroup and all its descendants to the
3738          * parent's id, and then move all entries from this cgroup's list_lrus
3739          * to ones of the parent. After we have finished, all list_lrus
3740          * corresponding to this cgroup are guaranteed to remain empty. The
3741          * ordering is imposed by list_lru_node->lock taken by
3742          * memcg_drain_all_list_lrus().
3743          */
3744         rcu_read_lock(); /* can be called from css_free w/o cgroup_mutex */
3745         css_for_each_descendant_pre(css, &memcg->css) {
3746                 child = mem_cgroup_from_css(css);
3747                 BUG_ON(child->kmemcg_id != kmemcg_id);
3748                 child->kmemcg_id = parent->kmemcg_id;
3749                 if (!memcg->use_hierarchy)
3750                         break;
3751         }
3752         rcu_read_unlock();
3753
3754         memcg_drain_all_list_lrus(kmemcg_id, parent);
3755
3756         memcg_free_cache_id(kmemcg_id);
3757 }
3758
3759 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3760 {
3761         /* css_alloc() failed, offlining didn't happen */
3762         if (unlikely(memcg->kmem_state == KMEM_ONLINE))
3763                 memcg_offline_kmem(memcg);
3764 }
3765 #else
3766 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3767 {
3768         return 0;
3769 }
3770 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3771 {
3772 }
3773 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3774 {
3775 }
3776 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3777
3778 static int memcg_update_kmem_max(struct mem_cgroup *memcg,
3779                                  unsigned long max)
3780 {
3781         int ret;
3782
3783         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3784         ret = page_counter_set_max(&memcg->kmem, max);
3785         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3786         return ret;
3787 }
3788
3789 static int memcg_update_tcp_max(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long max)
3790 {
3791         int ret;
3792
3793         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3794
3795         ret = page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, max);
3796         if (ret)
3797                 goto out;
3798
3799         if (!memcg->tcpmem_active) {
3800                 /*
3801                  * The active flag needs to be written after the static_key
3802                  * update. This is what guarantees that the socket activation
3803                  * function is the last one to run. See mem_cgroup_sk_alloc()
3804                  * for details, and note that we don't mark any socket as
3805                  * belonging to this memcg until that flag is up.
3806                  *
3807                  * We need to do this, because static_keys will span multiple
3808                  * sites, but we can't control their order. If we mark a socket
3809                  * as accounted, but the accounting functions are not patched in
3810                  * yet, we'll lose accounting.
3811                  *
3812                  * We never race with the readers in mem_cgroup_sk_alloc(),
3813                  * because when this value change, the code to process it is not
3814                  * patched in yet.
3815                  */
3816                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
3817                 memcg->tcpmem_active = true;
3818         }
3819 out:
3820         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3821         return ret;
3822 }
3823
3824 /*
3825  * The user of this function is...
3826  * RES_LIMIT.
3827  */
3828 static ssize_t mem_cgroup_write(struct kernfs_open_file *of,
3829                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
3830 {
3831         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3832         unsigned long nr_pages;
3833         int ret;
3834
3835         buf = strstrip(buf);
3836         ret = page_counter_memparse(buf, "-1", &nr_pages);
3837         if (ret)
3838                 return ret;
3839
3840         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3841         case RES_LIMIT:
3842                 if (mem_cgroup_is_root(memcg)) { /* Can't set limit on root */
3843                         ret = -EINVAL;
3844                         break;
3845                 }
3846                 switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3847                 case _MEM:
3848                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, false);
3849                         break;
3850                 case _MEMSWAP:
3851                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, true);
3852                         break;
3853                 case _KMEM:
3854                         pr_warn_once("kmem.limit_in_bytes is deprecated and will be removed. "
3855                                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3856                                      "depend on this functionality.\n");
3857                         ret = memcg_update_kmem_max(memcg, nr_pages);
3858                         break;
3859                 case _TCP:
3860                         ret = memcg_update_tcp_max(memcg, nr_pages);
3861                         break;
3862                 }
3863                 break;
3864         case RES_SOFT_LIMIT:
3865                 memcg->soft_limit = nr_pages;
3866                 ret = 0;
3867                 break;
3868         }
3869         return ret ?: nbytes;
3870 }
3871
3872 static ssize_t mem_cgroup_reset(struct kernfs_open_file *of, char *buf,
3873                                 size_t nbytes, loff_t off)
3874 {
3875         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3876         struct page_counter *counter;
3877
3878         switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3879         case _MEM:
3880                 counter = &memcg->memory;
3881                 break;
3882         case _MEMSWAP:
3883                 counter = &memcg->memsw;
3884                 break;
3885         case _KMEM:
3886                 counter = &memcg->kmem;
3887                 break;
3888         case _TCP:
3889                 counter = &memcg->tcpmem;
3890                 break;
3891         default:
3892                 BUG();
3893         }
3894
3895         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3896         case RES_MAX_USAGE:
3897                 page_counter_reset_watermark(counter);
3898                 break;
3899         case RES_FAILCNT:
3900                 counter->failcnt = 0;
3901                 break;
3902         default:
3903                 BUG();
3904         }
3905
3906         return nbytes;
3907 }
3908
3909 static u64 mem_cgroup_move_charge_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3910                                         struct cftype *cft)
3911 {
3912         return mem_cgroup_from_css(css)->move_charge_at_immigrate;
3913 }
3914
3915 #ifdef CONFIG_MMU
3916 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3917                                         struct cftype *cft, u64 val)
3918 {
3919         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3920
3921         if (val & ~MOVE_MASK)
3922                 return -EINVAL;
3923
3924         /*
3925          * No kind of locking is needed in here, because ->can_attach() will
3926          * check this value once in the beginning of the process, and then carry
3927          * on with stale data. This means that changes to this value will only
3928          * affect task migrations starting after the change.
3929          */
3930         memcg->move_charge_at_immigrate = val;
3931         return 0;
3932 }
3933 #else
3934 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3935                                         struct cftype *cft, u64 val)
3936 {
3937         return -ENOSYS;
3938 }
3939 #endif
3940
3941 #ifdef CONFIG_NUMA
3942
3943 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
3944 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
3945 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
3946
3947 static unsigned long mem_cgroup_node_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3948                                 int nid, unsigned int lru_mask, bool tree)
3949 {
3950         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
3951         unsigned long nr = 0;
3952         enum lru_list lru;
3953
3954         VM_BUG_ON((unsigned)nid >= nr_node_ids);
3955
3956         for_each_lru(lru) {
3957                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3958                         continue;
3959                 if (tree)
3960                         nr += lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3961                 else
3962                         nr += lruvec_page_state_local(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3963         }
3964         return nr;
3965 }
3966
3967 static unsigned long mem_cgroup_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3968                                              unsigned int lru_mask,
3969                                              bool tree)
3970 {
3971         unsigned long nr = 0;
3972         enum lru_list lru;
3973
3974         for_each_lru(lru) {
3975                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3976                         continue;
3977                 if (tree)
3978                         nr += memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3979                 else
3980                         nr += memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3981         }
3982         return nr;
3983 }
3984
3985 static int memcg_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
3986 {
3987         struct numa_stat {
3988                 const char *name;
3989                 unsigned int lru_mask;
3990         };
3991
3992         static const struct numa_stat stats[] = {
3993                 { "total", LRU_ALL },
3994                 { "file", LRU_ALL_FILE },
3995                 { "anon", LRU_ALL_ANON },
3996                 { "unevictable", BIT(LRU_UNEVICTABLE) },
3997         };
3998         const struct numa_stat *stat;
3999         int nid;
4000         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4001
4002         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4003                 seq_printf(m, "%s=%lu", stat->name,
4004                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4005                                                    false));
4006                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4007                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4008                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4009                                                         stat->lru_mask, false));
4010                 seq_putc(m, '\n');
4011         }
4012
4013         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4014
4015                 seq_printf(m, "hierarchical_%s=%lu", stat->name,
4016                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4017                                                    true));
4018                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4019                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4020                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4021                                                         stat->lru_mask, true));
4022                 seq_putc(m, '\n');
4023         }
4024
4025         return 0;
4026 }
4027 #endif /* CONFIG_NUMA */
4028
4029 static const unsigned int memcg1_stats[] = {
4030         NR_FILE_PAGES,
4031         NR_ANON_MAPPED,
4032 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4033         NR_ANON_THPS,
4034 #endif
4035         NR_SHMEM,
4036         NR_FILE_MAPPED,
4037         NR_FILE_DIRTY,
4038         NR_WRITEBACK,
4039         MEMCG_SWAP,
4040 };
4041
4042 static const char *const memcg1_stat_names[] = {
4043         "cache",
4044         "rss",
4045 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4046         "rss_huge",
4047 #endif
4048         "shmem",
4049         "mapped_file",
4050         "dirty",
4051         "writeback",
4052         "swap",
4053 };
4054
4055 /* Universal VM events cgroup1 shows, original sort order */
4056 static const unsigned int memcg1_events[] = {
4057         PGPGIN,
4058         PGPGOUT,
4059         PGFAULT,
4060         PGMAJFAULT,
4061 };
4062
4063 static int memcg_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
4064 {
4065         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4066         unsigned long memory, memsw;
4067         struct mem_cgroup *mi;
4068         unsigned int i;
4069
4070         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(memcg1_stat_names) != ARRAY_SIZE(memcg1_stats));
4071
4072         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4073                 unsigned long nr;
4074
4075                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4076                         continue;
4077                 nr = memcg_page_state_local(memcg, memcg1_stats[i]);
4078 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4079                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4080                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4081 #endif
4082                 seq_printf(m, "%s %lu\n", memcg1_stat_names[i], nr * PAGE_SIZE);
4083         }
4084
4085         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4086                 seq_printf(m, "%s %lu\n", vm_event_name(memcg1_events[i]),
4087                            memcg_events_local(memcg, memcg1_events[i]));
4088
4089         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4090                 seq_printf(m, "%s %lu\n", lru_list_name(i),
4091                            memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4092                            PAGE_SIZE);
4093
4094         /* Hierarchical information */
4095         memory = memsw = PAGE_COUNTER_MAX;
4096         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi)) {
4097                 memory = min(memory, READ_ONCE(mi->memory.max));
4098                 memsw = min(memsw, READ_ONCE(mi->memsw.max));
4099         }
4100         seq_printf(m, "hierarchical_memory_limit %llu\n",
4101                    (u64)memory * PAGE_SIZE);
4102         if (do_memsw_account())
4103                 seq_printf(m, "hierarchical_memsw_limit %llu\n",
4104                            (u64)memsw * PAGE_SIZE);
4105
4106         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4107                 unsigned long nr;
4108
4109                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4110                         continue;
4111                 nr = memcg_page_state(memcg, memcg1_stats[i]);
4112 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4113                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4114                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4115 #endif
4116                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", memcg1_stat_names[i],
4117                                                 (u64)nr * PAGE_SIZE);
4118         }
4119
4120         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4121                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n",
4122                            vm_event_name(memcg1_events[i]),
4123                            (u64)memcg_events(memcg, memcg1_events[i]));
4124
4125         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4126                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", lru_list_name(i),
4127                            (u64)memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4128                            PAGE_SIZE);
4129
4130 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4131         {
4132                 pg_data_t *pgdat;
4133                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
4134                 unsigned long anon_cost = 0;
4135                 unsigned long file_cost = 0;
4136
4137                 for_each_online_pgdat(pgdat) {
4138                         mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
4139
4140                         anon_cost += mz->lruvec.anon_cost;
4141                         file_cost += mz->lruvec.file_cost;
4142                 }
4143                 seq_printf(m, "anon_cost %lu\n", anon_cost);
4144                 seq_printf(m, "file_cost %lu\n", file_cost);
4145         }
4146 #endif
4147
4148         return 0;
4149 }
4150
4151 static u64 mem_cgroup_swappiness_read(struct cgroup_subsys_state *css,
4152                                       struct cftype *cft)
4153 {
4154         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4155
4156         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
4157 }
4158
4159 static int mem_cgroup_swappiness_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4160                                        struct cftype *cft, u64 val)
4161 {
4162         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4163
4164         if (val > 100)
4165                 return -EINVAL;
4166
4167         if (css->parent)
4168                 memcg->swappiness = val;
4169         else
4170                 vm_swappiness = val;
4171
4172         return 0;
4173 }
4174
4175 static void __mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
4176 {
4177         struct mem_cgroup_threshold_ary *t;
4178         unsigned long usage;
4179         int i;
4180
4181         rcu_read_lock();
4182         if (!swap)
4183                 t = rcu_dereference(memcg->thresholds.primary);
4184         else
4185                 t = rcu_dereference(memcg->memsw_thresholds.primary);
4186
4187         if (!t)
4188                 goto unlock;
4189
4190         usage = mem_cgroup_usage(memcg, swap);
4191
4192         /*
4193          * current_threshold points to threshold just below or equal to usage.
4194          * If it's not true, a threshold was crossed after last
4195          * call of __mem_cgroup_threshold().
4196          */
4197         i = t->current_threshold;
4198
4199         /*
4200          * Iterate backward over array of thresholds starting from
4201          * current_threshold and check if a threshold is crossed.
4202          * If none of thresholds below usage is crossed, we read
4203          * only one element of the array here.
4204          */
4205         for (; i >= 0 && unlikely(t->entries[i].threshold > usage); i--)
4206                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4207
4208         /* i = current_threshold + 1 */
4209         i++;
4210
4211         /*
4212          * Iterate forward over array of thresholds starting from
4213          * current_threshold+1 and check if a threshold is crossed.
4214          * If none of thresholds above usage is crossed, we read
4215          * only one element of the array here.
4216          */
4217         for (; i < t->size && unlikely(t->entries[i].threshold <= usage); i++)
4218                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4219
4220         /* Update current_threshold */
4221         t->current_threshold = i - 1;
4222 unlock:
4223         rcu_read_unlock();
4224 }
4225
4226 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg)
4227 {
4228         while (memcg) {
4229                 __mem_cgroup_threshold(memcg, false);
4230                 if (do_memsw_account())
4231                         __mem_cgroup_threshold(memcg, true);
4232
4233                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
4234         }
4235 }
4236
4237 static int compare_thresholds(const void *a, const void *b)
4238 {
4239         const struct mem_cgroup_threshold *_a = a;
4240         const struct mem_cgroup_threshold *_b = b;
4241
4242         if (_a->threshold > _b->threshold)
4243                 return 1;
4244
4245         if (_a->threshold < _b->threshold)
4246                 return -1;
4247
4248         return 0;
4249 }
4250
4251 static int mem_cgroup_oom_notify_cb(struct mem_cgroup *memcg)
4252 {
4253         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev;
4254
4255         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4256
4257         list_for_each_entry(ev, &memcg->oom_notify, list)
4258                 eventfd_signal(ev->eventfd, 1);
4259
4260         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4261         return 0;
4262 }
4263
4264 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg)
4265 {
4266         struct mem_cgroup *iter;
4267
4268         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
4269                 mem_cgroup_oom_notify_cb(iter);
4270 }
4271
4272 static int __mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4273         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args, enum res_type type)
4274 {
4275         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4276         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4277         unsigned long threshold;
4278         unsigned long usage;
4279         int i, size, ret;
4280
4281         ret = page_counter_memparse(args, "-1", &threshold);
4282         if (ret)
4283                 return ret;
4284
4285         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4286
4287         if (type == _MEM) {
4288                 thresholds = &memcg->thresholds;
4289                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4290         } else if (type == _MEMSWAP) {
4291                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4292                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4293         } else
4294                 BUG();
4295
4296         /* Check if a threshold crossed before adding a new one */
4297         if (thresholds->primary)
4298                 __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4299
4300         size = thresholds->primary ? thresholds->primary->size + 1 : 1;
4301
4302         /* Allocate memory for new array of thresholds */
4303         new = kmalloc(struct_size(new, entries, size), GFP_KERNEL);
4304         if (!new) {
4305                 ret = -ENOMEM;
4306                 goto unlock;
4307         }
4308         new->size = size;
4309
4310         /* Copy thresholds (if any) to new array */
4311         if (thresholds->primary)
4312                 memcpy(new->entries, thresholds->primary->entries,
4313                        flex_array_size(new, entries, size - 1));
4314
4315         /* Add new threshold */
4316         new->entries[size - 1].eventfd = eventfd;
4317         new->entries[size - 1].threshold = threshold;
4318
4319         /* Sort thresholds. Registering of new threshold isn't time-critical */
4320         sort(new->entries, size, sizeof(*new->entries),
4321                         compare_thresholds, NULL);
4322
4323         /* Find current threshold */
4324         new->current_threshold = -1;
4325         for (i = 0; i < size; i++) {
4326                 if (new->entries[i].threshold <= usage) {
4327                         /*
4328                          * new->current_threshold will not be used until
4329                          * rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4330                          * it here.
4331                          */
4332                         ++new->current_threshold;
4333                 } else
4334                         break;
4335         }
4336
4337         /* Free old spare buffer and save old primary buffer as spare */
4338         kfree(thresholds->spare);
4339         thresholds->spare = thresholds->primary;
4340
4341         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4342
4343         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4344         synchronize_rcu();
4345
4346 unlock:
4347         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4348
4349         return ret;
4350 }
4351
4352 static int mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4353         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4354 {
4355         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEM);
4356 }
4357
4358 static int memsw_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4359         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4360 {
4361         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEMSWAP);
4362 }
4363
4364 static void __mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4365         struct eventfd_ctx *eventfd, enum res_type type)
4366 {
4367         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4368         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4369         unsigned long usage;
4370         int i, j, size, entries;
4371
4372         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4373
4374         if (type == _MEM) {
4375                 thresholds = &memcg->thresholds;
4376                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4377         } else if (type == _MEMSWAP) {
4378                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4379                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4380         } else
4381                 BUG();
4382
4383         if (!thresholds->primary)
4384                 goto unlock;
4385
4386         /* Check if a threshold crossed before removing */
4387         __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4388
4389         /* Calculate new number of threshold */
4390         size = entries = 0;
4391         for (i = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4392                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd != eventfd)
4393                         size++;
4394                 else
4395                         entries++;
4396         }
4397
4398         new = thresholds->spare;
4399
4400         /* If no items related to eventfd have been cleared, nothing to do */
4401         if (!entries)
4402                 goto unlock;
4403
4404         /* Set thresholds array to NULL if we don't have thresholds */
4405         if (!size) {
4406                 kfree(new);
4407                 new = NULL;
4408                 goto swap_buffers;
4409         }
4410
4411         new->size = size;
4412
4413         /* Copy thresholds and find current threshold */
4414         new->current_threshold = -1;
4415         for (i = 0, j = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4416                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd == eventfd)
4417                         continue;
4418
4419                 new->entries[j] = thresholds->primary->entries[i];
4420                 if (new->entries[j].threshold <= usage) {
4421                         /*
4422                          * new->current_threshold will not be used
4423                          * until rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4424                          * it here.
4425                          */
4426                         ++new->current_threshold;
4427                 }
4428                 j++;
4429         }
4430
4431 swap_buffers:
4432         /* Swap primary and spare array */
4433         thresholds->spare = thresholds->primary;
4434
4435         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4436
4437         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4438         synchronize_rcu();
4439
4440         /* If all events are unregistered, free the spare array */
4441         if (!new) {
4442                 kfree(thresholds->spare);
4443                 thresholds->spare = NULL;
4444         }
4445 unlock:
4446         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4447 }
4448
4449 static void mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4450         struct eventfd_ctx *eventfd)
4451 {
4452         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEM);
4453 }
4454
4455 static void memsw_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4456         struct eventfd_ctx *eventfd)
4457 {
4458         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEMSWAP);
4459 }
4460
4461 static int mem_cgroup_oom_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4462         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4463 {
4464         struct mem_cgroup_eventfd_list *event;
4465
4466         event = kmalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4467         if (!event)
4468                 return -ENOMEM;
4469
4470         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4471
4472         event->eventfd = eventfd;
4473         list_add(&event->list, &memcg->oom_notify);
4474
4475         /* already in OOM ? */
4476         if (memcg->under_oom)
4477                 eventfd_signal(eventfd, 1);
4478         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4479
4480         return 0;
4481 }
4482
4483 static void mem_cgroup_oom_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4484         struct eventfd_ctx *eventfd)
4485 {
4486         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev, *tmp;
4487
4488         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4489
4490         list_for_each_entry_safe(ev, tmp, &memcg->oom_notify, list) {
4491                 if (ev->eventfd == eventfd) {
4492                         list_del(&ev->list);
4493                         kfree(ev);
4494                 }
4495         }
4496
4497         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4498 }
4499
4500 static int mem_cgroup_oom_control_read(struct seq_file *sf, void *v)
4501 {
4502         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(sf);
4503
4504         seq_printf(sf, "oom_kill_disable %d\n", memcg->oom_kill_disable);
4505         seq_printf(sf, "under_oom %d\n", (bool)memcg->under_oom);
4506         seq_printf(sf, "oom_kill %lu\n",
4507                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_OOM_KILL]));
4508         return 0;
4509 }
4510
4511 static int mem_cgroup_oom_control_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4512         struct cftype *cft, u64 val)
4513 {
4514         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4515
4516         /* cannot set to root cgroup and only 0 and 1 are allowed */
4517         if (!css->parent || !((val == 0) || (val == 1)))
4518                 return -EINVAL;
4519
4520         memcg->oom_kill_disable = val;
4521         if (!val)
4522                 memcg_oom_recover(memcg);
4523
4524         return 0;
4525 }
4526
4527 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
4528
4529 #include <trace/events/writeback.h>
4530
4531 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4532 {
4533         return wb_domain_init(&memcg->cgwb_domain, gfp);
4534 }
4535
4536 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4537 {
4538         wb_domain_exit(&memcg->cgwb_domain);
4539 }
4540
4541 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4542 {
4543         wb_domain_size_changed(&memcg->cgwb_domain);
4544 }
4545
4546 struct wb_domain *mem_cgroup_wb_domain(struct bdi_writeback *wb)
4547 {
4548         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4549
4550         if (!memcg->css.parent)
4551                 return NULL;
4552
4553         return &memcg->cgwb_domain;
4554 }
4555
4556 /*
4557  * idx can be of type enum memcg_stat_item or node_stat_item.
4558  * Keep in sync with memcg_exact_page().
4559  */
4560 static unsigned long memcg_exact_page_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx)
4561 {
4562         long x = atomic_long_read(&memcg->vmstats[idx]);
4563         int cpu;
4564
4565         for_each_online_cpu(cpu)
4566                 x += per_cpu_ptr(memcg->vmstats_percpu, cpu)->stat[idx];
4567         if (x < 0)
4568                 x = 0;
4569         return x;
4570 }
4571
4572 /**
4573  * mem_cgroup_wb_stats - retrieve writeback related stats from its memcg
4574  * @wb: bdi_writeback in question
4575  * @pfilepages: out parameter for number of file pages
4576  * @pheadroom: out parameter for number of allocatable pages according to memcg
4577  * @pdirty: out parameter for number of dirty pages
4578  * @pwriteback: out parameter for number of pages under writeback
4579  *
4580  * Determine the numbers of file, headroom, dirty, and writeback pages in
4581  * @wb's memcg.  File, dirty and writeback are self-explanatory.  Headroom
4582  * is a bit more involved.
4583  *
4584  * A memcg's headroom is "min(max, high) - used".  In the hierarchy, the
4585  * headroom is calculated as the lowest headroom of itself and the
4586  * ancestors.  Note that this doesn't consider the actual amount of
4587  * available memory in the system.  The caller should further cap
4588  * *@pheadroom accordingly.
4589  */
4590 void mem_cgroup_wb_stats(struct bdi_writeback *wb, unsigned long *pfilepages,
4591                          unsigned long *pheadroom, unsigned long *pdirty,
4592                          unsigned long *pwriteback)
4593 {
4594         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4595         struct mem_cgroup *parent;
4596
4597         *pdirty = memcg_exact_page_state(memcg, NR_FILE_DIRTY);
4598
4599         *pwriteback = memcg_exact_page_state(memcg, NR_WRITEBACK);
4600         *pfilepages = memcg_exact_page_state(memcg, NR_INACTIVE_FILE) +
4601                         memcg_exact_page_state(memcg, NR_ACTIVE_FILE);
4602         *pheadroom = PAGE_COUNTER_MAX;
4603
4604         while ((parent = parent_mem_cgroup(memcg))) {
4605                 unsigned long ceiling = min(READ_ONCE(memcg->memory.max),
4606                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
4607                 unsigned long used = page_counter_read(&memcg->memory);
4608
4609                 *pheadroom = min(*pheadroom, ceiling - min(ceiling, used));
4610                 memcg = parent;
4611         }
4612 }
4613
4614 /*
4615  * Foreign dirty flushing
4616  *
4617  * There's an inherent mismatch between memcg and writeback.  The former
4618  * trackes ownership per-page while the latter per-inode.  This was a
4619  * deliberate design decision because honoring per-page ownership in the
4620  * writeback path is complicated, may lead to higher CPU and IO overheads
4621  * and deemed unnecessary given that write-sharing an inode across
4622  * different cgroups isn't a common use-case.
4623  *
4624  * Combined with inode majority-writer ownership switching, this works well
4625  * enough in most cases but there are some pathological cases.  For
4626  * example, let's say there are two cgroups A and B which keep writing to
4627  * different but confined parts of the same inode.  B owns the inode and
4628  * A's memory is limited far below B's.  A's dirty ratio can rise enough to
4629  * trigger balance_dirty_pages() sleeps but B's can be low enough to avoid
4630  * triggering background writeback.  A will be slowed down without a way to
4631  * make writeback of the dirty pages happen.
4632  *
4633  * Conditions like the above can lead to a cgroup getting repatedly and
4634  * severely throttled after making some progress after each
4635  * dirty_expire_interval while the underyling IO device is almost
4636  * completely idle.
4637  *
4638  * Solving this problem completely requires matching the ownership tracking
4639  * granularities between memcg and writeback in either direction.  However,
4640  * the more egregious behaviors can be avoided by simply remembering the
4641  * most recent foreign dirtying events and initiating remote flushes on
4642  * them when local writeback isn't enough to keep the memory clean enough.
4643  *
4644  * The following two functions implement such mechanism.  When a foreign
4645  * page - a page whose memcg and writeback ownerships don't match - is
4646  * dirtied, mem_cgroup_track_foreign_dirty() records the inode owning
4647  * bdi_writeback on the page owning memcg.  When balance_dirty_pages()
4648  * decides that the memcg needs to sleep due to high dirty ratio, it calls
4649  * mem_cgroup_flush_foreign() which queues writeback on the recorded
4650  * foreign bdi_writebacks which haven't expired.  Both the numbers of
4651  * recorded bdi_writebacks and concurrent in-flight foreign writebacks are
4652  * limited to MEMCG_CGWB_FRN_CNT.
4653  *
4654  * The mechanism only remembers IDs and doesn't hold any object references.
4655  * As being wrong occasionally doesn't matter, updates and accesses to the
4656  * records are lockless and racy.
4657  */
4658 void mem_cgroup_track_foreign_dirty_slowpath(struct page *page,
4659                                              struct bdi_writeback *wb)
4660 {
4661         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
4662         struct memcg_cgwb_frn *frn;
4663         u64 now = get_jiffies_64();
4664         u64 oldest_at = now;
4665         int oldest = -1;
4666         int i;
4667
4668         trace_track_foreign_dirty(page, wb);
4669
4670         /*
4671          * Pick the slot to use.  If there is already a slot for @wb, keep
4672          * using it.  If not replace the oldest one which isn't being
4673          * written out.
4674          */
4675         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4676                 frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4677                 if (frn->bdi_id == wb->bdi->id &&
4678                     frn->memcg_id == wb->memcg_css->id)
4679                         break;
4680                 if (time_before64(frn->at, oldest_at) &&
4681                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4682                         oldest = i;
4683                         oldest_at = frn->at;
4684                 }
4685         }
4686
4687         if (i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT) {
4688                 /*
4689                  * Re-using an existing one.  Update timestamp lazily to
4690                  * avoid making the cacheline hot.  We want them to be
4691                  * reasonably up-to-date and significantly shorter than
4692                  * dirty_expire_interval as that's what expires the record.
4693                  * Use the shorter of 1s and dirty_expire_interval / 8.
4694                  */
4695                 unsigned long update_intv =
4696                         min_t(unsigned long, HZ,
4697                               msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10) / 8);
4698
4699                 if (time_before64(frn->at, now - update_intv))
4700                         frn->at = now;
4701         } else if (oldest >= 0) {
4702                 /* replace the oldest free one */
4703                 frn = &memcg->cgwb_frn[oldest];
4704                 frn->bdi_id = wb->bdi->id;
4705                 frn->memcg_id = wb->memcg_css->id;
4706                 frn->at = now;
4707         }
4708 }
4709
4710 /* issue foreign writeback flushes for recorded foreign dirtying events */
4711 void mem_cgroup_flush_foreign(struct bdi_writeback *wb)
4712 {
4713         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4714         unsigned long intv = msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10);
4715         u64 now = jiffies_64;
4716         int i;
4717
4718         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4719                 struct memcg_cgwb_frn *frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4720
4721                 /*
4722                  * If the record is older than dirty_expire_interval,
4723                  * writeback on it has already started.  No need to kick it
4724                  * off again.  Also, don't start a new one if there's
4725                  * already one in flight.
4726                  */
4727                 if (time_after64(frn->at, now - intv) &&
4728                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4729                         frn->at = 0;
4730                         trace_flush_foreign(wb, frn->bdi_id, frn->memcg_id);
4731                         cgroup_writeback_by_id(frn->bdi_id, frn->memcg_id, 0,
4732                                                WB_REASON_FOREIGN_FLUSH,
4733                                                &frn->done);
4734                 }
4735         }
4736 }
4737
4738 #else   /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4739
4740 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4741 {
4742         return 0;
4743 }
4744
4745 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4746 {
4747 }
4748
4749 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4750 {
4751 }
4752
4753 #endif  /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4754
4755 /*
4756  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4757  *
4758  * "cgroup.event_control" implementation.
4759  *
4760  * This is way over-engineered.  It tries to support fully configurable
4761  * events for each user.  Such level of flexibility is completely
4762  * unnecessary especially in the light of the planned unified hierarchy.
4763  *
4764  * Please deprecate this and replace with something simpler if at all
4765  * possible.
4766  */
4767
4768 /*
4769  * Unregister event and free resources.
4770  *
4771  * Gets called from workqueue.
4772  */
4773 static void memcg_event_remove(struct work_struct *work)
4774 {
4775         struct mem_cgroup_event *event =
4776                 container_of(work, struct mem_cgroup_event, remove);
4777         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4778
4779         remove_wait_queue(event->wqh, &event->wait);
4780
4781         event->unregister_event(memcg, event->eventfd);
4782
4783         /* Notify userspace the event is going away. */
4784         eventfd_signal(event->eventfd, 1);
4785
4786         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4787         kfree(event);
4788         css_put(&memcg->css);
4789 }
4790
4791 /*
4792  * Gets called on EPOLLHUP on eventfd when user closes it.
4793  *
4794  * Called with wqh->lock held and interrupts disabled.
4795  */
4796 static int memcg_event_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
4797                             int sync, void *key)
4798 {
4799         struct mem_cgroup_event *event =
4800                 container_of(wait, struct mem_cgroup_event, wait);
4801         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4802         __poll_t flags = key_to_poll(key);
4803
4804         if (flags & EPOLLHUP) {
4805                 /*
4806                  * If the event has been detached at cgroup removal, we
4807                  * can simply return knowing the other side will cleanup
4808                  * for us.
4809                  *
4810                  * We can't race against event freeing since the other
4811                  * side will require wqh->lock via remove_wait_queue(),
4812                  * which we hold.
4813                  */
4814                 spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4815                 if (!list_empty(&event->list)) {
4816                         list_del_init(&event->list);
4817                         /*
4818                          * We are in atomic context, but cgroup_event_remove()
4819                          * may sleep, so we have to call it in workqueue.
4820                          */
4821                         schedule_work(&event->remove);
4822                 }
4823                 spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4824         }
4825
4826         return 0;
4827 }
4828
4829 static void memcg_event_ptable_queue_proc(struct file *file,
4830                 wait_queue_head_t *wqh, poll_table *pt)
4831 {
4832         struct mem_cgroup_event *event =
4833                 container_of(pt, struct mem_cgroup_event, pt);
4834
4835         event->wqh = wqh;
4836         add_wait_queue(wqh, &event->wait);
4837 }
4838
4839 /*
4840  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4841  *
4842  * Parse input and register new cgroup event handler.
4843  *
4844  * Input must be in format '<event_fd> <control_fd> <args>'.
4845  * Interpretation of args is defined by control file implementation.
4846  */
4847 static ssize_t memcg_write_event_control(struct kernfs_open_file *of,
4848                                          char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
4849 {
4850         struct cgroup_subsys_state *css = of_css(of);
4851         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4852         struct mem_cgroup_event *event;
4853         struct cgroup_subsys_state *cfile_css;
4854         unsigned int efd, cfd;
4855         struct fd efile;
4856         struct fd cfile;
4857         const char *name;
4858         char *endp;
4859         int ret;
4860
4861         buf = strstrip(buf);
4862
4863         efd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4864         if (*endp != ' ')
4865                 return -EINVAL;
4866         buf = endp + 1;
4867
4868         cfd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4869         if ((*endp != ' ') && (*endp != '\0'))
4870                 return -EINVAL;
4871         buf = endp + 1;
4872
4873         event = kzalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4874         if (!event)
4875                 return -ENOMEM;
4876
4877         event->memcg = memcg;
4878         INIT_LIST_HEAD(&event->list);
4879         init_poll_funcptr(&event->pt, memcg_event_ptable_queue_proc);
4880         init_waitqueue_func_entry(&event->wait, memcg_event_wake);
4881         INIT_WORK(&event->remove, memcg_event_remove);
4882
4883         efile = fdget(efd);
4884         if (!efile.file) {
4885                 ret = -EBADF;
4886                 goto out_kfree;
4887         }
4888
4889         event->eventfd = eventfd_ctx_fileget(efile.file);
4890         if (IS_ERR(event->eventfd)) {
4891                 ret = PTR_ERR(event->eventfd);
4892                 goto out_put_efile;
4893         }
4894
4895         cfile = fdget(cfd);
4896         if (!cfile.file) {
4897                 ret = -EBADF;
4898                 goto out_put_eventfd;
4899         }
4900
4901         /* the process need read permission on control file */
4902         /* AV: shouldn't we check that it's been opened for read instead? */
4903         ret = inode_permission(file_inode(cfile.file), MAY_READ);
4904         if (ret < 0)
4905                 goto out_put_cfile;
4906
4907         /*
4908          * Determine the event callbacks and set them in @event.  This used
4909          * to be done via struct cftype but cgroup core no longer knows
4910          * about these events.  The following is crude but the whole thing
4911          * is for compatibility anyway.
4912          *
4913          * DO NOT ADD NEW FILES.
4914          */
4915         name = cfile.file->f_path.dentry->d_name.name;
4916
4917         if (!strcmp(name, "memory.usage_in_bytes")) {
4918                 event->register_event = mem_cgroup_usage_register_event;
4919                 event->unregister_event = mem_cgroup_usage_unregister_event;
4920         } else if (!strcmp(name, "memory.oom_control")) {
4921                 event->register_event = mem_cgroup_oom_register_event;
4922                 event->unregister_event = mem_cgroup_oom_unregister_event;
4923         } else if (!strcmp(name, "memory.pressure_level")) {
4924                 event->register_event = vmpressure_register_event;
4925                 event->unregister_event = vmpressure_unregister_event;
4926         } else if (!strcmp(name, "memory.memsw.usage_in_bytes")) {
4927                 event->register_event = memsw_cgroup_usage_register_event;
4928                 event->unregister_event = memsw_cgroup_usage_unregister_event;
4929         } else {
4930                 ret = -EINVAL;
4931                 goto out_put_cfile;
4932         }
4933
4934         /*
4935          * Verify @cfile should belong to @css.  Also, remaining events are
4936          * automatically removed on cgroup destruction but the removal is
4937          * asynchronous, so take an extra ref on @css.
4938          */
4939         cfile_css = css_tryget_online_from_dir(cfile.file->f_path.dentry->d_parent,
4940                                                &memory_cgrp_subsys);
4941         ret = -EINVAL;
4942         if (IS_ERR(cfile_css))
4943                 goto out_put_cfile;
4944         if (cfile_css != css) {
4945                 css_put(cfile_css);
4946                 goto out_put_cfile;
4947         }
4948
4949         ret = event->register_event(memcg, event->eventfd, buf);
4950         if (ret)
4951                 goto out_put_css;
4952
4953         vfs_poll(efile.file, &event->pt);
4954
4955         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4956         list_add(&event->list, &memcg->event_list);
4957         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4958
4959         fdput(cfile);
4960         fdput(efile);
4961
4962         return nbytes;
4963
4964 out_put_css:
4965         css_put(css);
4966 out_put_cfile:
4967         fdput(cfile);
4968 out_put_eventfd:
4969         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4970 out_put_efile:
4971         fdput(efile);
4972 out_kfree:
4973         kfree(event);
4974
4975         return ret;
4976 }
4977
4978 static struct cftype mem_cgroup_legacy_files[] = {
4979         {
4980                 .name = "usage_in_bytes",
4981                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_USAGE),
4982                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4983         },
4984         {
4985                 .name = "max_usage_in_bytes",
4986                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_MAX_USAGE),
4987                 .write = mem_cgroup_reset,
4988                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4989         },
4990         {
4991                 .name = "limit_in_bytes",
4992                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_LIMIT),
4993                 .write = mem_cgroup_write,
4994                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4995         },
4996         {
4997                 .name = "soft_limit_in_bytes",
4998                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_SOFT_LIMIT),
4999                 .write = mem_cgroup_write,
5000                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5001         },
5002         {
5003                 .name = "failcnt",
5004                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_FAILCNT),
5005                 .write = mem_cgroup_reset,
5006                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5007         },
5008         {
5009                 .name = "stat",
5010                 .seq_show = memcg_stat_show,
5011         },
5012         {
5013                 .name = "force_empty",
5014                 .write = mem_cgroup_force_empty_write,
5015         },
5016         {
5017                 .name = "use_hierarchy",
5018                 .write_u64 = mem_cgroup_hierarchy_write,
5019                 .read_u64 = mem_cgroup_hierarchy_read,
5020         },
5021         {
5022                 .name = "cgroup.event_control",         /* XXX: for compat */
5023                 .write = memcg_write_event_control,
5024                 .flags = CFTYPE_NO_PREFIX | CFTYPE_WORLD_WRITABLE,
5025         },
5026         {
5027                 .name = "swappiness",
5028                 .read_u64 = mem_cgroup_swappiness_read,
5029                 .write_u64 = mem_cgroup_swappiness_write,
5030         },
5031         {
5032                 .name = "move_charge_at_immigrate",
5033                 .read_u64 = mem_cgroup_move_charge_read,
5034                 .write_u64 = mem_cgroup_move_charge_write,
5035         },
5036         {
5037                 .name = "oom_control",
5038                 .seq_show = mem_cgroup_oom_control_read,
5039                 .write_u64 = mem_cgroup_oom_control_write,
5040                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_OOM_TYPE, OOM_CONTROL),
5041         },
5042         {
5043                 .name = "pressure_level",
5044         },
5045 #ifdef CONFIG_NUMA
5046         {
5047                 .name = "numa_stat",
5048                 .seq_show = memcg_numa_stat_show,
5049         },
5050 #endif
5051         {
5052                 .name = "kmem.limit_in_bytes",
5053                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_LIMIT),
5054                 .write = mem_cgroup_write,
5055                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5056         },
5057         {
5058                 .name = "kmem.usage_in_bytes",
5059                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_USAGE),
5060                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5061         },
5062         {
5063                 .name = "kmem.failcnt",
5064                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_FAILCNT),
5065                 .write = mem_cgroup_reset,
5066                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5067         },
5068         {
5069                 .name = "kmem.max_usage_in_bytes",
5070                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_MAX_USAGE),
5071                 .write = mem_cgroup_reset,
5072                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5073         },
5074 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) && \
5075         (defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG))
5076         {
5077                 .name = "kmem.slabinfo",
5078                 .seq_show = memcg_slab_show,
5079         },
5080 #endif
5081         {
5082                 .name = "kmem.tcp.limit_in_bytes",
5083                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_LIMIT),
5084                 .write = mem_cgroup_write,
5085                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5086         },
5087         {
5088                 .name = "kmem.tcp.usage_in_bytes",
5089                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_USAGE),
5090                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5091         },
5092         {
5093                 .name = "kmem.tcp.failcnt",
5094                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_FAILCNT),
5095                 .write = mem_cgroup_reset,
5096                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5097         },
5098         {
5099                 .name = "kmem.tcp.max_usage_in_bytes",
5100                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_MAX_USAGE),
5101                 .write = mem_cgroup_reset,
5102                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5103         },
5104         { },    /* terminate */
5105 };
5106
5107 /*
5108  * Private memory cgroup IDR
5109  *
5110  * Swap-out records and page cache shadow entries need to store memcg
5111  * references in constrained space, so we maintain an ID space that is
5112  * limited to 16 bit (MEM_CGROUP_ID_MAX), limiting the total number of
5113  * memory-controlled cgroups to 64k.
5114  *
5115  * However, there usually are many references to the offline CSS after
5116  * the cgroup has been destroyed, such as page cache or reclaimable
5117  * slab objects, that don't need to hang on to the ID. We want to keep
5118  * those dead CSS from occupying IDs, or we might quickly exhaust the
5119  * relatively small ID space and prevent the creation of new cgroups
5120  * even when there are much fewer than 64k cgroups - possibly none.
5121  *
5122  * Maintain a private 16-bit ID space for memcg, and allow the ID to
5123  * be freed and recycled when it's no longer needed, which is usually
5124  * when the CSS is offlined.
5125  *
5126  * The only exception to that are records of swapped out tmpfs/shmem
5127  * pages that need to be attributed to live ancestors on swapin. But
5128  * those references are manageable from userspace.
5129  */
5130
5131 static DEFINE_IDR(mem_cgroup_idr);
5132
5133 static void mem_cgroup_id_remove(struct mem_cgroup *memcg)
5134 {
5135         if (memcg->id.id > 0) {
5136                 idr_remove(&mem_cgroup_idr, memcg->id.id);
5137                 memcg->id.id = 0;
5138         }
5139 }
5140
5141 static void __maybe_unused mem_cgroup_id_get_many(struct mem_cgroup *memcg,
5142                                                   unsigned int n)
5143 {
5144         refcount_add(n, &memcg->id.ref);
5145 }
5146
5147 static void mem_cgroup_id_put_many(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int n)
5148 {
5149         if (refcount_sub_and_test(n, &memcg->id.ref)) {
5150                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5151
5152                 /* Memcg ID pins CSS */
5153                 css_put(&memcg->css);
5154         }
5155 }
5156
5157 static inline void mem_cgroup_id_put(struct mem_cgroup *memcg)
5158 {
5159         mem_cgroup_id_put_many(memcg, 1);
5160 }
5161
5162 /**
5163  * mem_cgroup_from_id - look up a memcg from a memcg id
5164  * @id: the memcg id to look up
5165  *
5166  * Caller must hold rcu_read_lock().
5167  */
5168 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_id(unsigned short id)
5169 {
5170         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
5171         return idr_find(&mem_cgroup_idr, id);
5172 }
5173
5174 static int alloc_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5175 {
5176         struct mem_cgroup_per_node *pn;
5177         int tmp = node;
5178         /*
5179          * This routine is called against possible nodes.
5180          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
5181          *
5182          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
5183          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
5184          *       function.
5185          */
5186         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
5187                 tmp = -1;
5188         pn = kzalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
5189         if (!pn)
5190                 return 1;
5191
5192         pn->lruvec_stat_local = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5193                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5194         if (!pn->lruvec_stat_local) {
5195                 kfree(pn);
5196                 return 1;
5197         }
5198
5199         pn->lruvec_stat_cpu = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5200                                                GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5201         if (!pn->lruvec_stat_cpu) {
5202                 free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5203                 kfree(pn);
5204                 return 1;
5205         }
5206
5207         lruvec_init(&pn->lruvec);
5208         pn->usage_in_excess = 0;
5209         pn->on_tree = false;
5210         pn->memcg = memcg;
5211
5212         memcg->nodeinfo[node] = pn;
5213         return 0;
5214 }
5215
5216 static void free_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5217 {
5218         struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
5219
5220         if (!pn)
5221                 return;
5222
5223         free_percpu(pn->lruvec_stat_cpu);
5224         free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5225         kfree(pn);
5226 }
5227
5228 static void __mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5229 {
5230         int node;
5231
5232         for_each_node(node)
5233                 free_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node);
5234         free_percpu(memcg->vmstats_percpu);
5235         free_percpu(memcg->vmstats_local);
5236         kfree(memcg);
5237 }
5238
5239 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5240 {
5241         memcg_wb_domain_exit(memcg);
5242         /*
5243          * Flush percpu vmstats and vmevents to guarantee the value correctness
5244          * on parent's and all ancestor levels.
5245          */
5246         memcg_flush_percpu_vmstats(memcg);
5247         memcg_flush_percpu_vmevents(memcg);
5248         __mem_cgroup_free(memcg);
5249 }
5250
5251 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
5252 {
5253         struct mem_cgroup *memcg;
5254         unsigned int size;
5255         int node;
5256         int __maybe_unused i;
5257         long error = -ENOMEM;
5258
5259         size = sizeof(struct mem_cgroup);
5260         size += nr_node_ids * sizeof(struct mem_cgroup_per_node *);
5261
5262         memcg = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
5263         if (!memcg)
5264                 return ERR_PTR(error);
5265
5266         memcg->id.id = idr_alloc(&mem_cgroup_idr, NULL,
5267                                  1, MEM_CGROUP_ID_MAX,
5268                                  GFP_KERNEL);
5269         if (memcg->id.id < 0) {
5270                 error = memcg->id.id;
5271                 goto fail;
5272         }
5273
5274         memcg->vmstats_local = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5275                                                 GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5276         if (!memcg->vmstats_local)
5277                 goto fail;
5278
5279         memcg->vmstats_percpu = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5280                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5281         if (!memcg->vmstats_percpu)
5282                 goto fail;
5283
5284         for_each_node(node)
5285                 if (alloc_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node))
5286                         goto fail;
5287
5288         if (memcg_wb_domain_init(memcg, GFP_KERNEL))
5289                 goto fail;
5290
5291         INIT_WORK(&memcg->high_work, high_work_func);
5292         INIT_LIST_HEAD(&memcg->oom_notify);
5293         mutex_init(&memcg->thresholds_lock);
5294         spin_lock_init(&memcg->move_lock);
5295         vmpressure_init(&memcg->vmpressure);
5296         INIT_LIST_HEAD(&memcg->event_list);
5297         spin_lock_init(&memcg->event_list_lock);
5298         memcg->socket_pressure = jiffies;
5299 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5300         memcg->kmemcg_id = -1;
5301         INIT_LIST_HEAD(&memcg->objcg_list);
5302 #endif
5303 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5304         INIT_LIST_HEAD(&memcg->cgwb_list);
5305         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5306                 memcg->cgwb_frn[i].done =
5307                         __WB_COMPLETION_INIT(&memcg_cgwb_frn_waitq);
5308 #endif
5309 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5310         spin_lock_init(&memcg->deferred_split_queue.split_queue_lock);
5311         INIT_LIST_HEAD(&memcg->deferred_split_queue.split_queue);
5312         memcg->deferred_split_queue.split_queue_len = 0;
5313 #endif
5314         idr_replace(&mem_cgroup_idr, memcg, memcg->id.id);
5315         return memcg;
5316 fail:
5317         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5318         __mem_cgroup_free(memcg);
5319         return ERR_PTR(error);
5320 }
5321
5322 static struct cgroup_subsys_state * __ref
5323 mem_cgroup_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
5324 {
5325         struct mem_cgroup *parent = mem_cgroup_from_css(parent_css);
5326         struct mem_cgroup *memcg, *old_memcg;
5327         long error = -ENOMEM;
5328
5329         old_memcg = set_active_memcg(parent);
5330         memcg = mem_cgroup_alloc();
5331         set_active_memcg(old_memcg);
5332         if (IS_ERR(memcg))
5333                 return ERR_CAST(memcg);
5334
5335         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5336         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5337         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5338         if (parent) {
5339                 memcg->swappiness = mem_cgroup_swappiness(parent);
5340                 memcg->oom_kill_disable = parent->oom_kill_disable;
5341         }
5342         if (!parent) {
5343                 page_counter_init(&memcg->memory, NULL);
5344                 page_counter_init(&memcg->swap, NULL);
5345                 page_counter_init(&memcg->kmem, NULL);
5346                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, NULL);
5347         } else if (parent->use_hierarchy) {
5348                 memcg->use_hierarchy = true;
5349                 page_counter_init(&memcg->memory, &parent->memory);
5350                 page_counter_init(&memcg->swap, &parent->swap);
5351                 page_counter_init(&memcg->kmem, &parent->kmem);
5352                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &parent->tcpmem);
5353         } else {
5354                 page_counter_init(&memcg->memory, &root_mem_cgroup->memory);
5355                 page_counter_init(&memcg->swap, &root_mem_cgroup->swap);
5356                 page_counter_init(&memcg->kmem, &root_mem_cgroup->kmem);
5357                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &root_mem_cgroup->tcpmem);
5358                 /*
5359                  * Deeper hierachy with use_hierarchy == false doesn't make
5360                  * much sense so let cgroup subsystem know about this
5361                  * unfortunate state in our controller.
5362                  */
5363                 if (parent != root_mem_cgroup)
5364                         memory_cgrp_subsys.broken_hierarchy = true;
5365         }
5366
5367         /* The following stuff does not apply to the root */
5368         if (!parent) {
5369                 root_mem_cgroup = memcg;
5370                 return &memcg->css;
5371         }
5372
5373         error = memcg_online_kmem(memcg);
5374         if (error)
5375                 goto fail;
5376
5377         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5378                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
5379
5380         return &memcg->css;
5381 fail:
5382         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5383         mem_cgroup_free(memcg);
5384         return ERR_PTR(error);
5385 }
5386
5387 static int mem_cgroup_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
5388 {
5389         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5390
5391         /*
5392          * A memcg must be visible for memcg_expand_shrinker_maps()
5393          * by the time the maps are allocated. So, we allocate maps
5394          * here, when for_each_mem_cgroup() can't skip it.
5395          */
5396         if (memcg_alloc_shrinker_maps(memcg)) {
5397                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5398                 return -ENOMEM;
5399         }
5400
5401         /* Online state pins memcg ID, memcg ID pins CSS */
5402         refcount_set(&memcg->id.ref, 1);
5403         css_get(css);
5404         return 0;
5405 }
5406
5407 static void mem_cgroup_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
5408 {
5409         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5410         struct mem_cgroup_event *event, *tmp;
5411
5412         /*
5413          * Unregister events and notify userspace.
5414          * Notify userspace about cgroup removing only after rmdir of cgroup
5415          * directory to avoid race between userspace and kernelspace.
5416          */
5417         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
5418         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &memcg->event_list, list) {
5419                 list_del_init(&event->list);
5420                 schedule_work(&event->remove);
5421         }
5422         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
5423
5424         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5425         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5426
5427         memcg_offline_kmem(memcg);
5428         wb_memcg_offline(memcg);
5429
5430         drain_all_stock(memcg);
5431
5432         mem_cgroup_id_put(memcg);
5433 }
5434
5435 static void mem_cgroup_css_released(struct cgroup_subsys_state *css)
5436 {
5437         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5438
5439         invalidate_reclaim_iterators(memcg);
5440 }
5441
5442 static void mem_cgroup_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
5443 {
5444         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5445         int __maybe_unused i;
5446
5447 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5448         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5449                 wb_wait_for_completion(&memcg->cgwb_frn[i].done);
5450 #endif
5451         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5452                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5453
5454         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && memcg->tcpmem_active)
5455                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5456
5457         vmpressure_cleanup(&memcg->vmpressure);
5458         cancel_work_sync(&memcg->high_work);
5459         mem_cgroup_remove_from_trees(memcg);
5460         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
5461         memcg_free_kmem(memcg);
5462         mem_cgroup_free(memcg);
5463 }
5464
5465 /**
5466  * mem_cgroup_css_reset - reset the states of a mem_cgroup
5467  * @css: the target css
5468  *
5469  * Reset the states of the mem_cgroup associated with @css.  This is
5470  * invoked when the userland requests disabling on the default hierarchy
5471  * but the memcg is pinned through dependency.  The memcg should stop
5472  * applying policies and should revert to the vanilla state as it may be
5473  * made visible again.
5474  *
5475  * The current implementation only resets the essential configurations.
5476  * This needs to be expanded to cover all the visible parts.
5477  */
5478 static void mem_cgroup_css_reset(struct cgroup_subsys_state *css)
5479 {
5480         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5481
5482         page_counter_set_max(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5483         page_counter_set_max(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5484         page_counter_set_max(&memcg->kmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5485         page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5486         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5487         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5488         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5489         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5490         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5491         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
5492 }
5493
5494 #ifdef CONFIG_MMU
5495 /* Handlers for move charge at task migration. */
5496 static int mem_cgroup_do_precharge(unsigned long count)
5497 {
5498         int ret;
5499
5500         /* Try a single bulk charge without reclaim first, kswapd may wake */
5501         ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, count);
5502         if (!ret) {
5503                 mc.precharge += count;
5504                 return ret;
5505         }
5506
5507         /* Try charges one by one with reclaim, but do not retry */
5508         while (count--) {
5509                 ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY, 1);
5510                 if (ret)
5511                         return ret;
5512                 mc.precharge++;
5513                 cond_resched();
5514         }
5515         return 0;
5516 }
5517
5518 union mc_target {
5519         struct page     *page;
5520         swp_entry_t     ent;
5521 };
5522
5523 enum mc_target_type {
5524         MC_TARGET_NONE = 0,
5525         MC_TARGET_PAGE,
5526         MC_TARGET_SWAP,
5527         MC_TARGET_DEVICE,
5528 };
5529
5530 static struct page *mc_handle_present_pte(struct vm_area_struct *vma,
5531                                                 unsigned long addr, pte_t ptent)
5532 {
5533         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
5534
5535         if (!page || !page_mapped(page))
5536                 return NULL;
5537         if (PageAnon(page)) {
5538                 if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5539                         return NULL;
5540         } else {
5541                 if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5542                         return NULL;
5543         }
5544         if (!get_page_unless_zero(page))
5545                 return NULL;
5546
5547         return page;
5548 }
5549
5550 #if defined(CONFIG_SWAP) || defined(CONFIG_DEVICE_PRIVATE)
5551 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5552                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5553 {
5554         struct page *page = NULL;
5555         swp_entry_t ent = pte_to_swp_entry(ptent);
5556
5557         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5558                 return NULL;
5559
5560         /*
5561          * Handle MEMORY_DEVICE_PRIVATE which are ZONE_DEVICE page belonging to
5562          * a device and because they are not accessible by CPU they are store
5563          * as special swap entry in the CPU page table.
5564          */
5565         if (is_device_private_entry(ent)) {
5566                 page = device_private_entry_to_page(ent);
5567                 /*
5568                  * MEMORY_DEVICE_PRIVATE means ZONE_DEVICE page and which have
5569                  * a refcount of 1 when free (unlike normal page)
5570                  */
5571                 if (!page_ref_add_unless(page, 1, 1))
5572                         return NULL;
5573                 return page;
5574         }
5575
5576         if (non_swap_entry(ent))
5577                 return NULL;
5578
5579         /*
5580          * Because lookup_swap_cache() updates some statistics counter,
5581          * we call find_get_page() with swapper_space directly.
5582          */
5583         page = find_get_page(swap_address_space(ent), swp_offset(ent));
5584         entry->val = ent.val;
5585
5586         return page;
5587 }
5588 #else
5589 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5590                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5591 {
5592         return NULL;
5593 }
5594 #endif
5595
5596 static struct page *mc_handle_file_pte(struct vm_area_struct *vma,
5597                         unsigned long addr, pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5598 {
5599         if (!vma->vm_file) /* anonymous vma */
5600                 return NULL;
5601         if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5602                 return NULL;
5603
5604         /* page is moved even if it's not RSS of this task(page-faulted). */
5605         /* shmem/tmpfs may report page out on swap: account for that too. */
5606         return find_get_incore_page(vma->vm_file->f_mapping,
5607                         linear_page_index(vma, addr));
5608 }
5609
5610 /**
5611  * mem_cgroup_move_account - move account of the page
5612  * @page: the page
5613  * @compound: charge the page as compound or small page
5614  * @from: mem_cgroup which the page is moved from.
5615  * @to: mem_cgroup which the page is moved to. @from != @to.
5616  *
5617  * The caller must make sure the page is not on LRU (isolate_page() is useful.)
5618  *
5619  * This function doesn't do "charge" to new cgroup and doesn't do "uncharge"
5620  * from old cgroup.
5621  */
5622 static int mem_cgroup_move_account(struct page *page,
5623                                    bool compound,
5624                                    struct mem_cgroup *from,
5625                                    struct mem_cgroup *to)
5626 {
5627         struct lruvec *from_vec, *to_vec;
5628         struct pglist_data *pgdat;
5629         unsigned int nr_pages = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
5630         int ret;
5631
5632         VM_BUG_ON(from == to);
5633         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
5634         VM_BUG_ON(compound && !PageTransHuge(page));
5635
5636         /*
5637          * Prevent mem_cgroup_migrate() from looking at
5638          * page->mem_cgroup of its source page while we change it.
5639          */
5640         ret = -EBUSY;
5641         if (!trylock_page(page))
5642                 goto out;
5643
5644         ret = -EINVAL;
5645         if (page->mem_cgroup != from)
5646                 goto out_unlock;
5647
5648         pgdat = page_pgdat(page);
5649         from_vec = mem_cgroup_lruvec(from, pgdat);
5650         to_vec = mem_cgroup_lruvec(to, pgdat);
5651
5652         lock_page_memcg(page);
5653
5654         if (PageAnon(page)) {
5655                 if (page_mapped(page)) {
5656                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_MAPPED, -nr_pages);
5657                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_MAPPED, nr_pages);
5658                         if (PageTransHuge(page)) {
5659                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_THPS,
5660                                                    -nr_pages);
5661                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_THPS,
5662                                                    nr_pages);
5663                         }
5664
5665                 }
5666         } else {
5667                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_PAGES, -nr_pages);
5668                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_PAGES, nr_pages);
5669
5670                 if (PageSwapBacked(page)) {
5671                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_SHMEM, -nr_pages);
5672                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_SHMEM, nr_pages);
5673                 }
5674
5675                 if (page_mapped(page)) {
5676                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_MAPPED, -nr_pages);
5677                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_MAPPED, nr_pages);
5678                 }
5679
5680                 if (PageDirty(page)) {
5681                         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
5682
5683                         if (mapping_can_writeback(mapping)) {
5684                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_DIRTY,
5685                                                    -nr_pages);
5686                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_DIRTY,
5687                                                    nr_pages);
5688                         }
5689                 }
5690         }
5691
5692         if (PageWriteback(page)) {
5693                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_WRITEBACK, -nr_pages);
5694                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_WRITEBACK, nr_pages);
5695         }
5696
5697         /*
5698          * All state has been migrated, let's switch to the new memcg.
5699          *
5700          * It is safe to change page->mem_cgroup here because the page
5701          * is referenced, charged, isolated, and locked: we can't race
5702          * with (un)charging, migration, LRU putback, or anything else
5703          * that would rely on a stable page->mem_cgroup.
5704          *
5705          * Note that lock_page_memcg is a memcg lock, not a page lock,
5706          * to save space. As soon as we switch page->mem_cgroup to a
5707          * new memcg that isn't locked, the above state can change
5708          * concurrently again. Make sure we're truly done with it.
5709          */
5710         smp_mb();
5711
5712         css_get(&to->css);
5713         css_put(&from->css);
5714
5715         page->mem_cgroup = to;
5716
5717         __unlock_page_memcg(from);
5718
5719         ret = 0;
5720
5721         local_irq_disable();
5722         mem_cgroup_charge_statistics(to, page, nr_pages);
5723         memcg_check_events(to, page);
5724         mem_cgroup_charge_statistics(from, page, -nr_pages);
5725         memcg_check_events(from, page);
5726         local_irq_enable();
5727 out_unlock:
5728         unlock_page(page);
5729 out:
5730         return ret;
5731 }
5732
5733 /**
5734  * get_mctgt_type - get target type of moving charge
5735  * @vma: the vma the pte to be checked belongs
5736  * @addr: the address corresponding to the pte to be checked
5737  * @ptent: the pte to be checked
5738  * @target: the pointer the target page or swap ent will be stored(can be NULL)
5739  *
5740  * Returns
5741  *   0(MC_TARGET_NONE): if the pte is not a target for move charge.
5742  *   1(MC_TARGET_PAGE): if the page corresponding to this pte is a target for
5743  *     move charge. if @target is not NULL, the page is stored in target->page
5744  *     with extra refcnt got(Callers should handle it).
5745  *   2(MC_TARGET_SWAP): if the swap entry corresponding to this pte is a
5746  *     target for charge migration. if @target is not NULL, the entry is stored
5747  *     in target->ent.
5748  *   3(MC_TARGET_DEVICE): like MC_TARGET_PAGE  but page is MEMORY_DEVICE_PRIVATE
5749  *     (so ZONE_DEVICE page and thus not on the lru).
5750  *     For now we such page is charge like a regular page would be as for all
5751  *     intent and purposes it is just special memory taking the place of a
5752  *     regular page.
5753  *
5754  *     See Documentations/vm/hmm.txt and include/linux/hmm.h
5755  *
5756  * Called with pte lock held.
5757  */
5758
5759 static enum mc_target_type get_mctgt_type(struct vm_area_struct *vma,
5760                 unsigned long addr, pte_t ptent, union mc_target *target)
5761 {
5762         struct page *page = NULL;
5763         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5764         swp_entry_t ent = { .val = 0 };
5765
5766         if (pte_present(ptent))
5767                 page = mc_handle_present_pte(vma, addr, ptent);
5768         else if (is_swap_pte(ptent))
5769                 page = mc_handle_swap_pte(vma, ptent, &ent);
5770         else if (pte_none(ptent))
5771                 page = mc_handle_file_pte(vma, addr, ptent, &ent);
5772
5773         if (!page && !ent.val)
5774                 return ret;
5775         if (page) {
5776                 /*
5777                  * Do only loose check w/o serialization.
5778                  * mem_cgroup_move_account() checks the page is valid or
5779                  * not under LRU exclusion.
5780                  */
5781                 if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5782                         ret = MC_TARGET_PAGE;
5783                         if (is_device_private_page(page))
5784                                 ret = MC_TARGET_DEVICE;
5785                         if (target)
5786                                 target->page = page;
5787                 }
5788                 if (!ret || !target)
5789                         put_page(page);
5790         }
5791         /*
5792          * There is a swap entry and a page doesn't exist or isn't charged.
5793          * But we cannot move a tail-page in a THP.
5794          */
5795         if (ent.val && !ret && (!page || !PageTransCompound(page)) &&
5796             mem_cgroup_id(mc.from) == lookup_swap_cgroup_id(ent)) {
5797                 ret = MC_TARGET_SWAP;
5798                 if (target)
5799                         target->ent = ent;
5800         }
5801         return ret;
5802 }
5803
5804 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5805 /*
5806  * We don't consider PMD mapped swapping or file mapped pages because THP does
5807  * not support them for now.
5808  * Caller should make sure that pmd_trans_huge(pmd) is true.
5809  */
5810 static enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5811                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5812 {
5813         struct page *page = NULL;
5814         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5815
5816         if (unlikely(is_swap_pmd(pmd))) {
5817                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5818                                   !is_pmd_migration_entry(pmd));
5819                 return ret;
5820         }
5821         page = pmd_page(pmd);
5822         VM_BUG_ON_PAGE(!page || !PageHead(page), page);
5823         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5824                 return ret;
5825         if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5826                 ret = MC_TARGET_PAGE;
5827                 if (target) {
5828                         get_page(page);
5829                         target->page = page;
5830                 }
5831         }
5832         return ret;
5833 }
5834 #else
5835 static inline enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5836                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5837 {
5838         return MC_TARGET_NONE;
5839 }
5840 #endif
5841
5842 static int mem_cgroup_count_precharge_pte_range(pmd_t *pmd,
5843                                         unsigned long addr, unsigned long end,
5844                                         struct mm_walk *walk)
5845 {
5846         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5847         pte_t *pte;
5848         spinlock_t *ptl;
5849
5850         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
5851         if (ptl) {
5852                 /*
5853                  * Note their can not be MC_TARGET_DEVICE for now as we do not
5854                  * support transparent huge page with MEMORY_DEVICE_PRIVATE but
5855                  * this might change.
5856                  */
5857                 if (get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, NULL) == MC_TARGET_PAGE)
5858                         mc.precharge += HPAGE_PMD_NR;
5859                 spin_unlock(ptl);
5860                 return 0;
5861         }
5862
5863         if (pmd_trans_unstable(pmd))
5864                 return 0;
5865         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
5866         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE)
5867                 if (get_mctgt_type(vma, addr, *pte, NULL))
5868                         mc.precharge++; /* increment precharge temporarily */
5869         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
5870         cond_resched();
5871
5872         return 0;
5873 }
5874
5875 static const struct mm_walk_ops precharge_walk_ops = {
5876         .pmd_entry      = mem_cgroup_count_precharge_pte_range,
5877 };
5878
5879 static unsigned long mem_cgroup_count_precharge(struct mm_struct *mm)
5880 {
5881         unsigned long precharge;
5882
5883         mmap_read_lock(mm);
5884         walk_page_range(mm, 0, mm->highest_vm_end, &precharge_walk_ops, NULL);
5885         mmap_read_unlock(mm);
5886
5887         precharge = mc.precharge;
5888         mc.precharge = 0;
5889
5890         return precharge;
5891 }
5892
5893 static int mem_cgroup_precharge_mc(struct mm_struct *mm)
5894 {
5895         unsigned long precharge = mem_cgroup_count_precharge(mm);
5896
5897         VM_BUG_ON(mc.moving_task);
5898         mc.moving_task = current;
5899         return mem_cgroup_do_precharge(precharge);
5900 }
5901
5902 /* cancels all extra charges on mc.from and mc.to, and wakes up all waiters. */
5903 static void __mem_cgroup_clear_mc(void)
5904 {
5905         struct mem_cgroup *from = mc.from;
5906         struct mem_cgroup *to = mc.to;
5907
5908         /* we must uncharge all the leftover precharges from mc.to */
5909         if (mc.precharge) {
5910                 cancel_charge(mc.to, mc.precharge);
5911                 mc.precharge = 0;
5912         }
5913         /*
5914          * we didn't uncharge from mc.from at mem_cgroup_move_account(), so
5915          * we must uncharge here.
5916          */
5917         if (mc.moved_charge) {
5918                 cancel_charge(mc.from, mc.moved_charge);
5919                 mc.moved_charge = 0;
5920         }
5921         /* we must fixup refcnts and charges */
5922         if (mc.moved_swap) {
5923                 /* uncharge swap account from the old cgroup */
5924                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.from))
5925                         page_counter_uncharge(&mc.from->memsw, mc.moved_swap);
5926
5927                 mem_cgroup_id_put_many(mc.from, mc.moved_swap);
5928
5929                 /*
5930                  * we charged both to->memory and to->memsw, so we
5931                  * should uncharge to->memory.
5932                  */
5933                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.to))
5934                         page_counter_uncharge(&mc.to->memory, mc.moved_swap);
5935
5936                 mc.moved_swap = 0;
5937         }
5938         memcg_oom_recover(from);
5939         memcg_oom_recover(to);
5940         wake_up_all(&mc.waitq);
5941 }
5942
5943 static void mem_cgroup_clear_mc(void)
5944 {
5945         struct mm_struct *mm = mc.mm;
5946
5947         /*
5948          * we must clear moving_task before waking up waiters at the end of
5949          * task migration.
5950          */
5951         mc.moving_task = NULL;
5952         __mem_cgroup_clear_mc();
5953         spin_lock(&mc.lock);
5954         mc.from = NULL;
5955         mc.to = NULL;
5956         mc.mm = NULL;
5957         spin_unlock(&mc.lock);
5958
5959         mmput(mm);
5960 }
5961
5962 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
5963 {
5964         struct cgroup_subsys_state *css;
5965         struct mem_cgroup *memcg = NULL; /* unneeded init to make gcc happy */
5966         struct mem_cgroup *from;
5967         struct task_struct *leader, *p;
5968         struct mm_struct *mm;
5969         unsigned long move_flags;
5970         int ret = 0;
5971
5972         /* charge immigration isn't supported on the default hierarchy */
5973         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
5974                 return 0;
5975
5976         /*
5977          * Multi-process migrations only happen on the default hierarchy
5978          * where charge immigration is not used.  Perform charge
5979          * immigration if @tset contains a leader and whine if there are
5980          * multiple.
5981          */
5982         p = NULL;
5983         cgroup_taskset_for_each_leader(leader, css, tset) {
5984                 WARN_ON_ONCE(p);
5985                 p = leader;
5986                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5987         }
5988         if (!p)
5989                 return 0;
5990
5991         /*
5992          * We are now commited to this value whatever it is. Changes in this
5993          * tunable will only affect upcoming migrations, not the current one.
5994          * So we need to save it, and keep it going.
5995          */
5996         move_flags = READ_ONCE(memcg->move_charge_at_immigrate);
5997         if (!move_flags)
5998                 return 0;
5999
6000         from = mem_cgroup_from_task(p);
6001
6002         VM_BUG_ON(from == memcg);
6003
6004         mm = get_task_mm(p);
6005         if (!mm)
6006                 return 0;
6007         /* We move charges only when we move a owner of the mm */
6008         if (mm->owner == p) {
6009                 VM_BUG_ON(mc.from);
6010                 VM_BUG_ON(mc.to);
6011                 VM_BUG_ON(mc.precharge);
6012                 VM_BUG_ON(mc.moved_charge);
6013                 VM_BUG_ON(mc.moved_swap);
6014
6015                 spin_lock(&mc.lock);
6016                 mc.mm = mm;
6017                 mc.from = from;
6018                 mc.to = memcg;
6019                 mc.flags = move_flags;
6020                 spin_unlock(&mc.lock);
6021                 /* We set mc.moving_task later */
6022
6023                 ret = mem_cgroup_precharge_mc(mm);
6024                 if (ret)
6025                         mem_cgroup_clear_mc();
6026         } else {
6027                 mmput(mm);
6028         }
6029         return ret;
6030 }
6031
6032 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6033 {
6034         if (mc.to)
6035                 mem_cgroup_clear_mc();
6036 }
6037
6038 static int mem_cgroup_move_charge_pte_range(pmd_t *pmd,
6039                                 unsigned long addr, unsigned long end,
6040                                 struct mm_walk *walk)
6041 {
6042         int ret = 0;
6043         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
6044         pte_t *pte;
6045         spinlock_t *ptl;
6046         enum mc_target_type target_type;
6047         union mc_target target;
6048         struct page *page;
6049
6050         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
6051         if (ptl) {
6052                 if (mc.precharge < HPAGE_PMD_NR) {
6053                         spin_unlock(ptl);
6054                         return 0;
6055                 }
6056                 target_type = get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, &target);
6057                 if (target_type == MC_TARGET_PAGE) {
6058                         page = target.page;
6059                         if (!isolate_lru_page(page)) {
6060                                 if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6061                                                              mc.from, mc.to)) {
6062                                         mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6063                                         mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6064                                 }
6065                                 putback_lru_page(page);
6066                         }
6067                         put_page(page);
6068                 } else if (target_type == MC_TARGET_DEVICE) {
6069                         page = target.page;
6070                         if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6071                                                      mc.from, mc.to)) {
6072                                 mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6073                                 mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6074                         }
6075                         put_page(page);
6076                 }
6077                 spin_unlock(ptl);
6078                 return 0;
6079         }
6080
6081         if (pmd_trans_unstable(pmd))
6082                 return 0;
6083 retry:
6084         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
6085         for (; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
6086                 pte_t ptent = *(pte++);
6087                 bool device = false;
6088                 swp_entry_t ent;
6089
6090                 if (!mc.precharge)
6091                         break;
6092
6093                 switch (get_mctgt_type(vma, addr, ptent, &target)) {
6094                 case MC_TARGET_DEVICE:
6095                         device = true;
6096                         fallthrough;
6097                 case MC_TARGET_PAGE:
6098                         page = target.page;
6099                         /*
6100                          * We can have a part of the split pmd here. Moving it
6101                          * can be done but it would be too convoluted so simply
6102                          * ignore such a partial THP and keep it in original
6103                          * memcg. There should be somebody mapping the head.
6104                          */
6105                         if (PageTransCompound(page))
6106                                 goto put;
6107                         if (!device && isolate_lru_page(page))
6108                                 goto put;
6109                         if (!mem_cgroup_move_account(page, false,
6110                                                 mc.from, mc.to)) {
6111                                 mc.precharge--;
6112                                 /* we uncharge from mc.from later. */
6113                                 mc.moved_charge++;
6114                         }
6115                         if (!device)
6116                                 putback_lru_page(page);
6117 put:                    /* get_mctgt_type() gets the page */
6118                         put_page(page);
6119                         break;
6120                 case MC_TARGET_SWAP:
6121                         ent = target.ent;
6122                         if (!mem_cgroup_move_swap_account(ent, mc.from, mc.to)) {
6123                                 mc.precharge--;
6124                                 mem_cgroup_id_get_many(mc.to, 1);
6125                                 /* we fixup other refcnts and charges later. */
6126                                 mc.moved_swap++;
6127                         }
6128                         break;
6129                 default:
6130                         break;
6131                 }
6132         }
6133         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
6134         cond_resched();
6135
6136         if (addr != end) {
6137                 /*
6138                  * We have consumed all precharges we got in can_attach().
6139                  * We try charge one by one, but don't do any additional
6140                  * charges to mc.to if we have failed in charge once in attach()
6141                  * phase.
6142                  */
6143                 ret = mem_cgroup_do_precharge(1);
6144                 if (!ret)
6145                         goto retry;
6146         }
6147
6148         return ret;
6149 }
6150
6151 static const struct mm_walk_ops charge_walk_ops = {
6152         .pmd_entry      = mem_cgroup_move_charge_pte_range,
6153 };
6154
6155 static void mem_cgroup_move_charge(void)
6156 {
6157         lru_add_drain_all();
6158         /*
6159          * Signal lock_page_memcg() to take the memcg's move_lock
6160          * while we're moving its pages to another memcg. Then wait
6161          * for already started RCU-only updates to finish.
6162          */
6163         atomic_inc(&mc.from->moving_account);
6164         synchronize_rcu();
6165 retry:
6166         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mc.mm))) {
6167                 /*
6168                  * Someone who are holding the mmap_lock might be waiting in
6169                  * waitq. So we cancel all extra charges, wake up all waiters,
6170                  * and retry. Because we cancel precharges, we might not be able
6171                  * to move enough charges, but moving charge is a best-effort
6172                  * feature anyway, so it wouldn't be a big problem.
6173                  */
6174                 __mem_cgroup_clear_mc();
6175                 cond_resched();
6176                 goto retry;
6177         }
6178         /*
6179          * When we have consumed all precharges and failed in doing
6180          * additional charge, the page walk just aborts.
6181          */
6182         walk_page_range(mc.mm, 0, mc.mm->highest_vm_end, &charge_walk_ops,
6183                         NULL);
6184
6185         mmap_read_unlock(mc.mm);
6186         atomic_dec(&mc.from->moving_account);
6187 }
6188
6189 static void mem_cgroup_move_task(void)
6190 {
6191         if (mc.to) {
6192                 mem_cgroup_move_charge();
6193                 mem_cgroup_clear_mc();
6194         }
6195 }
6196 #else   /* !CONFIG_MMU */
6197 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6198 {
6199         return 0;
6200 }
6201 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6202 {
6203 }
6204 static void mem_cgroup_move_task(void)
6205 {
6206 }
6207 #endif
6208
6209 /*
6210  * Cgroup retains root cgroups across [un]mount cycles making it necessary
6211  * to verify whether we're attached to the default hierarchy on each mount
6212  * attempt.
6213  */
6214 static void mem_cgroup_bind(struct cgroup_subsys_state *root_css)
6215 {
6216         /*
6217          * use_hierarchy is forced on the default hierarchy.  cgroup core
6218          * guarantees that @root doesn't have any children, so turning it
6219          * on for the root memcg is enough.
6220          */
6221         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
6222                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = true;
6223         else
6224                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = false;
6225 }
6226
6227 static int seq_puts_memcg_tunable(struct seq_file *m, unsigned long value)
6228 {
6229         if (value == PAGE_COUNTER_MAX)
6230                 seq_puts(m, "max\n");
6231         else
6232                 seq_printf(m, "%llu\n", (u64)value * PAGE_SIZE);
6233
6234         return 0;
6235 }
6236
6237 static u64 memory_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
6238                                struct cftype *cft)
6239 {
6240         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
6241
6242         return (u64)page_counter_read(&memcg->memory) * PAGE_SIZE;
6243 }
6244
6245 static int memory_min_show(struct seq_file *m, void *v)
6246 {
6247         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6248                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.min));
6249 }
6250
6251 static ssize_t memory_min_write(struct kernfs_open_file *of,
6252                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6253 {
6254         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6255         unsigned long min;
6256         int err;
6257
6258         buf = strstrip(buf);
6259         err = page_counter_memparse(buf, "max", &min);
6260         if (err)
6261                 return err;
6262
6263         page_counter_set_min(&memcg->memory, min);
6264
6265         return nbytes;
6266 }
6267
6268 static int memory_low_show(struct seq_file *m, void *v)
6269 {
6270         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6271                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.low));
6272 }
6273
6274 static ssize_t memory_low_write(struct kernfs_open_file *of,
6275                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6276 {
6277         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6278         unsigned long low;
6279         int err;
6280
6281         buf = strstrip(buf);
6282         err = page_counter_memparse(buf, "max", &low);
6283         if (err)
6284                 return err;
6285
6286         page_counter_set_low(&memcg->memory, low);
6287
6288         return nbytes;
6289 }
6290
6291 static int memory_high_show(struct seq_file *m, void *v)
6292 {
6293         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6294                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.high));
6295 }
6296
6297 static ssize_t memory_high_write(struct kernfs_open_file *of,
6298                                  char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6299 {
6300         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6301         unsigned int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6302         bool drained = false;
6303         unsigned long high;
6304         int err;
6305
6306         buf = strstrip(buf);
6307         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
6308         if (err)
6309                 return err;
6310
6311         for (;;) {
6312                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6313                 unsigned long reclaimed;
6314
6315                 if (nr_pages <= high)
6316                         break;
6317
6318                 if (signal_pending(current))
6319                         break;
6320
6321                 if (!drained) {
6322                         drain_all_stock(memcg);
6323                         drained = true;
6324                         continue;
6325                 }
6326
6327                 reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - high,
6328                                                          GFP_KERNEL, true);
6329
6330                 if (!reclaimed && !nr_retries--)
6331                         break;
6332         }
6333
6334         page_counter_set_high(&memcg->memory, high);
6335
6336         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6337
6338         return nbytes;
6339 }
6340
6341 static int memory_max_show(struct seq_file *m, void *v)
6342 {
6343         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6344                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.max));
6345 }
6346
6347 static ssize_t memory_max_write(struct kernfs_open_file *of,
6348                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6349 {
6350         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6351         unsigned int nr_reclaims = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6352         bool drained = false;
6353         unsigned long max;
6354         int err;
6355
6356         buf = strstrip(buf);
6357         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
6358         if (err)
6359                 return err;
6360
6361         xchg(&memcg->memory.max, max);
6362
6363         for (;;) {
6364                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6365
6366                 if (nr_pages <= max)
6367                         break;
6368
6369                 if (signal_pending(current))
6370                         break;
6371
6372                 if (!drained) {
6373                         drain_all_stock(memcg);
6374                         drained = true;
6375                         continue;
6376                 }
6377
6378                 if (nr_reclaims) {
6379                         if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - max,
6380                                                           GFP_KERNEL, true))
6381                                 nr_reclaims--;
6382                         continue;
6383                 }
6384
6385                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
6386                 if (!mem_cgroup_out_of_memory(memcg, GFP_KERNEL, 0))
6387                         break;
6388         }
6389
6390         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6391         return nbytes;
6392 }
6393
6394 static void __memory_events_show(struct seq_file *m, atomic_long_t *events)
6395 {
6396         seq_printf(m, "low %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_LOW]));
6397         seq_printf(m, "high %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_HIGH]));
6398         seq_printf(m, "max %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_MAX]));
6399         seq_printf(m, "oom %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM]));
6400         seq_printf(m, "oom_kill %lu\n",
6401                    atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM_KILL]));
6402 }
6403
6404 static int memory_events_show(struct seq_file *m, void *v)
6405 {
6406         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6407
6408         __memory_events_show(m, memcg->memory_events);
6409         return 0;
6410 }
6411
6412 static int memory_events_local_show(struct seq_file *m, void *v)
6413 {
6414         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6415
6416         __memory_events_show(m, memcg->memory_events_local);
6417         return 0;
6418 }
6419
6420 static int memory_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6421 {
6422         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6423         char *buf;
6424
6425         buf = memory_stat_format(memcg);
6426         if (!buf)
6427                 return -ENOMEM;
6428         seq_puts(m, buf);
6429         kfree(buf);
6430         return 0;
6431 }
6432
6433 #ifdef CONFIG_NUMA
6434 static int memory_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6435 {
6436         int i;
6437         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6438
6439         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
6440                 int nid;
6441
6442                 if (memory_stats[i].idx >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
6443                         continue;
6444
6445                 seq_printf(m, "%s", memory_stats[i].name);
6446                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6447                         u64 size;
6448                         struct lruvec *lruvec;
6449
6450                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
6451                         size = lruvec_page_state(lruvec, memory_stats[i].idx);
6452                         size *= memory_stats[i].ratio;
6453                         seq_printf(m, " N%d=%llu", nid, size);
6454                 }
6455                 seq_putc(m, '\n');
6456         }
6457
6458         return 0;
6459 }
6460 #endif
6461
6462 static int memory_oom_group_show(struct seq_file *m, void *v)
6463 {
6464         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6465
6466         seq_printf(m, "%d\n", memcg->oom_group);
6467
6468         return 0;
6469 }
6470
6471 static ssize_t memory_oom_group_write(struct kernfs_open_file *of,
6472                                       char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6473 {
6474         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6475         int ret, oom_group;
6476
6477         buf = strstrip(buf);
6478         if (!buf)
6479                 return -EINVAL;
6480
6481         ret = kstrtoint(buf, 0, &oom_group);
6482         if (ret)
6483                 return ret;
6484
6485         if (oom_group != 0 && oom_group != 1)
6486                 return -EINVAL;
6487
6488         memcg->oom_group = oom_group;
6489
6490         return nbytes;
6491 }
6492
6493 static struct cftype memory_files[] = {
6494         {
6495                 .name = "current",
6496                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6497                 .read_u64 = memory_current_read,
6498         },
6499         {
6500                 .name = "min",
6501                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6502                 .seq_show = memory_min_show,
6503                 .write = memory_min_write,
6504         },
6505         {
6506                 .name = "low",
6507                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6508                 .seq_show = memory_low_show,
6509                 .write = memory_low_write,
6510         },
6511         {
6512                 .name = "high",
6513                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6514                 .seq_show = memory_high_show,
6515                 .write = memory_high_write,
6516         },
6517         {
6518                 .name = "max",
6519                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6520                 .seq_show = memory_max_show,
6521                 .write = memory_max_write,
6522         },
6523         {
6524                 .name = "events",
6525                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6526                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_file),
6527                 .seq_show = memory_events_show,
6528         },
6529         {
6530                 .name = "events.local",
6531                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6532                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_local_file),
6533                 .seq_show = memory_events_local_show,
6534         },
6535         {
6536                 .name = "stat",
6537                 .seq_show = memory_stat_show,
6538         },
6539 #ifdef CONFIG_NUMA
6540         {
6541                 .name = "numa_stat",
6542                 .seq_show = memory_numa_stat_show,
6543         },
6544 #endif
6545         {
6546                 .name = "oom.group",
6547                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT | CFTYPE_NS_DELEGATABLE,
6548                 .seq_show = memory_oom_group_show,
6549                 .write = memory_oom_group_write,
6550         },
6551         { }     /* terminate */
6552 };
6553
6554 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys = {
6555         .css_alloc = mem_cgroup_css_alloc,
6556         .css_online = mem_cgroup_css_online,
6557         .css_offline = mem_cgroup_css_offline,
6558         .css_released = mem_cgroup_css_released,
6559         .css_free = mem_cgroup_css_free,
6560         .css_reset = mem_cgroup_css_reset,
6561         .can_attach = mem_cgroup_can_attach,
6562         .cancel_attach = mem_cgroup_cancel_attach,
6563         .post_attach = mem_cgroup_move_task,
6564         .bind = mem_cgroup_bind,
6565         .dfl_cftypes = memory_files,
6566         .legacy_cftypes = mem_cgroup_legacy_files,
6567         .early_init = 0,
6568 };
6569
6570 /*
6571  * This function calculates an individual cgroup's effective
6572  * protection which is derived from its own memory.min/low, its
6573  * parent's and siblings' settings, as well as the actual memory
6574  * distribution in the tree.
6575  *
6576  * The following rules apply to the effective protection values:
6577  *
6578  * 1. At the first level of reclaim, effective protection is equal to
6579  *    the declared protection in memory.min and memory.low.
6580  *
6581  * 2. To enable safe delegation of the protection configuration, at
6582  *    subsequent levels the effective protection is capped to the
6583  *    parent's effective protection.
6584  *
6585  * 3. To make complex and dynamic subtrees easier to configure, the
6586  *    user is allowed to overcommit the declared protection at a given
6587  *    level. If that is the case, the parent's effective protection is
6588  *    distributed to the children in proportion to how much protection
6589  *    they have declared and how much of it they are utilizing.
6590  *
6591  *    This makes distribution proportional, but also work-conserving:
6592  *    if one cgroup claims much more protection than it uses memory,
6593  *    the unused remainder is available to its siblings.
6594  *
6595  * 4. Conversely, when the declared protection is undercommitted at a
6596  *    given level, the distribution of the larger parental protection
6597  *    budget is NOT proportional. A cgroup's protection from a sibling
6598  *    is capped to its own memory.min/low setting.
6599  *
6600  * 5. However, to allow protecting recursive subtrees from each other
6601  *    without having to declare each individual cgroup's fixed share
6602  *    of the ancestor's claim to protection, any unutilized -
6603  *    "floating" - protection from up the tree is distributed in
6604  *    proportion to each cgroup's *usage*. This makes the protection
6605  *    neutral wrt sibling cgroups and lets them compete freely over
6606  *    the shared parental protection budget, but it protects the
6607  *    subtree as a whole from neighboring subtrees.
6608  *
6609  * Note that 4. and 5. are not in conflict: 4. is about protecting
6610  * against immediate siblings whereas 5. is about protecting against
6611  * neighboring subtrees.
6612  */
6613 static unsigned long effective_protection(unsigned long usage,
6614                                           unsigned long parent_usage,
6615                                           unsigned long setting,
6616                                           unsigned long parent_effective,
6617                                           unsigned long siblings_protected)
6618 {
6619         unsigned long protected;
6620         unsigned long ep;
6621
6622         protected = min(usage, setting);
6623         /*
6624          * If all cgroups at this level combined claim and use more
6625          * protection then what the parent affords them, distribute
6626          * shares in proportion to utilization.
6627          *
6628          * We are using actual utilization rather than the statically
6629          * claimed protection in order to be work-conserving: claimed
6630          * but unused protection is available to siblings that would
6631          * otherwise get a smaller chunk than what they claimed.
6632          */
6633         if (siblings_protected > parent_effective)
6634                 return protected * parent_effective / siblings_protected;
6635
6636         /*
6637          * Ok, utilized protection of all children is within what the
6638          * parent affords them, so we know whatever this child claims
6639          * and utilizes is effectively protected.
6640          *
6641          * If there is unprotected usage beyond this value, reclaim
6642          * will apply pressure in proportion to that amount.
6643          *
6644          * If there is unutilized protection, the cgroup will be fully
6645          * shielded from reclaim, but we do return a smaller value for
6646          * protection than what the group could enjoy in theory. This
6647          * is okay. With the overcommit distribution above, effective
6648          * protection is always dependent on how memory is actually
6649          * consumed among the siblings anyway.
6650          */
6651         ep = protected;
6652
6653         /*
6654          * If the children aren't claiming (all of) the protection
6655          * afforded to them by the parent, distribute the remainder in
6656          * proportion to the (unprotected) memory of each cgroup. That
6657          * way, cgroups that aren't explicitly prioritized wrt each
6658          * other compete freely over the allowance, but they are
6659          * collectively protected from neighboring trees.
6660          *
6661          * We're using unprotected memory for the weight so that if
6662          * some cgroups DO claim explicit protection, we don't protect
6663          * the same bytes twice.
6664          *
6665          * Check both usage and parent_usage against the respective
6666          * protected values. One should imply the other, but they
6667          * aren't read atomically - make sure the division is sane.
6668          */
6669         if (!(cgrp_dfl_root.flags & CGRP_ROOT_MEMORY_RECURSIVE_PROT))
6670                 return ep;
6671         if (parent_effective > siblings_protected &&
6672             parent_usage > siblings_protected &&
6673             usage > protected) {
6674                 unsigned long unclaimed;
6675
6676                 unclaimed = parent_effective - siblings_protected;
6677                 unclaimed *= usage - protected;
6678                 unclaimed /= parent_usage - siblings_protected;
6679
6680                 ep += unclaimed;
6681         }
6682
6683         return ep;
6684 }
6685
6686 /**
6687  * mem_cgroup_protected - check if memory consumption is in the normal range
6688  * @root: the top ancestor of the sub-tree being checked
6689  * @memcg: the memory cgroup to check
6690  *
6691  * WARNING: This function is not stateless! It can only be used as part
6692  *          of a top-down tree iteration, not for isolated queries.
6693  */
6694 void mem_cgroup_calculate_protection(struct mem_cgroup *root,
6695                                      struct mem_cgroup *memcg)
6696 {
6697         unsigned long usage, parent_usage;
6698         struct mem_cgroup *parent;
6699
6700         if (mem_cgroup_disabled())
6701                 return;
6702
6703         if (!root)
6704                 root = root_mem_cgroup;
6705
6706         /*
6707          * Effective values of the reclaim targets are ignored so they
6708          * can be stale. Have a look at mem_cgroup_protection for more
6709          * details.
6710          * TODO: calculation should be more robust so that we do not need
6711          * that special casing.
6712          */
6713         if (memcg == root)
6714                 return;
6715
6716         usage = page_counter_read(&memcg->memory);
6717         if (!usage)
6718                 return;
6719
6720         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
6721         /* No parent means a non-hierarchical mode on v1 memcg */
6722         if (!parent)
6723                 return;
6724
6725         if (parent == root) {
6726                 memcg->memory.emin = READ_ONCE(memcg->memory.min);
6727                 memcg->memory.elow = READ_ONCE(memcg->memory.low);
6728                 return;
6729         }
6730
6731         parent_usage = page_counter_read(&parent->memory);
6732
6733         WRITE_ONCE(memcg->memory.emin, effective_protection(usage, parent_usage,
6734                         READ_ONCE(memcg->memory.min),
6735                         READ_ONCE(parent->memory.emin),
6736                         atomic_long_read(&parent->memory.children_min_usage)));
6737
6738         WRITE_ONCE(memcg->memory.elow, effective_protection(usage, parent_usage,
6739                         READ_ONCE(memcg->memory.low),
6740                         READ_ONCE(parent->memory.elow),
6741                         atomic_long_read(&parent->memory.children_low_usage)));
6742 }
6743
6744 /**
6745  * mem_cgroup_charge - charge a newly allocated page to a cgroup
6746  * @page: page to charge
6747  * @mm: mm context of the victim
6748  * @gfp_mask: reclaim mode
6749  *
6750  * Try to charge @page to the memcg that @mm belongs to, reclaiming
6751  * pages according to @gfp_mask if necessary.
6752  *
6753  * Returns 0 on success. Otherwise, an error code is returned.
6754  */
6755 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
6756 {
6757         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
6758         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
6759         int ret = 0;
6760
6761         if (mem_cgroup_disabled())
6762                 goto out;
6763
6764         if (PageSwapCache(page)) {
6765                 swp_entry_t ent = { .val = page_private(page), };
6766                 unsigned short id;
6767
6768                 /*
6769                  * Every swap fault against a single page tries to charge the
6770                  * page, bail as early as possible.  shmem_unuse() encounters
6771                  * already charged pages, too.  page->mem_cgroup is protected
6772                  * by the page lock, which serializes swap cache removal, which
6773                  * in turn serializes uncharging.
6774                  */
6775                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
6776                 if (compound_head(page)->mem_cgroup)
6777                         goto out;
6778
6779                 id = lookup_swap_cgroup_id(ent);
6780                 rcu_read_lock();
6781                 memcg = mem_cgroup_from_id(id);
6782                 if (memcg && !css_tryget_online(&memcg->css))
6783                         memcg = NULL;
6784                 rcu_read_unlock();
6785         }
6786
6787         if (!memcg)
6788                 memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
6789
6790         ret = try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages);
6791         if (ret)
6792                 goto out_put;
6793
6794         css_get(&memcg->css);
6795         commit_charge(page, memcg);
6796
6797         local_irq_disable();
6798         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, nr_pages);
6799         memcg_check_events(memcg, page);
6800         local_irq_enable();
6801
6802         if (PageSwapCache(page)) {
6803                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
6804                 /*
6805                  * The swap entry might not get freed for a long time,
6806                  * let's not wait for it.  The page already received a
6807                  * memory+swap charge, drop the swap entry duplicate.
6808                  */
6809                 mem_cgroup_uncharge_swap(entry, nr_pages);
6810         }
6811
6812 out_put:
6813         css_put(&memcg->css);
6814 out:
6815         return ret;
6816 }
6817
6818 struct uncharge_gather {
6819         struct mem_cgroup *memcg;
6820         unsigned long nr_pages;
6821         unsigned long pgpgout;
6822         unsigned long nr_kmem;
6823         struct page *dummy_page;
6824 };
6825
6826 static inline void uncharge_gather_clear(struct uncharge_gather *ug)
6827 {
6828         memset(ug, 0, sizeof(*ug));
6829 }
6830
6831 static void uncharge_batch(const struct uncharge_gather *ug)
6832 {
6833         unsigned long flags;
6834
6835         if (!mem_cgroup_is_root(ug->memcg)) {
6836                 page_counter_uncharge(&ug->memcg->memory, ug->nr_pages);
6837                 if (do_memsw_account())
6838                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->memsw, ug->nr_pages);
6839                 if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && ug->nr_kmem)
6840                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->kmem, ug->nr_kmem);
6841                 memcg_oom_recover(ug->memcg);
6842         }
6843
6844         local_irq_save(flags);
6845         __count_memcg_events(ug->memcg, PGPGOUT, ug->pgpgout);
6846         __this_cpu_add(ug->memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, ug->nr_pages);
6847         memcg_check_events(ug->memcg, ug->dummy_page);
6848         local_irq_restore(flags);
6849
6850         /* drop reference from uncharge_page */
6851         css_put(&ug->memcg->css);
6852 }
6853
6854 static void uncharge_page(struct page *page, struct uncharge_gather *ug)
6855 {
6856         unsigned long nr_pages;
6857
6858         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
6859
6860         if (!page->mem_cgroup)
6861                 return;
6862
6863         /*
6864          * Nobody should be changing or seriously looking at
6865          * page->mem_cgroup at this point, we have fully
6866          * exclusive access to the page.
6867          */
6868
6869         if (ug->memcg != page->mem_cgroup) {
6870                 if (ug->memcg) {
6871                         uncharge_batch(ug);
6872                         uncharge_gather_clear(ug);
6873                 }
6874                 ug->memcg = page->mem_cgroup;
6875
6876                 /* pairs with css_put in uncharge_batch */
6877                 css_get(&ug->memcg->css);
6878         }
6879
6880         nr_pages = compound_nr(page);
6881         ug->nr_pages += nr_pages;
6882
6883         if (!PageKmemcg(page)) {
6884                 ug->pgpgout++;
6885         } else {
6886                 ug->nr_kmem += nr_pages;
6887                 __ClearPageKmemcg(page);
6888         }
6889
6890         ug->dummy_page = page;
6891         page->mem_cgroup = NULL;
6892         css_put(&ug->memcg->css);
6893 }
6894
6895 static void uncharge_list(struct list_head *page_list)
6896 {
6897         struct uncharge_gather ug;
6898         struct list_head *next;
6899
6900         uncharge_gather_clear(&ug);
6901
6902         /*
6903          * Note that the list can be a single page->lru; hence the
6904          * do-while loop instead of a simple list_for_each_entry().
6905          */
6906         next = page_list->next;
6907         do {
6908                 struct page *page;
6909
6910                 page = list_entry(next, struct page, lru);
6911                 next = page->lru.next;
6912
6913                 uncharge_page(page, &ug);
6914         } while (next != page_list);
6915
6916         if (ug.memcg)
6917                 uncharge_batch(&ug);
6918 }
6919
6920 /**
6921  * mem_cgroup_uncharge - uncharge a page
6922  * @page: page to uncharge
6923  *
6924  * Uncharge a page previously charged with mem_cgroup_charge().
6925  */
6926 void mem_cgroup_uncharge(struct page *page)
6927 {
6928         struct uncharge_gather ug;
6929
6930         if (mem_cgroup_disabled())
6931                 return;
6932
6933         /* Don't touch page->lru of any random page, pre-check: */
6934         if (!page->mem_cgroup)
6935                 return;
6936
6937         uncharge_gather_clear(&ug);
6938         uncharge_page(page, &ug);
6939         uncharge_batch(&ug);
6940 }
6941
6942 /**
6943  * mem_cgroup_uncharge_list - uncharge a list of page
6944  * @page_list: list of pages to uncharge
6945  *
6946  * Uncharge a list of pages previously charged with
6947  * mem_cgroup_charge().
6948  */
6949 void mem_cgroup_uncharge_list(struct list_head *page_list)
6950 {
6951         if (mem_cgroup_disabled())
6952                 return;
6953
6954         if (!list_empty(page_list))
6955                 uncharge_list(page_list);
6956 }
6957
6958 /**
6959  * mem_cgroup_migrate - charge a page's replacement
6960  * @oldpage: currently circulating page
6961  * @newpage: replacement page
6962  *
6963  * Charge @newpage as a replacement page for @oldpage. @oldpage will
6964  * be uncharged upon free.
6965  *
6966  * Both pages must be locked, @newpage->mapping must be set up.
6967  */
6968 void mem_cgroup_migrate(struct page *oldpage, struct page *newpage)
6969 {
6970         struct mem_cgroup *memcg;
6971         unsigned int nr_pages;
6972         unsigned long flags;
6973
6974         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(oldpage), oldpage);
6975         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
6976         VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(oldpage) != PageAnon(newpage), newpage);
6977         VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(oldpage) != PageTransHuge(newpage),
6978                        newpage);
6979
6980         if (mem_cgroup_disabled())
6981                 return;
6982
6983         /* Page cache replacement: new page already charged? */
6984         if (newpage->mem_cgroup)
6985                 return;
6986
6987         /* Swapcache readahead pages can get replaced before being charged */
6988         memcg = oldpage->mem_cgroup;
6989         if (!memcg)
6990                 return;
6991
6992         /* Force-charge the new page. The old one will be freed soon */
6993         nr_pages = thp_nr_pages(newpage);
6994
6995         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
6996         if (do_memsw_account())
6997                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
6998
6999         css_get(&memcg->css);
7000         commit_charge(newpage, memcg);
7001
7002         local_irq_save(flags);
7003         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, newpage, nr_pages);
7004         memcg_check_events(memcg, newpage);
7005         local_irq_restore(flags);
7006 }
7007
7008 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_sockets_enabled_key);
7009 EXPORT_SYMBOL(memcg_sockets_enabled_key);
7010
7011 void mem_cgroup_sk_alloc(struct sock *sk)
7012 {
7013         struct mem_cgroup *memcg;
7014
7015         if (!mem_cgroup_sockets_enabled)
7016                 return;
7017
7018         /* Do not associate the sock with unrelated interrupted task's memcg. */
7019         if (in_interrupt())
7020                 return;
7021
7022         rcu_read_lock();
7023         memcg = mem_cgroup_from_task(current);
7024         if (memcg == root_mem_cgroup)
7025                 goto out;
7026         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !memcg->tcpmem_active)
7027                 goto out;
7028         if (css_tryget(&memcg->css))
7029                 sk->sk_memcg = memcg;
7030 out:
7031         rcu_read_unlock();
7032 }
7033
7034 void mem_cgroup_sk_free(struct sock *sk)
7035 {
7036         if (sk->sk_memcg)
7037                 css_put(&sk->sk_memcg->css);
7038 }
7039
7040 /**
7041  * mem_cgroup_charge_skmem - charge socket memory
7042  * @memcg: memcg to charge
7043  * @nr_pages: number of pages to charge
7044  *
7045  * Charges @nr_pages to @memcg. Returns %true if the charge fit within
7046  * @memcg's configured limit, %false if the charge had to be forced.
7047  */
7048 bool mem_cgroup_charge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7049 {
7050         gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;
7051
7052         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7053                 struct page_counter *fail;
7054
7055                 if (page_counter_try_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages, &fail)) {
7056                         memcg->tcpmem_pressure = 0;
7057                         return true;
7058                 }
7059                 page_counter_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7060                 memcg->tcpmem_pressure = 1;
7061                 return false;
7062         }
7063
7064         /* Don't block in the packet receive path */
7065         if (in_softirq())
7066                 gfp_mask = GFP_NOWAIT;
7067
7068         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, nr_pages);
7069
7070         if (try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages) == 0)
7071                 return true;
7072
7073         try_charge(memcg, gfp_mask|__GFP_NOFAIL, nr_pages);
7074         return false;
7075 }
7076
7077 /**
7078  * mem_cgroup_uncharge_skmem - uncharge socket memory
7079  * @memcg: memcg to uncharge
7080  * @nr_pages: number of pages to uncharge
7081  */
7082 void mem_cgroup_uncharge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7083 {
7084         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7085                 page_counter_uncharge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7086                 return;
7087         }
7088
7089         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, -nr_pages);
7090
7091         refill_stock(memcg, nr_pages);
7092 }
7093
7094 static int __init cgroup_memory(char *s)
7095 {
7096         char *token;
7097
7098         while ((token = strsep(&s, ",")) != NULL) {
7099                 if (!*token)
7100                         continue;
7101                 if (!strcmp(token, "nosocket"))
7102                         cgroup_memory_nosocket = true;
7103                 if (!strcmp(token, "nokmem"))
7104                         cgroup_memory_nokmem = true;
7105         }
7106         return 0;
7107 }
7108 __setup("cgroup.memory=", cgroup_memory);
7109
7110 /*
7111  * subsys_initcall() for memory controller.
7112  *
7113  * Some parts like memcg_hotplug_cpu_dead() have to be initialized from this
7114  * context because of lock dependencies (cgroup_lock -> cpu hotplug) but
7115  * basically everything that doesn't depend on a specific mem_cgroup structure
7116  * should be initialized from here.
7117  */
7118 static int __init mem_cgroup_init(void)
7119 {
7120         int cpu, node;
7121
7122         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_MEMCQ_DEAD, "mm/memctrl:dead", NULL,
7123                                   memcg_hotplug_cpu_dead);
7124
7125         for_each_possible_cpu(cpu)
7126                 INIT_WORK(&per_cpu_ptr(&memcg_stock, cpu)->work,
7127                           drain_local_stock);
7128
7129         for_each_node(node) {
7130                 struct mem_cgroup_tree_per_node *rtpn;
7131
7132                 rtpn = kzalloc_node(sizeof(*rtpn), GFP_KERNEL,
7133                                     node_online(node) ? node : NUMA_NO_NODE);
7134
7135                 rtpn->rb_root = RB_ROOT;
7136                 rtpn->rb_rightmost = NULL;
7137                 spin_lock_init(&rtpn->lock);
7138                 soft_limit_tree.rb_tree_per_node[node] = rtpn;
7139         }
7140
7141         return 0;
7142 }
7143 subsys_initcall(mem_cgroup_init);
7144
7145 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
7146 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_id_get_online(struct mem_cgroup *memcg)
7147 {
7148         while (!refcount_inc_not_zero(&memcg->id.ref)) {
7149                 /*
7150                  * The root cgroup cannot be destroyed, so it's refcount must
7151                  * always be >= 1.
7152                  */
7153                 if (WARN_ON_ONCE(memcg == root_mem_cgroup)) {
7154                         VM_BUG_ON(1);
7155                         break;
7156                 }
7157                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
7158                 if (!memcg)
7159                         memcg = root_mem_cgroup;
7160         }
7161         return memcg;
7162 }
7163
7164 /**
7165  * mem_cgroup_swapout - transfer a memsw charge to swap
7166  * @page: page whose memsw charge to transfer
7167  * @entry: swap entry to move the charge to
7168  *
7169  * Transfer the memsw charge of @page to @entry.
7170  */
7171 void mem_cgroup_swapout(struct page *page, swp_entry_t entry)
7172 {
7173         struct mem_cgroup *memcg, *swap_memcg;
7174         unsigned int nr_entries;
7175         unsigned short oldid;
7176
7177         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
7178         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
7179
7180         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7181                 return;
7182
7183         memcg = page->mem_cgroup;
7184
7185         /* Readahead page, never charged */
7186         if (!memcg)
7187                 return;
7188
7189         /*
7190          * In case the memcg owning these pages has been offlined and doesn't
7191          * have an ID allocated to it anymore, charge the closest online
7192          * ancestor for the swap instead and transfer the memory+swap charge.
7193          */
7194         swap_memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7195         nr_entries = thp_nr_pages(page);
7196         /* Get references for the tail pages, too */
7197         if (nr_entries > 1)
7198                 mem_cgroup_id_get_many(swap_memcg, nr_entries - 1);
7199         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(swap_memcg),
7200                                    nr_entries);
7201         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7202         mod_memcg_state(swap_memcg, MEMCG_SWAP, nr_entries);
7203
7204         page->mem_cgroup = NULL;
7205
7206         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
7207                 page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_entries);
7208
7209         if (!cgroup_memory_noswap && memcg != swap_memcg) {
7210                 if (!mem_cgroup_is_root(swap_memcg))
7211                         page_counter_charge(&swap_memcg->memsw, nr_entries);
7212                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_entries);
7213         }
7214
7215         /*
7216          * Interrupts should be disabled here because the caller holds the
7217          * i_pages lock which is taken with interrupts-off. It is
7218          * important here to have the interrupts disabled because it is the
7219          * only synchronisation we have for updating the per-CPU variables.
7220          */
7221         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
7222         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, -nr_entries);
7223         memcg_check_events(memcg, page);
7224
7225         css_put(&memcg->css);
7226 }
7227
7228 /**
7229  * mem_cgroup_try_charge_swap - try charging swap space for a page
7230  * @page: page being added to swap
7231  * @entry: swap entry to charge
7232  *
7233  * Try to charge @page's memcg for the swap space at @entry.
7234  *
7235  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
7236  */
7237 int mem_cgroup_try_charge_swap(struct page *page, swp_entry_t entry)
7238 {
7239         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
7240         struct page_counter *counter;
7241         struct mem_cgroup *memcg;
7242         unsigned short oldid;
7243
7244         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7245                 return 0;
7246
7247         memcg = page->mem_cgroup;
7248
7249         /* Readahead page, never charged */
7250         if (!memcg)
7251                 return 0;
7252
7253         if (!entry.val) {
7254                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7255                 return 0;
7256         }
7257
7258         memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7259
7260         if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg) &&
7261             !page_counter_try_charge(&memcg->swap, nr_pages, &counter)) {
7262                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_MAX);
7263                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7264                 mem_cgroup_id_put(memcg);
7265                 return -ENOMEM;
7266         }
7267
7268         /* Get references for the tail pages, too */
7269         if (nr_pages > 1)
7270                 mem_cgroup_id_get_many(memcg, nr_pages - 1);
7271         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(memcg), nr_pages);
7272         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7273         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, nr_pages);
7274
7275         return 0;
7276 }
7277
7278 /**
7279  * mem_cgroup_uncharge_swap - uncharge swap space
7280  * @entry: swap entry to uncharge
7281  * @nr_pages: the amount of swap space to uncharge
7282  */
7283 void mem_cgroup_uncharge_swap(swp_entry_t entry, unsigned int nr_pages)
7284 {
7285         struct mem_cgroup *memcg;
7286         unsigned short id;
7287
7288         id = swap_cgroup_record(entry, 0, nr_pages);
7289         rcu_read_lock();
7290         memcg = mem_cgroup_from_id(id);
7291         if (memcg) {
7292                 if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
7293                         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7294                                 page_counter_uncharge(&memcg->swap, nr_pages);
7295                         else
7296                                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
7297                 }
7298                 mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, -nr_pages);
7299                 mem_cgroup_id_put_many(memcg, nr_pages);
7300         }
7301         rcu_read_unlock();
7302 }
7303
7304 long mem_cgroup_get_nr_swap_pages(struct mem_cgroup *memcg)
7305 {
7306         long nr_swap_pages = get_nr_swap_pages();
7307
7308         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7309                 return nr_swap_pages;
7310         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg))
7311                 nr_swap_pages = min_t(long, nr_swap_pages,
7312                                       READ_ONCE(memcg->swap.max) -
7313                                       page_counter_read(&memcg->swap));
7314         return nr_swap_pages;
7315 }
7316
7317 bool mem_cgroup_swap_full(struct page *page)
7318 {
7319         struct mem_cgroup *memcg;
7320
7321         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
7322
7323         if (vm_swap_full())
7324                 return true;
7325         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7326                 return false;
7327
7328         memcg = page->mem_cgroup;
7329         if (!memcg)
7330                 return false;
7331
7332         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
7333                 unsigned long usage = page_counter_read(&memcg->swap);
7334
7335                 if (usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.high) ||
7336                     usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.max))
7337                         return true;
7338         }
7339
7340         return false;
7341 }
7342
7343 static int __init setup_swap_account(char *s)
7344 {
7345         if (!strcmp(s, "1"))
7346                 cgroup_memory_noswap = 0;
7347         else if (!strcmp(s, "0"))
7348                 cgroup_memory_noswap = 1;
7349         return 1;
7350 }
7351 __setup("swapaccount=", setup_swap_account);
7352
7353 static u64 swap_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
7354                              struct cftype *cft)
7355 {
7356         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
7357
7358         return (u64)page_counter_read(&memcg->swap) * PAGE_SIZE;
7359 }
7360
7361 static int swap_high_show(struct seq_file *m, void *v)
7362 {
7363         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7364                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.high));
7365 }
7366
7367 static ssize_t swap_high_write(struct kernfs_open_file *of,
7368                                char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7369 {
7370         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7371         unsigned long high;
7372         int err;
7373
7374         buf = strstrip(buf);
7375         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
7376         if (err)
7377                 return err;
7378
7379         page_counter_set_high(&memcg->swap, high);
7380
7381         return nbytes;
7382 }
7383
7384 static int swap_max_show(struct seq_file *m, void *v)
7385 {
7386         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7387                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.max));
7388 }
7389
7390 static ssize_t swap_max_write(struct kernfs_open_file *of,
7391                               char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7392 {
7393         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7394         unsigned long max;
7395         int err;
7396
7397         buf = strstrip(buf);
7398         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
7399         if (err)
7400                 return err;
7401
7402         xchg(&memcg->swap.max, max);
7403
7404         return nbytes;
7405 }
7406
7407 static int swap_events_show(struct seq_file *m, void *v)
7408 {
7409         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
7410
7411         seq_printf(m, "high %lu\n",
7412                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_HIGH]));
7413         seq_printf(m, "max %lu\n",
7414                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_MAX]));
7415         seq_printf(m, "fail %lu\n",
7416                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_FAIL]));
7417
7418         return 0;
7419 }
7420
7421 static struct cftype swap_files[] = {
7422         {
7423                 .name = "swap.current",
7424                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7425                 .read_u64 = swap_current_read,
7426         },
7427         {
7428                 .name = "swap.high",
7429                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7430                 .seq_show = swap_high_show,
7431                 .write = swap_high_write,
7432         },
7433         {
7434                 .name = "swap.max",
7435                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7436                 .seq_show = swap_max_show,
7437                 .write = swap_max_write,
7438         },
7439         {
7440                 .name = "swap.events",
7441                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7442                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, swap_events_file),
7443                 .seq_show = swap_events_show,
7444         },
7445         { }     /* terminate */
7446 };
7447
7448 static struct cftype memsw_files[] = {
7449         {
7450                 .name = "memsw.usage_in_bytes",
7451                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_USAGE),
7452                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7453         },
7454         {
7455                 .name = "memsw.max_usage_in_bytes",
7456                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_MAX_USAGE),
7457                 .write = mem_cgroup_reset,
7458                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7459         },
7460         {
7461                 .name = "memsw.limit_in_bytes",
7462                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_LIMIT),
7463                 .write = mem_cgroup_write,
7464                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7465         },
7466         {
7467                 .name = "memsw.failcnt",
7468                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_FAILCNT),
7469                 .write = mem_cgroup_reset,
7470                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7471         },
7472         { },    /* terminate */
7473 };
7474
7475 /*
7476  * If mem_cgroup_swap_init() is implemented as a subsys_initcall()
7477  * instead of a core_initcall(), this could mean cgroup_memory_noswap still
7478  * remains set to false even when memcg is disabled via "cgroup_disable=memory"
7479  * boot parameter. This may result in premature OOPS inside
7480  * mem_cgroup_get_nr_swap_pages() function in corner cases.
7481  */
7482 static int __init mem_cgroup_swap_init(void)
7483 {
7484         /* No memory control -> no swap control */
7485         if (mem_cgroup_disabled())
7486                 cgroup_memory_noswap = true;
7487
7488         if (cgroup_memory_noswap)
7489                 return 0;
7490
7491         WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&memory_cgrp_subsys, swap_files));
7492         WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&memory_cgrp_subsys, memsw_files));
7493
7494         return 0;
7495 }
7496 core_initcall(mem_cgroup_swap_init);
7497
7498 #endif /* CONFIG_MEMCG_SWAP */