Merge remote-tracking branch 'spi/for-5.10' into spi-linus
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / memcontrol.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /* memcontrol.c - Memory Controller
3  *
4  * Copyright IBM Corporation, 2007
5  * Author Balbir Singh <balbir@linux.vnet.ibm.com>
6  *
7  * Copyright 2007 OpenVZ SWsoft Inc
8  * Author: Pavel Emelianov <xemul@openvz.org>
9  *
10  * Memory thresholds
11  * Copyright (C) 2009 Nokia Corporation
12  * Author: Kirill A. Shutemov
13  *
14  * Kernel Memory Controller
15  * Copyright (C) 2012 Parallels Inc. and Google Inc.
16  * Authors: Glauber Costa and Suleiman Souhlal
17  *
18  * Native page reclaim
19  * Charge lifetime sanitation
20  * Lockless page tracking & accounting
21  * Unified hierarchy configuration model
22  * Copyright (C) 2015 Red Hat, Inc., Johannes Weiner
23  */
24
25 #include <linux/page_counter.h>
26 #include <linux/memcontrol.h>
27 #include <linux/cgroup.h>
28 #include <linux/pagewalk.h>
29 #include <linux/sched/mm.h>
30 #include <linux/shmem_fs.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <linux/pagemap.h>
33 #include <linux/vm_event_item.h>
34 #include <linux/smp.h>
35 #include <linux/page-flags.h>
36 #include <linux/backing-dev.h>
37 #include <linux/bit_spinlock.h>
38 #include <linux/rcupdate.h>
39 #include <linux/limits.h>
40 #include <linux/export.h>
41 #include <linux/mutex.h>
42 #include <linux/rbtree.h>
43 #include <linux/slab.h>
44 #include <linux/swap.h>
45 #include <linux/swapops.h>
46 #include <linux/spinlock.h>
47 #include <linux/eventfd.h>
48 #include <linux/poll.h>
49 #include <linux/sort.h>
50 #include <linux/fs.h>
51 #include <linux/seq_file.h>
52 #include <linux/vmpressure.h>
53 #include <linux/mm_inline.h>
54 #include <linux/swap_cgroup.h>
55 #include <linux/cpu.h>
56 #include <linux/oom.h>
57 #include <linux/lockdep.h>
58 #include <linux/file.h>
59 #include <linux/tracehook.h>
60 #include <linux/psi.h>
61 #include <linux/seq_buf.h>
62 #include "internal.h"
63 #include <net/sock.h>
64 #include <net/ip.h>
65 #include "slab.h"
66
67 #include <linux/uaccess.h>
68
69 #include <trace/events/vmscan.h>
70
71 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys __read_mostly;
72 EXPORT_SYMBOL(memory_cgrp_subsys);
73
74 struct mem_cgroup *root_mem_cgroup __read_mostly;
75
76 /* Active memory cgroup to use from an interrupt context */
77 DEFINE_PER_CPU(struct mem_cgroup *, int_active_memcg);
78
79 /* Socket memory accounting disabled? */
80 static bool cgroup_memory_nosocket;
81
82 /* Kernel memory accounting disabled? */
83 static bool cgroup_memory_nokmem;
84
85 /* Whether the swap controller is active */
86 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
87 bool cgroup_memory_noswap __read_mostly;
88 #else
89 #define cgroup_memory_noswap            1
90 #endif
91
92 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
93 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_cgwb_frn_waitq);
94 #endif
95
96 /* Whether legacy memory+swap accounting is active */
97 static bool do_memsw_account(void)
98 {
99         return !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_noswap;
100 }
101
102 #define THRESHOLDS_EVENTS_TARGET 128
103 #define SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET 1024
104
105 /*
106  * Cgroups above their limits are maintained in a RB-Tree, independent of
107  * their hierarchy representation
108  */
109
110 struct mem_cgroup_tree_per_node {
111         struct rb_root rb_root;
112         struct rb_node *rb_rightmost;
113         spinlock_t lock;
114 };
115
116 struct mem_cgroup_tree {
117         struct mem_cgroup_tree_per_node *rb_tree_per_node[MAX_NUMNODES];
118 };
119
120 static struct mem_cgroup_tree soft_limit_tree __read_mostly;
121
122 /* for OOM */
123 struct mem_cgroup_eventfd_list {
124         struct list_head list;
125         struct eventfd_ctx *eventfd;
126 };
127
128 /*
129  * cgroup_event represents events which userspace want to receive.
130  */
131 struct mem_cgroup_event {
132         /*
133          * memcg which the event belongs to.
134          */
135         struct mem_cgroup *memcg;
136         /*
137          * eventfd to signal userspace about the event.
138          */
139         struct eventfd_ctx *eventfd;
140         /*
141          * Each of these stored in a list by the cgroup.
142          */
143         struct list_head list;
144         /*
145          * register_event() callback will be used to add new userspace
146          * waiter for changes related to this event.  Use eventfd_signal()
147          * on eventfd to send notification to userspace.
148          */
149         int (*register_event)(struct mem_cgroup *memcg,
150                               struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args);
151         /*
152          * unregister_event() callback will be called when userspace closes
153          * the eventfd or on cgroup removing.  This callback must be set,
154          * if you want provide notification functionality.
155          */
156         void (*unregister_event)(struct mem_cgroup *memcg,
157                                  struct eventfd_ctx *eventfd);
158         /*
159          * All fields below needed to unregister event when
160          * userspace closes eventfd.
161          */
162         poll_table pt;
163         wait_queue_head_t *wqh;
164         wait_queue_entry_t wait;
165         struct work_struct remove;
166 };
167
168 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg);
169 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg);
170
171 /* Stuffs for move charges at task migration. */
172 /*
173  * Types of charges to be moved.
174  */
175 #define MOVE_ANON       0x1U
176 #define MOVE_FILE       0x2U
177 #define MOVE_MASK       (MOVE_ANON | MOVE_FILE)
178
179 /* "mc" and its members are protected by cgroup_mutex */
180 static struct move_charge_struct {
181         spinlock_t        lock; /* for from, to */
182         struct mm_struct  *mm;
183         struct mem_cgroup *from;
184         struct mem_cgroup *to;
185         unsigned long flags;
186         unsigned long precharge;
187         unsigned long moved_charge;
188         unsigned long moved_swap;
189         struct task_struct *moving_task;        /* a task moving charges */
190         wait_queue_head_t waitq;                /* a waitq for other context */
191 } mc = {
192         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mc.lock),
193         .waitq = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(mc.waitq),
194 };
195
196 /*
197  * Maximum loops in mem_cgroup_hierarchical_reclaim(), used for soft
198  * limit reclaim to prevent infinite loops, if they ever occur.
199  */
200 #define MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS            100
201 #define MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS 2
202
203 /* for encoding cft->private value on file */
204 enum res_type {
205         _MEM,
206         _MEMSWAP,
207         _OOM_TYPE,
208         _KMEM,
209         _TCP,
210 };
211
212 #define MEMFILE_PRIVATE(x, val) ((x) << 16 | (val))
213 #define MEMFILE_TYPE(val)       ((val) >> 16 & 0xffff)
214 #define MEMFILE_ATTR(val)       ((val) & 0xffff)
215 /* Used for OOM nofiier */
216 #define OOM_CONTROL             (0)
217
218 /*
219  * Iteration constructs for visiting all cgroups (under a tree).  If
220  * loops are exited prematurely (break), mem_cgroup_iter_break() must
221  * be used for reference counting.
222  */
223 #define for_each_mem_cgroup_tree(iter, root)            \
224         for (iter = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);  \
225              iter != NULL;                              \
226              iter = mem_cgroup_iter(root, iter, NULL))
227
228 #define for_each_mem_cgroup(iter)                       \
229         for (iter = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);  \
230              iter != NULL;                              \
231              iter = mem_cgroup_iter(NULL, iter, NULL))
232
233 static inline bool should_force_charge(void)
234 {
235         return tsk_is_oom_victim(current) || fatal_signal_pending(current) ||
236                 (current->flags & PF_EXITING);
237 }
238
239 /* Some nice accessors for the vmpressure. */
240 struct vmpressure *memcg_to_vmpressure(struct mem_cgroup *memcg)
241 {
242         if (!memcg)
243                 memcg = root_mem_cgroup;
244         return &memcg->vmpressure;
245 }
246
247 struct cgroup_subsys_state *vmpressure_to_css(struct vmpressure *vmpr)
248 {
249         return &container_of(vmpr, struct mem_cgroup, vmpressure)->css;
250 }
251
252 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
253 extern spinlock_t css_set_lock;
254
255 static void obj_cgroup_release(struct percpu_ref *ref)
256 {
257         struct obj_cgroup *objcg = container_of(ref, struct obj_cgroup, refcnt);
258         struct mem_cgroup *memcg;
259         unsigned int nr_bytes;
260         unsigned int nr_pages;
261         unsigned long flags;
262
263         /*
264          * At this point all allocated objects are freed, and
265          * objcg->nr_charged_bytes can't have an arbitrary byte value.
266          * However, it can be PAGE_SIZE or (x * PAGE_SIZE).
267          *
268          * The following sequence can lead to it:
269          * 1) CPU0: objcg == stock->cached_objcg
270          * 2) CPU1: we do a small allocation (e.g. 92 bytes),
271          *          PAGE_SIZE bytes are charged
272          * 3) CPU1: a process from another memcg is allocating something,
273          *          the stock if flushed,
274          *          objcg->nr_charged_bytes = PAGE_SIZE - 92
275          * 5) CPU0: we do release this object,
276          *          92 bytes are added to stock->nr_bytes
277          * 6) CPU0: stock is flushed,
278          *          92 bytes are added to objcg->nr_charged_bytes
279          *
280          * In the result, nr_charged_bytes == PAGE_SIZE.
281          * This page will be uncharged in obj_cgroup_release().
282          */
283         nr_bytes = atomic_read(&objcg->nr_charged_bytes);
284         WARN_ON_ONCE(nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1));
285         nr_pages = nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
286
287         spin_lock_irqsave(&css_set_lock, flags);
288         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
289         if (nr_pages)
290                 __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
291         list_del(&objcg->list);
292         mem_cgroup_put(memcg);
293         spin_unlock_irqrestore(&css_set_lock, flags);
294
295         percpu_ref_exit(ref);
296         kfree_rcu(objcg, rcu);
297 }
298
299 static struct obj_cgroup *obj_cgroup_alloc(void)
300 {
301         struct obj_cgroup *objcg;
302         int ret;
303
304         objcg = kzalloc(sizeof(struct obj_cgroup), GFP_KERNEL);
305         if (!objcg)
306                 return NULL;
307
308         ret = percpu_ref_init(&objcg->refcnt, obj_cgroup_release, 0,
309                               GFP_KERNEL);
310         if (ret) {
311                 kfree(objcg);
312                 return NULL;
313         }
314         INIT_LIST_HEAD(&objcg->list);
315         return objcg;
316 }
317
318 static void memcg_reparent_objcgs(struct mem_cgroup *memcg,
319                                   struct mem_cgroup *parent)
320 {
321         struct obj_cgroup *objcg, *iter;
322
323         objcg = rcu_replace_pointer(memcg->objcg, NULL, true);
324
325         spin_lock_irq(&css_set_lock);
326
327         /* Move active objcg to the parent's list */
328         xchg(&objcg->memcg, parent);
329         css_get(&parent->css);
330         list_add(&objcg->list, &parent->objcg_list);
331
332         /* Move already reparented objcgs to the parent's list */
333         list_for_each_entry(iter, &memcg->objcg_list, list) {
334                 css_get(&parent->css);
335                 xchg(&iter->memcg, parent);
336                 css_put(&memcg->css);
337         }
338         list_splice(&memcg->objcg_list, &parent->objcg_list);
339
340         spin_unlock_irq(&css_set_lock);
341
342         percpu_ref_kill(&objcg->refcnt);
343 }
344
345 /*
346  * This will be used as a shrinker list's index.
347  * The main reason for not using cgroup id for this:
348  *  this works better in sparse environments, where we have a lot of memcgs,
349  *  but only a few kmem-limited. Or also, if we have, for instance, 200
350  *  memcgs, and none but the 200th is kmem-limited, we'd have to have a
351  *  200 entry array for that.
352  *
353  * The current size of the caches array is stored in memcg_nr_cache_ids. It
354  * will double each time we have to increase it.
355  */
356 static DEFINE_IDA(memcg_cache_ida);
357 int memcg_nr_cache_ids;
358
359 /* Protects memcg_nr_cache_ids */
360 static DECLARE_RWSEM(memcg_cache_ids_sem);
361
362 void memcg_get_cache_ids(void)
363 {
364         down_read(&memcg_cache_ids_sem);
365 }
366
367 void memcg_put_cache_ids(void)
368 {
369         up_read(&memcg_cache_ids_sem);
370 }
371
372 /*
373  * MIN_SIZE is different than 1, because we would like to avoid going through
374  * the alloc/free process all the time. In a small machine, 4 kmem-limited
375  * cgroups is a reasonable guess. In the future, it could be a parameter or
376  * tunable, but that is strictly not necessary.
377  *
378  * MAX_SIZE should be as large as the number of cgrp_ids. Ideally, we could get
379  * this constant directly from cgroup, but it is understandable that this is
380  * better kept as an internal representation in cgroup.c. In any case, the
381  * cgrp_id space is not getting any smaller, and we don't have to necessarily
382  * increase ours as well if it increases.
383  */
384 #define MEMCG_CACHES_MIN_SIZE 4
385 #define MEMCG_CACHES_MAX_SIZE MEM_CGROUP_ID_MAX
386
387 /*
388  * A lot of the calls to the cache allocation functions are expected to be
389  * inlined by the compiler. Since the calls to memcg_slab_pre_alloc_hook() are
390  * conditional to this static branch, we'll have to allow modules that does
391  * kmem_cache_alloc and the such to see this symbol as well
392  */
393 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_kmem_enabled_key);
394 EXPORT_SYMBOL(memcg_kmem_enabled_key);
395 #endif
396
397 static int memcg_shrinker_map_size;
398 static DEFINE_MUTEX(memcg_shrinker_map_mutex);
399
400 static void memcg_free_shrinker_map_rcu(struct rcu_head *head)
401 {
402         kvfree(container_of(head, struct memcg_shrinker_map, rcu));
403 }
404
405 static int memcg_expand_one_shrinker_map(struct mem_cgroup *memcg,
406                                          int size, int old_size)
407 {
408         struct memcg_shrinker_map *new, *old;
409         int nid;
410
411         lockdep_assert_held(&memcg_shrinker_map_mutex);
412
413         for_each_node(nid) {
414                 old = rcu_dereference_protected(
415                         mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid)->shrinker_map, true);
416                 /* Not yet online memcg */
417                 if (!old)
418                         return 0;
419
420                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
421                 if (!new)
422                         return -ENOMEM;
423
424                 /* Set all old bits, clear all new bits */
425                 memset(new->map, (int)0xff, old_size);
426                 memset((void *)new->map + old_size, 0, size - old_size);
427
428                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, new);
429                 call_rcu(&old->rcu, memcg_free_shrinker_map_rcu);
430         }
431
432         return 0;
433 }
434
435 static void memcg_free_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
436 {
437         struct mem_cgroup_per_node *pn;
438         struct memcg_shrinker_map *map;
439         int nid;
440
441         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
442                 return;
443
444         for_each_node(nid) {
445                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
446                 map = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_map, true);
447                 if (map)
448                         kvfree(map);
449                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_map, NULL);
450         }
451 }
452
453 static int memcg_alloc_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
454 {
455         struct memcg_shrinker_map *map;
456         int nid, size, ret = 0;
457
458         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
459                 return 0;
460
461         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
462         size = memcg_shrinker_map_size;
463         for_each_node(nid) {
464                 map = kvzalloc_node(sizeof(*map) + size, GFP_KERNEL, nid);
465                 if (!map) {
466                         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
467                         ret = -ENOMEM;
468                         break;
469                 }
470                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, map);
471         }
472         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
473
474         return ret;
475 }
476
477 int memcg_expand_shrinker_maps(int new_id)
478 {
479         int size, old_size, ret = 0;
480         struct mem_cgroup *memcg;
481
482         size = DIV_ROUND_UP(new_id + 1, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long);
483         old_size = memcg_shrinker_map_size;
484         if (size <= old_size)
485                 return 0;
486
487         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
488         if (!root_mem_cgroup)
489                 goto unlock;
490
491         for_each_mem_cgroup(memcg) {
492                 if (mem_cgroup_is_root(memcg))
493                         continue;
494                 ret = memcg_expand_one_shrinker_map(memcg, size, old_size);
495                 if (ret) {
496                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
497                         goto unlock;
498                 }
499         }
500 unlock:
501         if (!ret)
502                 memcg_shrinker_map_size = size;
503         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
504         return ret;
505 }
506
507 void memcg_set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
508 {
509         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
510                 struct memcg_shrinker_map *map;
511
512                 rcu_read_lock();
513                 map = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map);
514                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
515                 smp_mb__before_atomic();
516                 set_bit(shrinker_id, map->map);
517                 rcu_read_unlock();
518         }
519 }
520
521 /**
522  * mem_cgroup_css_from_page - css of the memcg associated with a page
523  * @page: page of interest
524  *
525  * If memcg is bound to the default hierarchy, css of the memcg associated
526  * with @page is returned.  The returned css remains associated with @page
527  * until it is released.
528  *
529  * If memcg is bound to a traditional hierarchy, the css of root_mem_cgroup
530  * is returned.
531  */
532 struct cgroup_subsys_state *mem_cgroup_css_from_page(struct page *page)
533 {
534         struct mem_cgroup *memcg;
535
536         memcg = page->mem_cgroup;
537
538         if (!memcg || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
539                 memcg = root_mem_cgroup;
540
541         return &memcg->css;
542 }
543
544 /**
545  * page_cgroup_ino - return inode number of the memcg a page is charged to
546  * @page: the page
547  *
548  * Look up the closest online ancestor of the memory cgroup @page is charged to
549  * and return its inode number or 0 if @page is not charged to any cgroup. It
550  * is safe to call this function without holding a reference to @page.
551  *
552  * Note, this function is inherently racy, because there is nothing to prevent
553  * the cgroup inode from getting torn down and potentially reallocated a moment
554  * after page_cgroup_ino() returns, so it only should be used by callers that
555  * do not care (such as procfs interfaces).
556  */
557 ino_t page_cgroup_ino(struct page *page)
558 {
559         struct mem_cgroup *memcg;
560         unsigned long ino = 0;
561
562         rcu_read_lock();
563         memcg = page->mem_cgroup;
564
565         /*
566          * The lowest bit set means that memcg isn't a valid
567          * memcg pointer, but a obj_cgroups pointer.
568          * In this case the page is shared and doesn't belong
569          * to any specific memory cgroup.
570          */
571         if ((unsigned long) memcg & 0x1UL)
572                 memcg = NULL;
573
574         while (memcg && !(memcg->css.flags & CSS_ONLINE))
575                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
576         if (memcg)
577                 ino = cgroup_ino(memcg->css.cgroup);
578         rcu_read_unlock();
579         return ino;
580 }
581
582 static struct mem_cgroup_per_node *
583 mem_cgroup_page_nodeinfo(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
584 {
585         int nid = page_to_nid(page);
586
587         return memcg->nodeinfo[nid];
588 }
589
590 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
591 soft_limit_tree_node(int nid)
592 {
593         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
594 }
595
596 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
597 soft_limit_tree_from_page(struct page *page)
598 {
599         int nid = page_to_nid(page);
600
601         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
602 }
603
604 static void __mem_cgroup_insert_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
605                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz,
606                                          unsigned long new_usage_in_excess)
607 {
608         struct rb_node **p = &mctz->rb_root.rb_node;
609         struct rb_node *parent = NULL;
610         struct mem_cgroup_per_node *mz_node;
611         bool rightmost = true;
612
613         if (mz->on_tree)
614                 return;
615
616         mz->usage_in_excess = new_usage_in_excess;
617         if (!mz->usage_in_excess)
618                 return;
619         while (*p) {
620                 parent = *p;
621                 mz_node = rb_entry(parent, struct mem_cgroup_per_node,
622                                         tree_node);
623                 if (mz->usage_in_excess < mz_node->usage_in_excess) {
624                         p = &(*p)->rb_left;
625                         rightmost = false;
626                 }
627
628                 /*
629                  * We can't avoid mem cgroups that are over their soft
630                  * limit by the same amount
631                  */
632                 else if (mz->usage_in_excess >= mz_node->usage_in_excess)
633                         p = &(*p)->rb_right;
634         }
635
636         if (rightmost)
637                 mctz->rb_rightmost = &mz->tree_node;
638
639         rb_link_node(&mz->tree_node, parent, p);
640         rb_insert_color(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
641         mz->on_tree = true;
642 }
643
644 static void __mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
645                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
646 {
647         if (!mz->on_tree)
648                 return;
649
650         if (&mz->tree_node == mctz->rb_rightmost)
651                 mctz->rb_rightmost = rb_prev(&mz->tree_node);
652
653         rb_erase(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
654         mz->on_tree = false;
655 }
656
657 static void mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
658                                        struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
659 {
660         unsigned long flags;
661
662         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
663         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
664         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
665 }
666
667 static unsigned long soft_limit_excess(struct mem_cgroup *memcg)
668 {
669         unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
670         unsigned long soft_limit = READ_ONCE(memcg->soft_limit);
671         unsigned long excess = 0;
672
673         if (nr_pages > soft_limit)
674                 excess = nr_pages - soft_limit;
675
676         return excess;
677 }
678
679 static void mem_cgroup_update_tree(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
680 {
681         unsigned long excess;
682         struct mem_cgroup_per_node *mz;
683         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
684
685         mctz = soft_limit_tree_from_page(page);
686         if (!mctz)
687                 return;
688         /*
689          * Necessary to update all ancestors when hierarchy is used.
690          * because their event counter is not touched.
691          */
692         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
693                 mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
694                 excess = soft_limit_excess(memcg);
695                 /*
696                  * We have to update the tree if mz is on RB-tree or
697                  * mem is over its softlimit.
698                  */
699                 if (excess || mz->on_tree) {
700                         unsigned long flags;
701
702                         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
703                         /* if on-tree, remove it */
704                         if (mz->on_tree)
705                                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
706                         /*
707                          * Insert again. mz->usage_in_excess will be updated.
708                          * If excess is 0, no tree ops.
709                          */
710                         __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
711                         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
712                 }
713         }
714 }
715
716 static void mem_cgroup_remove_from_trees(struct mem_cgroup *memcg)
717 {
718         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
719         struct mem_cgroup_per_node *mz;
720         int nid;
721
722         for_each_node(nid) {
723                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
724                 mctz = soft_limit_tree_node(nid);
725                 if (mctz)
726                         mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
727         }
728 }
729
730 static struct mem_cgroup_per_node *
731 __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
732 {
733         struct mem_cgroup_per_node *mz;
734
735 retry:
736         mz = NULL;
737         if (!mctz->rb_rightmost)
738                 goto done;              /* Nothing to reclaim from */
739
740         mz = rb_entry(mctz->rb_rightmost,
741                       struct mem_cgroup_per_node, tree_node);
742         /*
743          * Remove the node now but someone else can add it back,
744          * we will to add it back at the end of reclaim to its correct
745          * position in the tree.
746          */
747         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
748         if (!soft_limit_excess(mz->memcg) ||
749             !css_tryget(&mz->memcg->css))
750                 goto retry;
751 done:
752         return mz;
753 }
754
755 static struct mem_cgroup_per_node *
756 mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
757 {
758         struct mem_cgroup_per_node *mz;
759
760         spin_lock_irq(&mctz->lock);
761         mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
762         spin_unlock_irq(&mctz->lock);
763         return mz;
764 }
765
766 /**
767  * __mod_memcg_state - update cgroup memory statistics
768  * @memcg: the memory cgroup
769  * @idx: the stat item - can be enum memcg_stat_item or enum node_stat_item
770  * @val: delta to add to the counter, can be negative
771  */
772 void __mod_memcg_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx, int val)
773 {
774         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
775
776         if (mem_cgroup_disabled())
777                 return;
778
779         if (memcg_stat_item_in_bytes(idx))
780                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
781
782         x = val + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->stat[idx]);
783         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
784                 struct mem_cgroup *mi;
785
786                 /*
787                  * Batch local counters to keep them in sync with
788                  * the hierarchical ones.
789                  */
790                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->stat[idx], x);
791                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
792                         atomic_long_add(x, &mi->vmstats[idx]);
793                 x = 0;
794         }
795         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->stat[idx], x);
796 }
797
798 static struct mem_cgroup_per_node *
799 parent_nodeinfo(struct mem_cgroup_per_node *pn, int nid)
800 {
801         struct mem_cgroup *parent;
802
803         parent = parent_mem_cgroup(pn->memcg);
804         if (!parent)
805                 return NULL;
806         return mem_cgroup_nodeinfo(parent, nid);
807 }
808
809 void __mod_memcg_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
810                               int val)
811 {
812         struct mem_cgroup_per_node *pn;
813         struct mem_cgroup *memcg;
814         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
815
816         pn = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
817         memcg = pn->memcg;
818
819         /* Update memcg */
820         __mod_memcg_state(memcg, idx, val);
821
822         /* Update lruvec */
823         __this_cpu_add(pn->lruvec_stat_local->count[idx], val);
824
825         if (vmstat_item_in_bytes(idx))
826                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
827
828         x = val + __this_cpu_read(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx]);
829         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
830                 pg_data_t *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
831                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
832
833                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, pgdat->node_id))
834                         atomic_long_add(x, &pi->lruvec_stat[idx]);
835                 x = 0;
836         }
837         __this_cpu_write(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx], x);
838 }
839
840 /**
841  * __mod_lruvec_state - update lruvec memory statistics
842  * @lruvec: the lruvec
843  * @idx: the stat item
844  * @val: delta to add to the counter, can be negative
845  *
846  * The lruvec is the intersection of the NUMA node and a cgroup. This
847  * function updates the all three counters that are affected by a
848  * change of state at this level: per-node, per-cgroup, per-lruvec.
849  */
850 void __mod_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
851                         int val)
852 {
853         /* Update node */
854         __mod_node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), idx, val);
855
856         /* Update memcg and lruvec */
857         if (!mem_cgroup_disabled())
858                 __mod_memcg_lruvec_state(lruvec, idx, val);
859 }
860
861 void __mod_lruvec_slab_state(void *p, enum node_stat_item idx, int val)
862 {
863         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(virt_to_page(p));
864         struct mem_cgroup *memcg;
865         struct lruvec *lruvec;
866
867         rcu_read_lock();
868         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
869
870         /* Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the node */
871         if (!memcg || memcg == root_mem_cgroup) {
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 void mod_memcg_obj_state(void *p, int idx, int val)
881 {
882         struct mem_cgroup *memcg;
883
884         rcu_read_lock();
885         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
886         if (memcg)
887                 mod_memcg_state(memcg, idx, val);
888         rcu_read_unlock();
889 }
890
891 /**
892  * __count_memcg_events - account VM events in a cgroup
893  * @memcg: the memory cgroup
894  * @idx: the event item
895  * @count: the number of events that occured
896  */
897 void __count_memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, enum vm_event_item idx,
898                           unsigned long count)
899 {
900         unsigned long x;
901
902         if (mem_cgroup_disabled())
903                 return;
904
905         x = count + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->events[idx]);
906         if (unlikely(x > MEMCG_CHARGE_BATCH)) {
907                 struct mem_cgroup *mi;
908
909                 /*
910                  * Batch local counters to keep them in sync with
911                  * the hierarchical ones.
912                  */
913                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->events[idx], x);
914                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
915                         atomic_long_add(x, &mi->vmevents[idx]);
916                 x = 0;
917         }
918         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->events[idx], x);
919 }
920
921 static unsigned long memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, int event)
922 {
923         return atomic_long_read(&memcg->vmevents[event]);
924 }
925
926 static unsigned long memcg_events_local(struct mem_cgroup *memcg, int event)
927 {
928         long x = 0;
929         int cpu;
930
931         for_each_possible_cpu(cpu)
932                 x += per_cpu(memcg->vmstats_local->events[event], cpu);
933         return x;
934 }
935
936 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
937                                          struct page *page,
938                                          int nr_pages)
939 {
940         /* pagein of a big page is an event. So, ignore page size */
941         if (nr_pages > 0)
942                 __count_memcg_events(memcg, PGPGIN, 1);
943         else {
944                 __count_memcg_events(memcg, PGPGOUT, 1);
945                 nr_pages = -nr_pages; /* for event */
946         }
947
948         __this_cpu_add(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, nr_pages);
949 }
950
951 static bool mem_cgroup_event_ratelimit(struct mem_cgroup *memcg,
952                                        enum mem_cgroup_events_target target)
953 {
954         unsigned long val, next;
955
956         val = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events);
957         next = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->targets[target]);
958         /* from time_after() in jiffies.h */
959         if ((long)(next - val) < 0) {
960                 switch (target) {
961                 case MEM_CGROUP_TARGET_THRESH:
962                         next = val + THRESHOLDS_EVENTS_TARGET;
963                         break;
964                 case MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT:
965                         next = val + SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET;
966                         break;
967                 default:
968                         break;
969                 }
970                 __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->targets[target], next);
971                 return true;
972         }
973         return false;
974 }
975
976 /*
977  * Check events in order.
978  *
979  */
980 static void memcg_check_events(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
981 {
982         /* threshold event is triggered in finer grain than soft limit */
983         if (unlikely(mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
984                                                 MEM_CGROUP_TARGET_THRESH))) {
985                 bool do_softlimit;
986
987                 do_softlimit = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
988                                                 MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT);
989                 mem_cgroup_threshold(memcg);
990                 if (unlikely(do_softlimit))
991                         mem_cgroup_update_tree(memcg, page);
992         }
993 }
994
995 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
996 {
997         /*
998          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
999          * if it races with swapoff, page migration, etc.
1000          * So this can be called with p == NULL.
1001          */
1002         if (unlikely(!p))
1003                 return NULL;
1004
1005         return mem_cgroup_from_css(task_css(p, memory_cgrp_id));
1006 }
1007 EXPORT_SYMBOL(mem_cgroup_from_task);
1008
1009 /**
1010  * get_mem_cgroup_from_mm: Obtain a reference on given mm_struct's memcg.
1011  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
1012  *
1013  * Obtain a reference on mm->memcg and returns it if successful. Otherwise
1014  * root_mem_cgroup is returned. However if mem_cgroup is disabled, NULL is
1015  * returned.
1016  */
1017 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_mm(struct mm_struct *mm)
1018 {
1019         struct mem_cgroup *memcg;
1020
1021         if (mem_cgroup_disabled())
1022                 return NULL;
1023
1024         rcu_read_lock();
1025         do {
1026                 /*
1027                  * Page cache insertions can happen withou an
1028                  * actual mm context, e.g. during disk probing
1029                  * on boot, loopback IO, acct() writes etc.
1030                  */
1031                 if (unlikely(!mm))
1032                         memcg = root_mem_cgroup;
1033                 else {
1034                         memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
1035                         if (unlikely(!memcg))
1036                                 memcg = root_mem_cgroup;
1037                 }
1038         } while (!css_tryget(&memcg->css));
1039         rcu_read_unlock();
1040         return memcg;
1041 }
1042 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_mm);
1043
1044 /**
1045  * get_mem_cgroup_from_page: Obtain a reference on given page's memcg.
1046  * @page: page from which memcg should be extracted.
1047  *
1048  * Obtain a reference on page->memcg and returns it if successful. Otherwise
1049  * root_mem_cgroup is returned.
1050  */
1051 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_page(struct page *page)
1052 {
1053         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
1054
1055         if (mem_cgroup_disabled())
1056                 return NULL;
1057
1058         rcu_read_lock();
1059         /* Page should not get uncharged and freed memcg under us. */
1060         if (!memcg || WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1061                 memcg = root_mem_cgroup;
1062         rcu_read_unlock();
1063         return memcg;
1064 }
1065 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_page);
1066
1067 static __always_inline struct mem_cgroup *active_memcg(void)
1068 {
1069         if (in_interrupt())
1070                 return this_cpu_read(int_active_memcg);
1071         else
1072                 return current->active_memcg;
1073 }
1074
1075 static __always_inline struct mem_cgroup *get_active_memcg(void)
1076 {
1077         struct mem_cgroup *memcg;
1078
1079         rcu_read_lock();
1080         memcg = active_memcg();
1081         if (memcg) {
1082                 /* current->active_memcg must hold a ref. */
1083                 if (WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1084                         memcg = root_mem_cgroup;
1085                 else
1086                         memcg = current->active_memcg;
1087         }
1088         rcu_read_unlock();
1089
1090         return memcg;
1091 }
1092
1093 static __always_inline bool memcg_kmem_bypass(void)
1094 {
1095         /* Allow remote memcg charging from any context. */
1096         if (unlikely(active_memcg()))
1097                 return false;
1098
1099         /* Memcg to charge can't be determined. */
1100         if (in_interrupt() || !current->mm || (current->flags & PF_KTHREAD))
1101                 return true;
1102
1103         return false;
1104 }
1105
1106 /**
1107  * If active memcg is set, do not fallback to current->mm->memcg.
1108  */
1109 static __always_inline struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_current(void)
1110 {
1111         if (memcg_kmem_bypass())
1112                 return NULL;
1113
1114         if (unlikely(active_memcg()))
1115                 return get_active_memcg();
1116
1117         return get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
1118 }
1119
1120 /**
1121  * mem_cgroup_iter - iterate over memory cgroup hierarchy
1122  * @root: hierarchy root
1123  * @prev: previously returned memcg, NULL on first invocation
1124  * @reclaim: cookie for shared reclaim walks, NULL for full walks
1125  *
1126  * Returns references to children of the hierarchy below @root, or
1127  * @root itself, or %NULL after a full round-trip.
1128  *
1129  * Caller must pass the return value in @prev on subsequent
1130  * invocations for reference counting, or use mem_cgroup_iter_break()
1131  * to cancel a hierarchy walk before the round-trip is complete.
1132  *
1133  * Reclaimers can specify a node in @reclaim to divide up the memcgs
1134  * in the hierarchy among all concurrent reclaimers operating on the
1135  * same node.
1136  */
1137 struct mem_cgroup *mem_cgroup_iter(struct mem_cgroup *root,
1138                                    struct mem_cgroup *prev,
1139                                    struct mem_cgroup_reclaim_cookie *reclaim)
1140 {
1141         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1142         struct cgroup_subsys_state *css = NULL;
1143         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1144         struct mem_cgroup *pos = NULL;
1145
1146         if (mem_cgroup_disabled())
1147                 return NULL;
1148
1149         if (!root)
1150                 root = root_mem_cgroup;
1151
1152         if (prev && !reclaim)
1153                 pos = prev;
1154
1155         if (!root->use_hierarchy && root != root_mem_cgroup) {
1156                 if (prev)
1157                         goto out;
1158                 return root;
1159         }
1160
1161         rcu_read_lock();
1162
1163         if (reclaim) {
1164                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
1165
1166                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(root, reclaim->pgdat->node_id);
1167                 iter = &mz->iter;
1168
1169                 if (prev && reclaim->generation != iter->generation)
1170                         goto out_unlock;
1171
1172                 while (1) {
1173                         pos = READ_ONCE(iter->position);
1174                         if (!pos || css_tryget(&pos->css))
1175                                 break;
1176                         /*
1177                          * css reference reached zero, so iter->position will
1178                          * be cleared by ->css_released. However, we should not
1179                          * rely on this happening soon, because ->css_released
1180                          * is called from a work queue, and by busy-waiting we
1181                          * might block it. So we clear iter->position right
1182                          * away.
1183                          */
1184                         (void)cmpxchg(&iter->position, pos, NULL);
1185                 }
1186         }
1187
1188         if (pos)
1189                 css = &pos->css;
1190
1191         for (;;) {
1192                 css = css_next_descendant_pre(css, &root->css);
1193                 if (!css) {
1194                         /*
1195                          * Reclaimers share the hierarchy walk, and a
1196                          * new one might jump in right at the end of
1197                          * the hierarchy - make sure they see at least
1198                          * one group and restart from the beginning.
1199                          */
1200                         if (!prev)
1201                                 continue;
1202                         break;
1203                 }
1204
1205                 /*
1206                  * Verify the css and acquire a reference.  The root
1207                  * is provided by the caller, so we know it's alive
1208                  * and kicking, and don't take an extra reference.
1209                  */
1210                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
1211
1212                 if (css == &root->css)
1213                         break;
1214
1215                 if (css_tryget(css))
1216                         break;
1217
1218                 memcg = NULL;
1219         }
1220
1221         if (reclaim) {
1222                 /*
1223                  * The position could have already been updated by a competing
1224                  * thread, so check that the value hasn't changed since we read
1225                  * it to avoid reclaiming from the same cgroup twice.
1226                  */
1227                 (void)cmpxchg(&iter->position, pos, memcg);
1228
1229                 if (pos)
1230                         css_put(&pos->css);
1231
1232                 if (!memcg)
1233                         iter->generation++;
1234                 else if (!prev)
1235                         reclaim->generation = iter->generation;
1236         }
1237
1238 out_unlock:
1239         rcu_read_unlock();
1240 out:
1241         if (prev && prev != root)
1242                 css_put(&prev->css);
1243
1244         return memcg;
1245 }
1246
1247 /**
1248  * mem_cgroup_iter_break - abort a hierarchy walk prematurely
1249  * @root: hierarchy root
1250  * @prev: last visited hierarchy member as returned by mem_cgroup_iter()
1251  */
1252 void mem_cgroup_iter_break(struct mem_cgroup *root,
1253                            struct mem_cgroup *prev)
1254 {
1255         if (!root)
1256                 root = root_mem_cgroup;
1257         if (prev && prev != root)
1258                 css_put(&prev->css);
1259 }
1260
1261 static void __invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *from,
1262                                         struct mem_cgroup *dead_memcg)
1263 {
1264         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1265         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1266         int nid;
1267
1268         for_each_node(nid) {
1269                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(from, nid);
1270                 iter = &mz->iter;
1271                 cmpxchg(&iter->position, dead_memcg, NULL);
1272         }
1273 }
1274
1275 static void invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *dead_memcg)
1276 {
1277         struct mem_cgroup *memcg = dead_memcg;
1278         struct mem_cgroup *last;
1279
1280         do {
1281                 __invalidate_reclaim_iterators(memcg, dead_memcg);
1282                 last = memcg;
1283         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
1284
1285         /*
1286          * When cgruop1 non-hierarchy mode is used,
1287          * parent_mem_cgroup() does not walk all the way up to the
1288          * cgroup root (root_mem_cgroup). So we have to handle
1289          * dead_memcg from cgroup root separately.
1290          */
1291         if (last != root_mem_cgroup)
1292                 __invalidate_reclaim_iterators(root_mem_cgroup,
1293                                                 dead_memcg);
1294 }
1295
1296 /**
1297  * mem_cgroup_scan_tasks - iterate over tasks of a memory cgroup hierarchy
1298  * @memcg: hierarchy root
1299  * @fn: function to call for each task
1300  * @arg: argument passed to @fn
1301  *
1302  * This function iterates over tasks attached to @memcg or to any of its
1303  * descendants and calls @fn for each task. If @fn returns a non-zero
1304  * value, the function breaks the iteration loop and returns the value.
1305  * Otherwise, it will iterate over all tasks and return 0.
1306  *
1307  * This function must not be called for the root memory cgroup.
1308  */
1309 int mem_cgroup_scan_tasks(struct mem_cgroup *memcg,
1310                           int (*fn)(struct task_struct *, void *), void *arg)
1311 {
1312         struct mem_cgroup *iter;
1313         int ret = 0;
1314
1315         BUG_ON(memcg == root_mem_cgroup);
1316
1317         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1318                 struct css_task_iter it;
1319                 struct task_struct *task;
1320
1321                 css_task_iter_start(&iter->css, CSS_TASK_ITER_PROCS, &it);
1322                 while (!ret && (task = css_task_iter_next(&it)))
1323                         ret = fn(task, arg);
1324                 css_task_iter_end(&it);
1325                 if (ret) {
1326                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1327                         break;
1328                 }
1329         }
1330         return ret;
1331 }
1332
1333 /**
1334  * mem_cgroup_page_lruvec - return lruvec for isolating/putting an LRU page
1335  * @page: the page
1336  * @pgdat: pgdat of the page
1337  *
1338  * This function relies on page->mem_cgroup being stable - see the
1339  * access rules in commit_charge().
1340  */
1341 struct lruvec *mem_cgroup_page_lruvec(struct page *page, struct pglist_data *pgdat)
1342 {
1343         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1344         struct mem_cgroup *memcg;
1345         struct lruvec *lruvec;
1346
1347         if (mem_cgroup_disabled()) {
1348                 lruvec = &pgdat->__lruvec;
1349                 goto out;
1350         }
1351
1352         memcg = page->mem_cgroup;
1353         /*
1354          * Swapcache readahead pages are added to the LRU - and
1355          * possibly migrated - before they are charged.
1356          */
1357         if (!memcg)
1358                 memcg = root_mem_cgroup;
1359
1360         mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
1361         lruvec = &mz->lruvec;
1362 out:
1363         /*
1364          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1365          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1366          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1367          */
1368         if (unlikely(lruvec->pgdat != pgdat))
1369                 lruvec->pgdat = pgdat;
1370         return lruvec;
1371 }
1372
1373 /**
1374  * mem_cgroup_update_lru_size - account for adding or removing an lru page
1375  * @lruvec: mem_cgroup per zone lru vector
1376  * @lru: index of lru list the page is sitting on
1377  * @zid: zone id of the accounted pages
1378  * @nr_pages: positive when adding or negative when removing
1379  *
1380  * This function must be called under lru_lock, just before a page is added
1381  * to or just after a page is removed from an lru list (that ordering being
1382  * so as to allow it to check that lru_size 0 is consistent with list_empty).
1383  */
1384 void mem_cgroup_update_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
1385                                 int zid, int nr_pages)
1386 {
1387         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1388         unsigned long *lru_size;
1389         long size;
1390
1391         if (mem_cgroup_disabled())
1392                 return;
1393
1394         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
1395         lru_size = &mz->lru_zone_size[zid][lru];
1396
1397         if (nr_pages < 0)
1398                 *lru_size += nr_pages;
1399
1400         size = *lru_size;
1401         if (WARN_ONCE(size < 0,
1402                 "%s(%p, %d, %d): lru_size %ld\n",
1403                 __func__, lruvec, lru, nr_pages, size)) {
1404                 VM_BUG_ON(1);
1405                 *lru_size = 0;
1406         }
1407
1408         if (nr_pages > 0)
1409                 *lru_size += nr_pages;
1410 }
1411
1412 /**
1413  * mem_cgroup_margin - calculate chargeable space of a memory cgroup
1414  * @memcg: the memory cgroup
1415  *
1416  * Returns the maximum amount of memory @mem can be charged with, in
1417  * pages.
1418  */
1419 static unsigned long mem_cgroup_margin(struct mem_cgroup *memcg)
1420 {
1421         unsigned long margin = 0;
1422         unsigned long count;
1423         unsigned long limit;
1424
1425         count = page_counter_read(&memcg->memory);
1426         limit = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1427         if (count < limit)
1428                 margin = limit - count;
1429
1430         if (do_memsw_account()) {
1431                 count = page_counter_read(&memcg->memsw);
1432                 limit = READ_ONCE(memcg->memsw.max);
1433                 if (count < limit)
1434                         margin = min(margin, limit - count);
1435                 else
1436                         margin = 0;
1437         }
1438
1439         return margin;
1440 }
1441
1442 /*
1443  * A routine for checking "mem" is under move_account() or not.
1444  *
1445  * Checking a cgroup is mc.from or mc.to or under hierarchy of
1446  * moving cgroups. This is for waiting at high-memory pressure
1447  * caused by "move".
1448  */
1449 static bool mem_cgroup_under_move(struct mem_cgroup *memcg)
1450 {
1451         struct mem_cgroup *from;
1452         struct mem_cgroup *to;
1453         bool ret = false;
1454         /*
1455          * Unlike task_move routines, we access mc.to, mc.from not under
1456          * mutual exclusion by cgroup_mutex. Here, we take spinlock instead.
1457          */
1458         spin_lock(&mc.lock);
1459         from = mc.from;
1460         to = mc.to;
1461         if (!from)
1462                 goto unlock;
1463
1464         ret = mem_cgroup_is_descendant(from, memcg) ||
1465                 mem_cgroup_is_descendant(to, memcg);
1466 unlock:
1467         spin_unlock(&mc.lock);
1468         return ret;
1469 }
1470
1471 static bool mem_cgroup_wait_acct_move(struct mem_cgroup *memcg)
1472 {
1473         if (mc.moving_task && current != mc.moving_task) {
1474                 if (mem_cgroup_under_move(memcg)) {
1475                         DEFINE_WAIT(wait);
1476                         prepare_to_wait(&mc.waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
1477                         /* moving charge context might have finished. */
1478                         if (mc.moving_task)
1479                                 schedule();
1480                         finish_wait(&mc.waitq, &wait);
1481                         return true;
1482                 }
1483         }
1484         return false;
1485 }
1486
1487 struct memory_stat {
1488         const char *name;
1489         unsigned int ratio;
1490         unsigned int idx;
1491 };
1492
1493 static struct memory_stat memory_stats[] = {
1494         { "anon", PAGE_SIZE, NR_ANON_MAPPED },
1495         { "file", PAGE_SIZE, NR_FILE_PAGES },
1496         { "kernel_stack", 1024, NR_KERNEL_STACK_KB },
1497         { "percpu", 1, MEMCG_PERCPU_B },
1498         { "sock", PAGE_SIZE, MEMCG_SOCK },
1499         { "shmem", PAGE_SIZE, NR_SHMEM },
1500         { "file_mapped", PAGE_SIZE, NR_FILE_MAPPED },
1501         { "file_dirty", PAGE_SIZE, NR_FILE_DIRTY },
1502         { "file_writeback", PAGE_SIZE, NR_WRITEBACK },
1503 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1504         /*
1505          * The ratio will be initialized in memory_stats_init(). Because
1506          * on some architectures, the macro of HPAGE_PMD_SIZE is not
1507          * constant(e.g. powerpc).
1508          */
1509         { "anon_thp", 0, NR_ANON_THPS },
1510 #endif
1511         { "inactive_anon", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_ANON },
1512         { "active_anon", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_ANON },
1513         { "inactive_file", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_FILE },
1514         { "active_file", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_FILE },
1515         { "unevictable", PAGE_SIZE, NR_UNEVICTABLE },
1516
1517         /*
1518          * Note: The slab_reclaimable and slab_unreclaimable must be
1519          * together and slab_reclaimable must be in front.
1520          */
1521         { "slab_reclaimable", 1, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B },
1522         { "slab_unreclaimable", 1, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B },
1523
1524         /* The memory events */
1525         { "workingset_refault_anon", 1, WORKINGSET_REFAULT_ANON },
1526         { "workingset_refault_file", 1, WORKINGSET_REFAULT_FILE },
1527         { "workingset_activate_anon", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON },
1528         { "workingset_activate_file", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE },
1529         { "workingset_restore_anon", 1, WORKINGSET_RESTORE_ANON },
1530         { "workingset_restore_file", 1, WORKINGSET_RESTORE_FILE },
1531         { "workingset_nodereclaim", 1, WORKINGSET_NODERECLAIM },
1532 };
1533
1534 static int __init memory_stats_init(void)
1535 {
1536         int i;
1537
1538         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1539 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1540                 if (memory_stats[i].idx == NR_ANON_THPS)
1541                         memory_stats[i].ratio = HPAGE_PMD_SIZE;
1542 #endif
1543                 VM_BUG_ON(!memory_stats[i].ratio);
1544                 VM_BUG_ON(memory_stats[i].idx >= MEMCG_NR_STAT);
1545         }
1546
1547         return 0;
1548 }
1549 pure_initcall(memory_stats_init);
1550
1551 static char *memory_stat_format(struct mem_cgroup *memcg)
1552 {
1553         struct seq_buf s;
1554         int i;
1555
1556         seq_buf_init(&s, kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL), PAGE_SIZE);
1557         if (!s.buffer)
1558                 return NULL;
1559
1560         /*
1561          * Provide statistics on the state of the memory subsystem as
1562          * well as cumulative event counters that show past behavior.
1563          *
1564          * This list is ordered following a combination of these gradients:
1565          * 1) generic big picture -> specifics and details
1566          * 2) reflecting userspace activity -> reflecting kernel heuristics
1567          *
1568          * Current memory state:
1569          */
1570
1571         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1572                 u64 size;
1573
1574                 size = memcg_page_state(memcg, memory_stats[i].idx);
1575                 size *= memory_stats[i].ratio;
1576                 seq_buf_printf(&s, "%s %llu\n", memory_stats[i].name, size);
1577
1578                 if (unlikely(memory_stats[i].idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B)) {
1579                         size = memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
1580                                memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
1581                         seq_buf_printf(&s, "slab %llu\n", size);
1582                 }
1583         }
1584
1585         /* Accumulated memory events */
1586
1587         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGFAULT),
1588                        memcg_events(memcg, PGFAULT));
1589         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGMAJFAULT),
1590                        memcg_events(memcg, PGMAJFAULT));
1591         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n",  vm_event_name(PGREFILL),
1592                        memcg_events(memcg, PGREFILL));
1593         seq_buf_printf(&s, "pgscan %lu\n",
1594                        memcg_events(memcg, PGSCAN_KSWAPD) +
1595                        memcg_events(memcg, PGSCAN_DIRECT));
1596         seq_buf_printf(&s, "pgsteal %lu\n",
1597                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_KSWAPD) +
1598                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_DIRECT));
1599         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGACTIVATE),
1600                        memcg_events(memcg, PGACTIVATE));
1601         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGDEACTIVATE),
1602                        memcg_events(memcg, PGDEACTIVATE));
1603         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREE),
1604                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREE));
1605         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREED),
1606                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREED));
1607
1608 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1609         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_FAULT_ALLOC),
1610                        memcg_events(memcg, THP_FAULT_ALLOC));
1611         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_COLLAPSE_ALLOC),
1612                        memcg_events(memcg, THP_COLLAPSE_ALLOC));
1613 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1614
1615         /* The above should easily fit into one page */
1616         WARN_ON_ONCE(seq_buf_has_overflowed(&s));
1617
1618         return s.buffer;
1619 }
1620
1621 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1622 /**
1623  * mem_cgroup_print_oom_context: Print OOM information relevant to
1624  * memory controller.
1625  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1626  * @p: Task that is going to be killed
1627  *
1628  * NOTE: @memcg and @p's mem_cgroup can be different when hierarchy is
1629  * enabled
1630  */
1631 void mem_cgroup_print_oom_context(struct mem_cgroup *memcg, struct task_struct *p)
1632 {
1633         rcu_read_lock();
1634
1635         if (memcg) {
1636                 pr_cont(",oom_memcg=");
1637                 pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1638         } else
1639                 pr_cont(",global_oom");
1640         if (p) {
1641                 pr_cont(",task_memcg=");
1642                 pr_cont_cgroup_path(task_cgroup(p, memory_cgrp_id));
1643         }
1644         rcu_read_unlock();
1645 }
1646
1647 /**
1648  * mem_cgroup_print_oom_meminfo: Print OOM memory information relevant to
1649  * memory controller.
1650  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1651  */
1652 void mem_cgroup_print_oom_meminfo(struct mem_cgroup *memcg)
1653 {
1654         char *buf;
1655
1656         pr_info("memory: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1657                 K((u64)page_counter_read(&memcg->memory)),
1658                 K((u64)READ_ONCE(memcg->memory.max)), memcg->memory.failcnt);
1659         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
1660                 pr_info("swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1661                         K((u64)page_counter_read(&memcg->swap)),
1662                         K((u64)READ_ONCE(memcg->swap.max)), memcg->swap.failcnt);
1663         else {
1664                 pr_info("memory+swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1665                         K((u64)page_counter_read(&memcg->memsw)),
1666                         K((u64)memcg->memsw.max), memcg->memsw.failcnt);
1667                 pr_info("kmem: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1668                         K((u64)page_counter_read(&memcg->kmem)),
1669                         K((u64)memcg->kmem.max), memcg->kmem.failcnt);
1670         }
1671
1672         pr_info("Memory cgroup stats for ");
1673         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1674         pr_cont(":");
1675         buf = memory_stat_format(memcg);
1676         if (!buf)
1677                 return;
1678         pr_info("%s", buf);
1679         kfree(buf);
1680 }
1681
1682 /*
1683  * Return the memory (and swap, if configured) limit for a memcg.
1684  */
1685 unsigned long mem_cgroup_get_max(struct mem_cgroup *memcg)
1686 {
1687         unsigned long max = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1688
1689         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
1690                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg))
1691                         max += min(READ_ONCE(memcg->swap.max),
1692                                    (unsigned long)total_swap_pages);
1693         } else { /* v1 */
1694                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg)) {
1695                         /* Calculate swap excess capacity from memsw limit */
1696                         unsigned long swap = READ_ONCE(memcg->memsw.max) - max;
1697
1698                         max += min(swap, (unsigned long)total_swap_pages);
1699                 }
1700         }
1701         return max;
1702 }
1703
1704 unsigned long mem_cgroup_size(struct mem_cgroup *memcg)
1705 {
1706         return page_counter_read(&memcg->memory);
1707 }
1708
1709 static bool mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
1710                                      int order)
1711 {
1712         struct oom_control oc = {
1713                 .zonelist = NULL,
1714                 .nodemask = NULL,
1715                 .memcg = memcg,
1716                 .gfp_mask = gfp_mask,
1717                 .order = order,
1718         };
1719         bool ret = true;
1720
1721         if (mutex_lock_killable(&oom_lock))
1722                 return true;
1723
1724         if (mem_cgroup_margin(memcg) >= (1 << order))
1725                 goto unlock;
1726
1727         /*
1728          * A few threads which were not waiting at mutex_lock_killable() can
1729          * fail to bail out. Therefore, check again after holding oom_lock.
1730          */
1731         ret = should_force_charge() || out_of_memory(&oc);
1732
1733 unlock:
1734         mutex_unlock(&oom_lock);
1735         return ret;
1736 }
1737
1738 static int mem_cgroup_soft_reclaim(struct mem_cgroup *root_memcg,
1739                                    pg_data_t *pgdat,
1740                                    gfp_t gfp_mask,
1741                                    unsigned long *total_scanned)
1742 {
1743         struct mem_cgroup *victim = NULL;
1744         int total = 0;
1745         int loop = 0;
1746         unsigned long excess;
1747         unsigned long nr_scanned;
1748         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1749                 .pgdat = pgdat,
1750         };
1751
1752         excess = soft_limit_excess(root_memcg);
1753
1754         while (1) {
1755                 victim = mem_cgroup_iter(root_memcg, victim, &reclaim);
1756                 if (!victim) {
1757                         loop++;
1758                         if (loop >= 2) {
1759                                 /*
1760                                  * If we have not been able to reclaim
1761                                  * anything, it might because there are
1762                                  * no reclaimable pages under this hierarchy
1763                                  */
1764                                 if (!total)
1765                                         break;
1766                                 /*
1767                                  * We want to do more targeted reclaim.
1768                                  * excess >> 2 is not to excessive so as to
1769                                  * reclaim too much, nor too less that we keep
1770                                  * coming back to reclaim from this cgroup
1771                                  */
1772                                 if (total >= (excess >> 2) ||
1773                                         (loop > MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS))
1774                                         break;
1775                         }
1776                         continue;
1777                 }
1778                 total += mem_cgroup_shrink_node(victim, gfp_mask, false,
1779                                         pgdat, &nr_scanned);
1780                 *total_scanned += nr_scanned;
1781                 if (!soft_limit_excess(root_memcg))
1782                         break;
1783         }
1784         mem_cgroup_iter_break(root_memcg, victim);
1785         return total;
1786 }
1787
1788 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1789 static struct lockdep_map memcg_oom_lock_dep_map = {
1790         .name = "memcg_oom_lock",
1791 };
1792 #endif
1793
1794 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_oom_lock);
1795
1796 /*
1797  * Check OOM-Killer is already running under our hierarchy.
1798  * If someone is running, return false.
1799  */
1800 static bool mem_cgroup_oom_trylock(struct mem_cgroup *memcg)
1801 {
1802         struct mem_cgroup *iter, *failed = NULL;
1803
1804         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1805
1806         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1807                 if (iter->oom_lock) {
1808                         /*
1809                          * this subtree of our hierarchy is already locked
1810                          * so we cannot give a lock.
1811                          */
1812                         failed = iter;
1813                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1814                         break;
1815                 } else
1816                         iter->oom_lock = true;
1817         }
1818
1819         if (failed) {
1820                 /*
1821                  * OK, we failed to lock the whole subtree so we have
1822                  * to clean up what we set up to the failing subtree
1823                  */
1824                 for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1825                         if (iter == failed) {
1826                                 mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1827                                 break;
1828                         }
1829                         iter->oom_lock = false;
1830                 }
1831         } else
1832                 mutex_acquire(&memcg_oom_lock_dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1833
1834         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1835
1836         return !failed;
1837 }
1838
1839 static void mem_cgroup_oom_unlock(struct mem_cgroup *memcg)
1840 {
1841         struct mem_cgroup *iter;
1842
1843         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1844         mutex_release(&memcg_oom_lock_dep_map, _RET_IP_);
1845         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1846                 iter->oom_lock = false;
1847         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1848 }
1849
1850 static void mem_cgroup_mark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1851 {
1852         struct mem_cgroup *iter;
1853
1854         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1855         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1856                 iter->under_oom++;
1857         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1858 }
1859
1860 static void mem_cgroup_unmark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1861 {
1862         struct mem_cgroup *iter;
1863
1864         /*
1865          * Be careful about under_oom underflows becase a child memcg
1866          * could have been added after mem_cgroup_mark_under_oom.
1867          */
1868         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1869         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1870                 if (iter->under_oom > 0)
1871                         iter->under_oom--;
1872         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1873 }
1874
1875 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_oom_waitq);
1876
1877 struct oom_wait_info {
1878         struct mem_cgroup *memcg;
1879         wait_queue_entry_t      wait;
1880 };
1881
1882 static int memcg_oom_wake_function(wait_queue_entry_t *wait,
1883         unsigned mode, int sync, void *arg)
1884 {
1885         struct mem_cgroup *wake_memcg = (struct mem_cgroup *)arg;
1886         struct mem_cgroup *oom_wait_memcg;
1887         struct oom_wait_info *oom_wait_info;
1888
1889         oom_wait_info = container_of(wait, struct oom_wait_info, wait);
1890         oom_wait_memcg = oom_wait_info->memcg;
1891
1892         if (!mem_cgroup_is_descendant(wake_memcg, oom_wait_memcg) &&
1893             !mem_cgroup_is_descendant(oom_wait_memcg, wake_memcg))
1894                 return 0;
1895         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, arg);
1896 }
1897
1898 static void memcg_oom_recover(struct mem_cgroup *memcg)
1899 {
1900         /*
1901          * For the following lockless ->under_oom test, the only required
1902          * guarantee is that it must see the state asserted by an OOM when
1903          * this function is called as a result of userland actions
1904          * triggered by the notification of the OOM.  This is trivially
1905          * achieved by invoking mem_cgroup_mark_under_oom() before
1906          * triggering notification.
1907          */
1908         if (memcg && memcg->under_oom)
1909                 __wake_up(&memcg_oom_waitq, TASK_NORMAL, 0, memcg);
1910 }
1911
1912 enum oom_status {
1913         OOM_SUCCESS,
1914         OOM_FAILED,
1915         OOM_ASYNC,
1916         OOM_SKIPPED
1917 };
1918
1919 static enum oom_status mem_cgroup_oom(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t mask, int order)
1920 {
1921         enum oom_status ret;
1922         bool locked;
1923
1924         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1925                 return OOM_SKIPPED;
1926
1927         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
1928
1929         /*
1930          * We are in the middle of the charge context here, so we
1931          * don't want to block when potentially sitting on a callstack
1932          * that holds all kinds of filesystem and mm locks.
1933          *
1934          * cgroup1 allows disabling the OOM killer and waiting for outside
1935          * handling until the charge can succeed; remember the context and put
1936          * the task to sleep at the end of the page fault when all locks are
1937          * released.
1938          *
1939          * On the other hand, in-kernel OOM killer allows for an async victim
1940          * memory reclaim (oom_reaper) and that means that we are not solely
1941          * relying on the oom victim to make a forward progress and we can
1942          * invoke the oom killer here.
1943          *
1944          * Please note that mem_cgroup_out_of_memory might fail to find a
1945          * victim and then we have to bail out from the charge path.
1946          */
1947         if (memcg->oom_kill_disable) {
1948                 if (!current->in_user_fault)
1949                         return OOM_SKIPPED;
1950                 css_get(&memcg->css);
1951                 current->memcg_in_oom = memcg;
1952                 current->memcg_oom_gfp_mask = mask;
1953                 current->memcg_oom_order = order;
1954
1955                 return OOM_ASYNC;
1956         }
1957
1958         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
1959
1960         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
1961
1962         if (locked)
1963                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
1964
1965         mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1966         if (mem_cgroup_out_of_memory(memcg, mask, order))
1967                 ret = OOM_SUCCESS;
1968         else
1969                 ret = OOM_FAILED;
1970
1971         if (locked)
1972                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
1973
1974         return ret;
1975 }
1976
1977 /**
1978  * mem_cgroup_oom_synchronize - complete memcg OOM handling
1979  * @handle: actually kill/wait or just clean up the OOM state
1980  *
1981  * This has to be called at the end of a page fault if the memcg OOM
1982  * handler was enabled.
1983  *
1984  * Memcg supports userspace OOM handling where failed allocations must
1985  * sleep on a waitqueue until the userspace task resolves the
1986  * situation.  Sleeping directly in the charge context with all kinds
1987  * of locks held is not a good idea, instead we remember an OOM state
1988  * in the task and mem_cgroup_oom_synchronize() has to be called at
1989  * the end of the page fault to complete the OOM handling.
1990  *
1991  * Returns %true if an ongoing memcg OOM situation was detected and
1992  * completed, %false otherwise.
1993  */
1994 bool mem_cgroup_oom_synchronize(bool handle)
1995 {
1996         struct mem_cgroup *memcg = current->memcg_in_oom;
1997         struct oom_wait_info owait;
1998         bool locked;
1999
2000         /* OOM is global, do not handle */
2001         if (!memcg)
2002                 return false;
2003
2004         if (!handle)
2005                 goto cleanup;
2006
2007         owait.memcg = memcg;
2008         owait.wait.flags = 0;
2009         owait.wait.func = memcg_oom_wake_function;
2010         owait.wait.private = current;
2011         INIT_LIST_HEAD(&owait.wait.entry);
2012
2013         prepare_to_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait, TASK_KILLABLE);
2014         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
2015
2016         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
2017
2018         if (locked)
2019                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
2020
2021         if (locked && !memcg->oom_kill_disable) {
2022                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2023                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2024                 mem_cgroup_out_of_memory(memcg, current->memcg_oom_gfp_mask,
2025                                          current->memcg_oom_order);
2026         } else {
2027                 schedule();
2028                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2029                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2030         }
2031
2032         if (locked) {
2033                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
2034                 /*
2035                  * There is no guarantee that an OOM-lock contender
2036                  * sees the wakeups triggered by the OOM kill
2037                  * uncharges.  Wake any sleepers explicitely.
2038                  */
2039                 memcg_oom_recover(memcg);
2040         }
2041 cleanup:
2042         current->memcg_in_oom = NULL;
2043         css_put(&memcg->css);
2044         return true;
2045 }
2046
2047 /**
2048  * mem_cgroup_get_oom_group - get a memory cgroup to clean up after OOM
2049  * @victim: task to be killed by the OOM killer
2050  * @oom_domain: memcg in case of memcg OOM, NULL in case of system-wide OOM
2051  *
2052  * Returns a pointer to a memory cgroup, which has to be cleaned up
2053  * by killing all belonging OOM-killable tasks.
2054  *
2055  * Caller has to call mem_cgroup_put() on the returned non-NULL memcg.
2056  */
2057 struct mem_cgroup *mem_cgroup_get_oom_group(struct task_struct *victim,
2058                                             struct mem_cgroup *oom_domain)
2059 {
2060         struct mem_cgroup *oom_group = NULL;
2061         struct mem_cgroup *memcg;
2062
2063         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
2064                 return NULL;
2065
2066         if (!oom_domain)
2067                 oom_domain = root_mem_cgroup;
2068
2069         rcu_read_lock();
2070
2071         memcg = mem_cgroup_from_task(victim);
2072         if (memcg == root_mem_cgroup)
2073                 goto out;
2074
2075         /*
2076          * If the victim task has been asynchronously moved to a different
2077          * memory cgroup, we might end up killing tasks outside oom_domain.
2078          * In this case it's better to ignore memory.group.oom.
2079          */
2080         if (unlikely(!mem_cgroup_is_descendant(memcg, oom_domain)))
2081                 goto out;
2082
2083         /*
2084          * Traverse the memory cgroup hierarchy from the victim task's
2085          * cgroup up to the OOMing cgroup (or root) to find the
2086          * highest-level memory cgroup with oom.group set.
2087          */
2088         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2089                 if (memcg->oom_group)
2090                         oom_group = memcg;
2091
2092                 if (memcg == oom_domain)
2093                         break;
2094         }
2095
2096         if (oom_group)
2097                 css_get(&oom_group->css);
2098 out:
2099         rcu_read_unlock();
2100
2101         return oom_group;
2102 }
2103
2104 void mem_cgroup_print_oom_group(struct mem_cgroup *memcg)
2105 {
2106         pr_info("Tasks in ");
2107         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
2108         pr_cont(" are going to be killed due to memory.oom.group set\n");
2109 }
2110
2111 /**
2112  * lock_page_memcg - lock a page->mem_cgroup binding
2113  * @page: the page
2114  *
2115  * This function protects unlocked LRU pages from being moved to
2116  * another cgroup.
2117  *
2118  * It ensures lifetime of the returned memcg. Caller is responsible
2119  * for the lifetime of the page; __unlock_page_memcg() is available
2120  * when @page might get freed inside the locked section.
2121  */
2122 struct mem_cgroup *lock_page_memcg(struct page *page)
2123 {
2124         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
2125         struct mem_cgroup *memcg;
2126         unsigned long flags;
2127
2128         /*
2129          * The RCU lock is held throughout the transaction.  The fast
2130          * path can get away without acquiring the memcg->move_lock
2131          * because page moving starts with an RCU grace period.
2132          *
2133          * The RCU lock also protects the memcg from being freed when
2134          * the page state that is going to change is the only thing
2135          * preventing the page itself from being freed. E.g. writeback
2136          * doesn't hold a page reference and relies on PG_writeback to
2137          * keep off truncation, migration and so forth.
2138          */
2139         rcu_read_lock();
2140
2141         if (mem_cgroup_disabled())
2142                 return NULL;
2143 again:
2144         memcg = head->mem_cgroup;
2145         if (unlikely(!memcg))
2146                 return NULL;
2147
2148         if (atomic_read(&memcg->moving_account) <= 0)
2149                 return memcg;
2150
2151         spin_lock_irqsave(&memcg->move_lock, flags);
2152         if (memcg != head->mem_cgroup) {
2153                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2154                 goto again;
2155         }
2156
2157         /*
2158          * When charge migration first begins, we can have locked and
2159          * unlocked page stat updates happening concurrently.  Track
2160          * the task who has the lock for unlock_page_memcg().
2161          */
2162         memcg->move_lock_task = current;
2163         memcg->move_lock_flags = flags;
2164
2165         return memcg;
2166 }
2167 EXPORT_SYMBOL(lock_page_memcg);
2168
2169 /**
2170  * __unlock_page_memcg - unlock and unpin a memcg
2171  * @memcg: the memcg
2172  *
2173  * Unlock and unpin a memcg returned by lock_page_memcg().
2174  */
2175 void __unlock_page_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
2176 {
2177         if (memcg && memcg->move_lock_task == current) {
2178                 unsigned long flags = memcg->move_lock_flags;
2179
2180                 memcg->move_lock_task = NULL;
2181                 memcg->move_lock_flags = 0;
2182
2183                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2184         }
2185
2186         rcu_read_unlock();
2187 }
2188
2189 /**
2190  * unlock_page_memcg - unlock a page->mem_cgroup binding
2191  * @page: the page
2192  */
2193 void unlock_page_memcg(struct page *page)
2194 {
2195         struct page *head = compound_head(page);
2196
2197         __unlock_page_memcg(head->mem_cgroup);
2198 }
2199 EXPORT_SYMBOL(unlock_page_memcg);
2200
2201 struct memcg_stock_pcp {
2202         struct mem_cgroup *cached; /* this never be root cgroup */
2203         unsigned int nr_pages;
2204
2205 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2206         struct obj_cgroup *cached_objcg;
2207         unsigned int nr_bytes;
2208 #endif
2209
2210         struct work_struct work;
2211         unsigned long flags;
2212 #define FLUSHING_CACHED_CHARGE  0
2213 };
2214 static DEFINE_PER_CPU(struct memcg_stock_pcp, memcg_stock);
2215 static DEFINE_MUTEX(percpu_charge_mutex);
2216
2217 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2218 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock);
2219 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2220                                      struct mem_cgroup *root_memcg);
2221
2222 #else
2223 static inline void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2224 {
2225 }
2226 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2227                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
2228 {
2229         return false;
2230 }
2231 #endif
2232
2233 /**
2234  * consume_stock: Try to consume stocked charge on this cpu.
2235  * @memcg: memcg to consume from.
2236  * @nr_pages: how many pages to charge.
2237  *
2238  * The charges will only happen if @memcg matches the current cpu's memcg
2239  * stock, and at least @nr_pages are available in that stock.  Failure to
2240  * service an allocation will refill the stock.
2241  *
2242  * returns true if successful, false otherwise.
2243  */
2244 static bool consume_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2245 {
2246         struct memcg_stock_pcp *stock;
2247         unsigned long flags;
2248         bool ret = false;
2249
2250         if (nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2251                 return ret;
2252
2253         local_irq_save(flags);
2254
2255         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2256         if (memcg == stock->cached && stock->nr_pages >= nr_pages) {
2257                 stock->nr_pages -= nr_pages;
2258                 ret = true;
2259         }
2260
2261         local_irq_restore(flags);
2262
2263         return ret;
2264 }
2265
2266 /*
2267  * Returns stocks cached in percpu and reset cached information.
2268  */
2269 static void drain_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2270 {
2271         struct mem_cgroup *old = stock->cached;
2272
2273         if (!old)
2274                 return;
2275
2276         if (stock->nr_pages) {
2277                 page_counter_uncharge(&old->memory, stock->nr_pages);
2278                 if (do_memsw_account())
2279                         page_counter_uncharge(&old->memsw, stock->nr_pages);
2280                 stock->nr_pages = 0;
2281         }
2282
2283         css_put(&old->css);
2284         stock->cached = NULL;
2285 }
2286
2287 static void drain_local_stock(struct work_struct *dummy)
2288 {
2289         struct memcg_stock_pcp *stock;
2290         unsigned long flags;
2291
2292         /*
2293          * The only protection from memory hotplug vs. drain_stock races is
2294          * that we always operate on local CPU stock here with IRQ disabled
2295          */
2296         local_irq_save(flags);
2297
2298         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2299         drain_obj_stock(stock);
2300         drain_stock(stock);
2301         clear_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags);
2302
2303         local_irq_restore(flags);
2304 }
2305
2306 /*
2307  * Cache charges(val) to local per_cpu area.
2308  * This will be consumed by consume_stock() function, later.
2309  */
2310 static void refill_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2311 {
2312         struct memcg_stock_pcp *stock;
2313         unsigned long flags;
2314
2315         local_irq_save(flags);
2316
2317         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2318         if (stock->cached != memcg) { /* reset if necessary */
2319                 drain_stock(stock);
2320                 css_get(&memcg->css);
2321                 stock->cached = memcg;
2322         }
2323         stock->nr_pages += nr_pages;
2324
2325         if (stock->nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2326                 drain_stock(stock);
2327
2328         local_irq_restore(flags);
2329 }
2330
2331 /*
2332  * Drains all per-CPU charge caches for given root_memcg resp. subtree
2333  * of the hierarchy under it.
2334  */
2335 static void drain_all_stock(struct mem_cgroup *root_memcg)
2336 {
2337         int cpu, curcpu;
2338
2339         /* If someone's already draining, avoid adding running more workers. */
2340         if (!mutex_trylock(&percpu_charge_mutex))
2341                 return;
2342         /*
2343          * Notify other cpus that system-wide "drain" is running
2344          * We do not care about races with the cpu hotplug because cpu down
2345          * as well as workers from this path always operate on the local
2346          * per-cpu data. CPU up doesn't touch memcg_stock at all.
2347          */
2348         curcpu = get_cpu();
2349         for_each_online_cpu(cpu) {
2350                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2351                 struct mem_cgroup *memcg;
2352                 bool flush = false;
2353
2354                 rcu_read_lock();
2355                 memcg = stock->cached;
2356                 if (memcg && stock->nr_pages &&
2357                     mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
2358                         flush = true;
2359                 if (obj_stock_flush_required(stock, root_memcg))
2360                         flush = true;
2361                 rcu_read_unlock();
2362
2363                 if (flush &&
2364                     !test_and_set_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags)) {
2365                         if (cpu == curcpu)
2366                                 drain_local_stock(&stock->work);
2367                         else
2368                                 schedule_work_on(cpu, &stock->work);
2369                 }
2370         }
2371         put_cpu();
2372         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2373 }
2374
2375 static int memcg_hotplug_cpu_dead(unsigned int cpu)
2376 {
2377         struct memcg_stock_pcp *stock;
2378         struct mem_cgroup *memcg, *mi;
2379
2380         stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2381         drain_stock(stock);
2382
2383         for_each_mem_cgroup(memcg) {
2384                 int i;
2385
2386                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++) {
2387                         int nid;
2388                         long x;
2389
2390                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->stat[i], 0);
2391                         if (x)
2392                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2393                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmstats[i]);
2394
2395                         if (i >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
2396                                 continue;
2397
2398                         for_each_node(nid) {
2399                                 struct mem_cgroup_per_node *pn;
2400
2401                                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
2402                                 x = this_cpu_xchg(pn->lruvec_stat_cpu->count[i], 0);
2403                                 if (x)
2404                                         do {
2405                                                 atomic_long_add(x, &pn->lruvec_stat[i]);
2406                                         } while ((pn = parent_nodeinfo(pn, nid)));
2407                         }
2408                 }
2409
2410                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++) {
2411                         long x;
2412
2413                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->events[i], 0);
2414                         if (x)
2415                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2416                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmevents[i]);
2417                 }
2418         }
2419
2420         return 0;
2421 }
2422
2423 static unsigned long reclaim_high(struct mem_cgroup *memcg,
2424                                   unsigned int nr_pages,
2425                                   gfp_t gfp_mask)
2426 {
2427         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2428
2429         do {
2430                 unsigned long pflags;
2431
2432                 if (page_counter_read(&memcg->memory) <=
2433                     READ_ONCE(memcg->memory.high))
2434                         continue;
2435
2436                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_HIGH);
2437
2438                 psi_memstall_enter(&pflags);
2439                 nr_reclaimed += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages,
2440                                                              gfp_mask, true);
2441                 psi_memstall_leave(&pflags);
2442         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2443                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2444
2445         return nr_reclaimed;
2446 }
2447
2448 static void high_work_func(struct work_struct *work)
2449 {
2450         struct mem_cgroup *memcg;
2451
2452         memcg = container_of(work, struct mem_cgroup, high_work);
2453         reclaim_high(memcg, MEMCG_CHARGE_BATCH, GFP_KERNEL);
2454 }
2455
2456 /*
2457  * Clamp the maximum sleep time per allocation batch to 2 seconds. This is
2458  * enough to still cause a significant slowdown in most cases, while still
2459  * allowing diagnostics and tracing to proceed without becoming stuck.
2460  */
2461 #define MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES (2UL*HZ)
2462
2463 /*
2464  * When calculating the delay, we use these either side of the exponentiation to
2465  * maintain precision and scale to a reasonable number of jiffies (see the table
2466  * below.
2467  *
2468  * - MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT: Extra precision bits while translating the
2469  *   overage ratio to a delay.
2470  * - MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT: The number of bits to scale down the
2471  *   proposed penalty in order to reduce to a reasonable number of jiffies, and
2472  *   to produce a reasonable delay curve.
2473  *
2474  * MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT just happens to be a number that produces a
2475  * reasonable delay curve compared to precision-adjusted overage, not
2476  * penalising heavily at first, but still making sure that growth beyond the
2477  * limit penalises misbehaviour cgroups by slowing them down exponentially. For
2478  * example, with a high of 100 megabytes:
2479  *
2480  *  +-------+------------------------+
2481  *  | usage | time to allocate in ms |
2482  *  +-------+------------------------+
2483  *  | 100M  |                      0 |
2484  *  | 101M  |                      6 |
2485  *  | 102M  |                     25 |
2486  *  | 103M  |                     57 |
2487  *  | 104M  |                    102 |
2488  *  | 105M  |                    159 |
2489  *  | 106M  |                    230 |
2490  *  | 107M  |                    313 |
2491  *  | 108M  |                    409 |
2492  *  | 109M  |                    518 |
2493  *  | 110M  |                    639 |
2494  *  | 111M  |                    774 |
2495  *  | 112M  |                    921 |
2496  *  | 113M  |                   1081 |
2497  *  | 114M  |                   1254 |
2498  *  | 115M  |                   1439 |
2499  *  | 116M  |                   1638 |
2500  *  | 117M  |                   1849 |
2501  *  | 118M  |                   2000 |
2502  *  | 119M  |                   2000 |
2503  *  | 120M  |                   2000 |
2504  *  +-------+------------------------+
2505  */
2506  #define MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT 20
2507  #define MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT 14
2508
2509 static u64 calculate_overage(unsigned long usage, unsigned long high)
2510 {
2511         u64 overage;
2512
2513         if (usage <= high)
2514                 return 0;
2515
2516         /*
2517          * Prevent division by 0 in overage calculation by acting as if
2518          * it was a threshold of 1 page
2519          */
2520         high = max(high, 1UL);
2521
2522         overage = usage - high;
2523         overage <<= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2524         return div64_u64(overage, high);
2525 }
2526
2527 static u64 mem_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2528 {
2529         u64 overage, max_overage = 0;
2530
2531         do {
2532                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->memory),
2533                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
2534                 max_overage = max(overage, max_overage);
2535         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2536                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2537
2538         return max_overage;
2539 }
2540
2541 static u64 swap_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2542 {
2543         u64 overage, max_overage = 0;
2544
2545         do {
2546                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->swap),
2547                                             READ_ONCE(memcg->swap.high));
2548                 if (overage)
2549                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_HIGH);
2550                 max_overage = max(overage, max_overage);
2551         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2552                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2553
2554         return max_overage;
2555 }
2556
2557 /*
2558  * Get the number of jiffies that we should penalise a mischievous cgroup which
2559  * is exceeding its memory.high by checking both it and its ancestors.
2560  */
2561 static unsigned long calculate_high_delay(struct mem_cgroup *memcg,
2562                                           unsigned int nr_pages,
2563                                           u64 max_overage)
2564 {
2565         unsigned long penalty_jiffies;
2566
2567         if (!max_overage)
2568                 return 0;
2569
2570         /*
2571          * We use overage compared to memory.high to calculate the number of
2572          * jiffies to sleep (penalty_jiffies). Ideally this value should be
2573          * fairly lenient on small overages, and increasingly harsh when the
2574          * memcg in question makes it clear that it has no intention of stopping
2575          * its crazy behaviour, so we exponentially increase the delay based on
2576          * overage amount.
2577          */
2578         penalty_jiffies = max_overage * max_overage * HZ;
2579         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2580         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT;
2581
2582         /*
2583          * Factor in the task's own contribution to the overage, such that four
2584          * N-sized allocations are throttled approximately the same as one
2585          * 4N-sized allocation.
2586          *
2587          * MEMCG_CHARGE_BATCH pages is nominal, so work out how much smaller or
2588          * larger the current charge patch is than that.
2589          */
2590         return penalty_jiffies * nr_pages / MEMCG_CHARGE_BATCH;
2591 }
2592
2593 /*
2594  * Scheduled by try_charge() to be executed from the userland return path
2595  * and reclaims memory over the high limit.
2596  */
2597 void mem_cgroup_handle_over_high(void)
2598 {
2599         unsigned long penalty_jiffies;
2600         unsigned long pflags;
2601         unsigned long nr_reclaimed;
2602         unsigned int nr_pages = current->memcg_nr_pages_over_high;
2603         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2604         struct mem_cgroup *memcg;
2605         bool in_retry = false;
2606
2607         if (likely(!nr_pages))
2608                 return;
2609
2610         memcg = get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
2611         current->memcg_nr_pages_over_high = 0;
2612
2613 retry_reclaim:
2614         /*
2615          * The allocating task should reclaim at least the batch size, but for
2616          * subsequent retries we only want to do what's necessary to prevent oom
2617          * or breaching resource isolation.
2618          *
2619          * This is distinct from memory.max or page allocator behaviour because
2620          * memory.high is currently batched, whereas memory.max and the page
2621          * allocator run every time an allocation is made.
2622          */
2623         nr_reclaimed = reclaim_high(memcg,
2624                                     in_retry ? SWAP_CLUSTER_MAX : nr_pages,
2625                                     GFP_KERNEL);
2626
2627         /*
2628          * memory.high is breached and reclaim is unable to keep up. Throttle
2629          * allocators proactively to slow down excessive growth.
2630          */
2631         penalty_jiffies = calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2632                                                mem_find_max_overage(memcg));
2633
2634         penalty_jiffies += calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2635                                                 swap_find_max_overage(memcg));
2636
2637         /*
2638          * Clamp the max delay per usermode return so as to still keep the
2639          * application moving forwards and also permit diagnostics, albeit
2640          * extremely slowly.
2641          */
2642         penalty_jiffies = min(penalty_jiffies, MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES);
2643
2644         /*
2645          * Don't sleep if the amount of jiffies this memcg owes us is so low
2646          * that it's not even worth doing, in an attempt to be nice to those who
2647          * go only a small amount over their memory.high value and maybe haven't
2648          * been aggressively reclaimed enough yet.
2649          */
2650         if (penalty_jiffies <= HZ / 100)
2651                 goto out;
2652
2653         /*
2654          * If reclaim is making forward progress but we're still over
2655          * memory.high, we want to encourage that rather than doing allocator
2656          * throttling.
2657          */
2658         if (nr_reclaimed || nr_retries--) {
2659                 in_retry = true;
2660                 goto retry_reclaim;
2661         }
2662
2663         /*
2664          * If we exit early, we're guaranteed to die (since
2665          * schedule_timeout_killable sets TASK_KILLABLE). This means we don't
2666          * need to account for any ill-begotten jiffies to pay them off later.
2667          */
2668         psi_memstall_enter(&pflags);
2669         schedule_timeout_killable(penalty_jiffies);
2670         psi_memstall_leave(&pflags);
2671
2672 out:
2673         css_put(&memcg->css);
2674 }
2675
2676 static int try_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2677                       unsigned int nr_pages)
2678 {
2679         unsigned int batch = max(MEMCG_CHARGE_BATCH, nr_pages);
2680         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2681         struct mem_cgroup *mem_over_limit;
2682         struct page_counter *counter;
2683         enum oom_status oom_status;
2684         unsigned long nr_reclaimed;
2685         bool may_swap = true;
2686         bool drained = false;
2687         unsigned long pflags;
2688
2689         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2690                 return 0;
2691 retry:
2692         if (consume_stock(memcg, nr_pages))
2693                 return 0;
2694
2695         if (!do_memsw_account() ||
2696             page_counter_try_charge(&memcg->memsw, batch, &counter)) {
2697                 if (page_counter_try_charge(&memcg->memory, batch, &counter))
2698                         goto done_restock;
2699                 if (do_memsw_account())
2700                         page_counter_uncharge(&memcg->memsw, batch);
2701                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memory);
2702         } else {
2703                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memsw);
2704                 may_swap = false;
2705         }
2706
2707         if (batch > nr_pages) {
2708                 batch = nr_pages;
2709                 goto retry;
2710         }
2711
2712         /*
2713          * Memcg doesn't have a dedicated reserve for atomic
2714          * allocations. But like the global atomic pool, we need to
2715          * put the burden of reclaim on regular allocation requests
2716          * and let these go through as privileged allocations.
2717          */
2718         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC)
2719                 goto force;
2720
2721         /*
2722          * Unlike in global OOM situations, memcg is not in a physical
2723          * memory shortage.  Allow dying and OOM-killed tasks to
2724          * bypass the last charges so that they can exit quickly and
2725          * free their memory.
2726          */
2727         if (unlikely(should_force_charge()))
2728                 goto force;
2729
2730         /*
2731          * Prevent unbounded recursion when reclaim operations need to
2732          * allocate memory. This might exceed the limits temporarily,
2733          * but we prefer facilitating memory reclaim and getting back
2734          * under the limit over triggering OOM kills in these cases.
2735          */
2736         if (unlikely(current->flags & PF_MEMALLOC))
2737                 goto force;
2738
2739         if (unlikely(task_in_memcg_oom(current)))
2740                 goto nomem;
2741
2742         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2743                 goto nomem;
2744
2745         memcg_memory_event(mem_over_limit, MEMCG_MAX);
2746
2747         psi_memstall_enter(&pflags);
2748         nr_reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem_over_limit, nr_pages,
2749                                                     gfp_mask, may_swap);
2750         psi_memstall_leave(&pflags);
2751
2752         if (mem_cgroup_margin(mem_over_limit) >= nr_pages)
2753                 goto retry;
2754
2755         if (!drained) {
2756                 drain_all_stock(mem_over_limit);
2757                 drained = true;
2758                 goto retry;
2759         }
2760
2761         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2762                 goto nomem;
2763         /*
2764          * Even though the limit is exceeded at this point, reclaim
2765          * may have been able to free some pages.  Retry the charge
2766          * before killing the task.
2767          *
2768          * Only for regular pages, though: huge pages are rather
2769          * unlikely to succeed so close to the limit, and we fall back
2770          * to regular pages anyway in case of failure.
2771          */
2772         if (nr_reclaimed && nr_pages <= (1 << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER))
2773                 goto retry;
2774         /*
2775          * At task move, charge accounts can be doubly counted. So, it's
2776          * better to wait until the end of task_move if something is going on.
2777          */
2778         if (mem_cgroup_wait_acct_move(mem_over_limit))
2779                 goto retry;
2780
2781         if (nr_retries--)
2782                 goto retry;
2783
2784         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
2785                 goto nomem;
2786
2787         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2788                 goto force;
2789
2790         if (fatal_signal_pending(current))
2791                 goto force;
2792
2793         /*
2794          * keep retrying as long as the memcg oom killer is able to make
2795          * a forward progress or bypass the charge if the oom killer
2796          * couldn't make any progress.
2797          */
2798         oom_status = mem_cgroup_oom(mem_over_limit, gfp_mask,
2799                        get_order(nr_pages * PAGE_SIZE));
2800         switch (oom_status) {
2801         case OOM_SUCCESS:
2802                 nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2803                 goto retry;
2804         case OOM_FAILED:
2805                 goto force;
2806         default:
2807                 goto nomem;
2808         }
2809 nomem:
2810         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2811                 return -ENOMEM;
2812 force:
2813         /*
2814          * The allocation either can't fail or will lead to more memory
2815          * being freed very soon.  Allow memory usage go over the limit
2816          * temporarily by force charging it.
2817          */
2818         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
2819         if (do_memsw_account())
2820                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
2821
2822         return 0;
2823
2824 done_restock:
2825         if (batch > nr_pages)
2826                 refill_stock(memcg, batch - nr_pages);
2827
2828         /*
2829          * If the hierarchy is above the normal consumption range, schedule
2830          * reclaim on returning to userland.  We can perform reclaim here
2831          * if __GFP_RECLAIM but let's always punt for simplicity and so that
2832          * GFP_KERNEL can consistently be used during reclaim.  @memcg is
2833          * not recorded as it most likely matches current's and won't
2834          * change in the meantime.  As high limit is checked again before
2835          * reclaim, the cost of mismatch is negligible.
2836          */
2837         do {
2838                 bool mem_high, swap_high;
2839
2840                 mem_high = page_counter_read(&memcg->memory) >
2841                         READ_ONCE(memcg->memory.high);
2842                 swap_high = page_counter_read(&memcg->swap) >
2843                         READ_ONCE(memcg->swap.high);
2844
2845                 /* Don't bother a random interrupted task */
2846                 if (in_interrupt()) {
2847                         if (mem_high) {
2848                                 schedule_work(&memcg->high_work);
2849                                 break;
2850                         }
2851                         continue;
2852                 }
2853
2854                 if (mem_high || swap_high) {
2855                         /*
2856                          * The allocating tasks in this cgroup will need to do
2857                          * reclaim or be throttled to prevent further growth
2858                          * of the memory or swap footprints.
2859                          *
2860                          * Target some best-effort fairness between the tasks,
2861                          * and distribute reclaim work and delay penalties
2862                          * based on how much each task is actually allocating.
2863                          */
2864                         current->memcg_nr_pages_over_high += batch;
2865                         set_notify_resume(current);
2866                         break;
2867                 }
2868         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
2869
2870         return 0;
2871 }
2872
2873 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) || defined(CONFIG_MMU)
2874 static void cancel_charge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2875 {
2876         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2877                 return;
2878
2879         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
2880         if (do_memsw_account())
2881                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
2882 }
2883 #endif
2884
2885 static void commit_charge(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
2886 {
2887         VM_BUG_ON_PAGE(page->mem_cgroup, page);
2888         /*
2889          * Any of the following ensures page->mem_cgroup stability:
2890          *
2891          * - the page lock
2892          * - LRU isolation
2893          * - lock_page_memcg()
2894          * - exclusive reference
2895          */
2896         page->mem_cgroup = memcg;
2897 }
2898
2899 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2900 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
2901                                  gfp_t gfp)
2902 {
2903         unsigned int objects = objs_per_slab_page(s, page);
2904         void *vec;
2905
2906         vec = kcalloc_node(objects, sizeof(struct obj_cgroup *), gfp,
2907                            page_to_nid(page));
2908         if (!vec)
2909                 return -ENOMEM;
2910
2911         if (cmpxchg(&page->obj_cgroups, NULL,
2912                     (struct obj_cgroup **) ((unsigned long)vec | 0x1UL)))
2913                 kfree(vec);
2914         else
2915                 kmemleak_not_leak(vec);
2916
2917         return 0;
2918 }
2919
2920 /*
2921  * Returns a pointer to the memory cgroup to which the kernel object is charged.
2922  *
2923  * The caller must ensure the memcg lifetime, e.g. by taking rcu_read_lock(),
2924  * cgroup_mutex, etc.
2925  */
2926 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_obj(void *p)
2927 {
2928         struct page *page;
2929
2930         if (mem_cgroup_disabled())
2931                 return NULL;
2932
2933         page = virt_to_head_page(p);
2934
2935         /*
2936          * If page->mem_cgroup is set, it's either a simple mem_cgroup pointer
2937          * or a pointer to obj_cgroup vector. In the latter case the lowest
2938          * bit of the pointer is set.
2939          * The page->mem_cgroup pointer can be asynchronously changed
2940          * from NULL to (obj_cgroup_vec | 0x1UL), but can't be changed
2941          * from a valid memcg pointer to objcg vector or back.
2942          */
2943         if (!page->mem_cgroup)
2944                 return NULL;
2945
2946         /*
2947          * Slab objects are accounted individually, not per-page.
2948          * Memcg membership data for each individual object is saved in
2949          * the page->obj_cgroups.
2950          */
2951         if (page_has_obj_cgroups(page)) {
2952                 struct obj_cgroup *objcg;
2953                 unsigned int off;
2954
2955                 off = obj_to_index(page->slab_cache, page, p);
2956                 objcg = page_obj_cgroups(page)[off];
2957                 if (objcg)
2958                         return obj_cgroup_memcg(objcg);
2959
2960                 return NULL;
2961         }
2962
2963         /* All other pages use page->mem_cgroup */
2964         return page->mem_cgroup;
2965 }
2966
2967 __always_inline struct obj_cgroup *get_obj_cgroup_from_current(void)
2968 {
2969         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
2970         struct mem_cgroup *memcg;
2971
2972         if (memcg_kmem_bypass())
2973                 return NULL;
2974
2975         rcu_read_lock();
2976         if (unlikely(active_memcg()))
2977                 memcg = active_memcg();
2978         else
2979                 memcg = mem_cgroup_from_task(current);
2980
2981         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2982                 objcg = rcu_dereference(memcg->objcg);
2983                 if (objcg && obj_cgroup_tryget(objcg))
2984                         break;
2985         }
2986         rcu_read_unlock();
2987
2988         return objcg;
2989 }
2990
2991 static int memcg_alloc_cache_id(void)
2992 {
2993         int id, size;
2994         int err;
2995
2996         id = ida_simple_get(&memcg_cache_ida,
2997                             0, MEMCG_CACHES_MAX_SIZE, GFP_KERNEL);
2998         if (id < 0)
2999                 return id;
3000
3001         if (id < memcg_nr_cache_ids)
3002                 return id;
3003
3004         /*
3005          * There's no space for the new id in memcg_caches arrays,
3006          * so we have to grow them.
3007          */
3008         down_write(&memcg_cache_ids_sem);
3009
3010         size = 2 * (id + 1);
3011         if (size < MEMCG_CACHES_MIN_SIZE)
3012                 size = MEMCG_CACHES_MIN_SIZE;
3013         else if (size > MEMCG_CACHES_MAX_SIZE)
3014                 size = MEMCG_CACHES_MAX_SIZE;
3015
3016         err = memcg_update_all_list_lrus(size);
3017         if (!err)
3018                 memcg_nr_cache_ids = size;
3019
3020         up_write(&memcg_cache_ids_sem);
3021
3022         if (err) {
3023                 ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3024                 return err;
3025         }
3026         return id;
3027 }
3028
3029 static void memcg_free_cache_id(int id)
3030 {
3031         ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3032 }
3033
3034 /**
3035  * __memcg_kmem_charge: charge a number of kernel pages to a memcg
3036  * @memcg: memory cgroup to charge
3037  * @gfp: reclaim mode
3038  * @nr_pages: number of pages to charge
3039  *
3040  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3041  */
3042 int __memcg_kmem_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp,
3043                         unsigned int nr_pages)
3044 {
3045         struct page_counter *counter;
3046         int ret;
3047
3048         ret = try_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3049         if (ret)
3050                 return ret;
3051
3052         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) &&
3053             !page_counter_try_charge(&memcg->kmem, nr_pages, &counter)) {
3054
3055                 /*
3056                  * Enforce __GFP_NOFAIL allocation because callers are not
3057                  * prepared to see failures and likely do not have any failure
3058                  * handling code.
3059                  */
3060                 if (gfp & __GFP_NOFAIL) {
3061                         page_counter_charge(&memcg->kmem, nr_pages);
3062                         return 0;
3063                 }
3064                 cancel_charge(memcg, nr_pages);
3065                 return -ENOMEM;
3066         }
3067         return 0;
3068 }
3069
3070 /**
3071  * __memcg_kmem_uncharge: uncharge a number of kernel pages from a memcg
3072  * @memcg: memcg to uncharge
3073  * @nr_pages: number of pages to uncharge
3074  */
3075 void __memcg_kmem_uncharge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
3076 {
3077         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
3078                 page_counter_uncharge(&memcg->kmem, nr_pages);
3079
3080         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
3081         if (do_memsw_account())
3082                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
3083 }
3084
3085 /**
3086  * __memcg_kmem_charge_page: charge a kmem page to the current memory cgroup
3087  * @page: page to charge
3088  * @gfp: reclaim mode
3089  * @order: allocation order
3090  *
3091  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3092  */
3093 int __memcg_kmem_charge_page(struct page *page, gfp_t gfp, int order)
3094 {
3095         struct mem_cgroup *memcg;
3096         int ret = 0;
3097
3098         memcg = get_mem_cgroup_from_current();
3099         if (memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3100                 ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, 1 << order);
3101                 if (!ret) {
3102                         page->mem_cgroup = memcg;
3103                         __SetPageKmemcg(page);
3104                         return 0;
3105                 }
3106                 css_put(&memcg->css);
3107         }
3108         return ret;
3109 }
3110
3111 /**
3112  * __memcg_kmem_uncharge_page: uncharge a kmem page
3113  * @page: page to uncharge
3114  * @order: allocation order
3115  */
3116 void __memcg_kmem_uncharge_page(struct page *page, int order)
3117 {
3118         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
3119         unsigned int nr_pages = 1 << order;
3120
3121         if (!memcg)
3122                 return;
3123
3124         VM_BUG_ON_PAGE(mem_cgroup_is_root(memcg), page);
3125         __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
3126         page->mem_cgroup = NULL;
3127         css_put(&memcg->css);
3128
3129         /* slab pages do not have PageKmemcg flag set */
3130         if (PageKmemcg(page))
3131                 __ClearPageKmemcg(page);
3132 }
3133
3134 static bool consume_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3135 {
3136         struct memcg_stock_pcp *stock;
3137         unsigned long flags;
3138         bool ret = false;
3139
3140         local_irq_save(flags);
3141
3142         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3143         if (objcg == stock->cached_objcg && stock->nr_bytes >= nr_bytes) {
3144                 stock->nr_bytes -= nr_bytes;
3145                 ret = true;
3146         }
3147
3148         local_irq_restore(flags);
3149
3150         return ret;
3151 }
3152
3153 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
3154 {
3155         struct obj_cgroup *old = stock->cached_objcg;
3156
3157         if (!old)
3158                 return;
3159
3160         if (stock->nr_bytes) {
3161                 unsigned int nr_pages = stock->nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
3162                 unsigned int nr_bytes = stock->nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1);
3163
3164                 if (nr_pages) {
3165                         rcu_read_lock();
3166                         __memcg_kmem_uncharge(obj_cgroup_memcg(old), nr_pages);
3167                         rcu_read_unlock();
3168                 }
3169
3170                 /*
3171                  * The leftover is flushed to the centralized per-memcg value.
3172                  * On the next attempt to refill obj stock it will be moved
3173                  * to a per-cpu stock (probably, on an other CPU), see
3174                  * refill_obj_stock().
3175                  *
3176                  * How often it's flushed is a trade-off between the memory
3177                  * limit enforcement accuracy and potential CPU contention,
3178                  * so it might be changed in the future.
3179                  */
3180                 atomic_add(nr_bytes, &old->nr_charged_bytes);
3181                 stock->nr_bytes = 0;
3182         }
3183
3184         obj_cgroup_put(old);
3185         stock->cached_objcg = NULL;
3186 }
3187
3188 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
3189                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
3190 {
3191         struct mem_cgroup *memcg;
3192
3193         if (stock->cached_objcg) {
3194                 memcg = obj_cgroup_memcg(stock->cached_objcg);
3195                 if (memcg && mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
3196                         return true;
3197         }
3198
3199         return false;
3200 }
3201
3202 static void refill_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3203 {
3204         struct memcg_stock_pcp *stock;
3205         unsigned long flags;
3206
3207         local_irq_save(flags);
3208
3209         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3210         if (stock->cached_objcg != objcg) { /* reset if necessary */
3211                 drain_obj_stock(stock);
3212                 obj_cgroup_get(objcg);
3213                 stock->cached_objcg = objcg;
3214                 stock->nr_bytes = atomic_xchg(&objcg->nr_charged_bytes, 0);
3215         }
3216         stock->nr_bytes += nr_bytes;
3217
3218         if (stock->nr_bytes > PAGE_SIZE)
3219                 drain_obj_stock(stock);
3220
3221         local_irq_restore(flags);
3222 }
3223
3224 int obj_cgroup_charge(struct obj_cgroup *objcg, gfp_t gfp, size_t size)
3225 {
3226         struct mem_cgroup *memcg;
3227         unsigned int nr_pages, nr_bytes;
3228         int ret;
3229
3230         if (consume_obj_stock(objcg, size))
3231                 return 0;
3232
3233         /*
3234          * In theory, memcg->nr_charged_bytes can have enough
3235          * pre-charged bytes to satisfy the allocation. However,
3236          * flushing memcg->nr_charged_bytes requires two atomic
3237          * operations, and memcg->nr_charged_bytes can't be big,
3238          * so it's better to ignore it and try grab some new pages.
3239          * memcg->nr_charged_bytes will be flushed in
3240          * refill_obj_stock(), called from this function or
3241          * independently later.
3242          */
3243         rcu_read_lock();
3244         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
3245         css_get(&memcg->css);
3246         rcu_read_unlock();
3247
3248         nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3249         nr_bytes = size & (PAGE_SIZE - 1);
3250
3251         if (nr_bytes)
3252                 nr_pages += 1;
3253
3254         ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3255         if (!ret && nr_bytes)
3256                 refill_obj_stock(objcg, PAGE_SIZE - nr_bytes);
3257
3258         css_put(&memcg->css);
3259         return ret;
3260 }
3261
3262 void obj_cgroup_uncharge(struct obj_cgroup *objcg, size_t size)
3263 {
3264         refill_obj_stock(objcg, size);
3265 }
3266
3267 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3268
3269 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3270
3271 /*
3272  * Because tail pages are not marked as "used", set it. We're under
3273  * pgdat->lru_lock and migration entries setup in all page mappings.
3274  */
3275 void mem_cgroup_split_huge_fixup(struct page *head)
3276 {
3277         struct mem_cgroup *memcg = head->mem_cgroup;
3278         int i;
3279
3280         if (mem_cgroup_disabled())
3281                 return;
3282
3283         for (i = 1; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
3284                 css_get(&memcg->css);
3285                 head[i].mem_cgroup = memcg;
3286         }
3287 }
3288 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
3289
3290 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3291 /**
3292  * mem_cgroup_move_swap_account - move swap charge and swap_cgroup's record.
3293  * @entry: swap entry to be moved
3294  * @from:  mem_cgroup which the entry is moved from
3295  * @to:  mem_cgroup which the entry is moved to
3296  *
3297  * It succeeds only when the swap_cgroup's record for this entry is the same
3298  * as the mem_cgroup's id of @from.
3299  *
3300  * Returns 0 on success, -EINVAL on failure.
3301  *
3302  * The caller must have charged to @to, IOW, called page_counter_charge() about
3303  * both res and memsw, and called css_get().
3304  */
3305 static int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3306                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3307 {
3308         unsigned short old_id, new_id;
3309
3310         old_id = mem_cgroup_id(from);
3311         new_id = mem_cgroup_id(to);
3312
3313         if (swap_cgroup_cmpxchg(entry, old_id, new_id) == old_id) {
3314                 mod_memcg_state(from, MEMCG_SWAP, -1);
3315                 mod_memcg_state(to, MEMCG_SWAP, 1);
3316                 return 0;
3317         }
3318         return -EINVAL;
3319 }
3320 #else
3321 static inline int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3322                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3323 {
3324         return -EINVAL;
3325 }
3326 #endif
3327
3328 static DEFINE_MUTEX(memcg_max_mutex);
3329
3330 static int mem_cgroup_resize_max(struct mem_cgroup *memcg,
3331                                  unsigned long max, bool memsw)
3332 {
3333         bool enlarge = false;
3334         bool drained = false;
3335         int ret;
3336         bool limits_invariant;
3337         struct page_counter *counter = memsw ? &memcg->memsw : &memcg->memory;
3338
3339         do {
3340                 if (signal_pending(current)) {
3341                         ret = -EINTR;
3342                         break;
3343                 }
3344
3345                 mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3346                 /*
3347                  * Make sure that the new limit (memsw or memory limit) doesn't
3348                  * break our basic invariant rule memory.max <= memsw.max.
3349                  */
3350                 limits_invariant = memsw ? max >= READ_ONCE(memcg->memory.max) :
3351                                            max <= memcg->memsw.max;
3352                 if (!limits_invariant) {
3353                         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3354                         ret = -EINVAL;
3355                         break;
3356                 }
3357                 if (max > counter->max)
3358                         enlarge = true;
3359                 ret = page_counter_set_max(counter, max);
3360                 mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3361
3362                 if (!ret)
3363                         break;
3364
3365                 if (!drained) {
3366                         drain_all_stock(memcg);
3367                         drained = true;
3368                         continue;
3369                 }
3370
3371                 if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3372                                         GFP_KERNEL, !memsw)) {
3373                         ret = -EBUSY;
3374                         break;
3375                 }
3376         } while (true);
3377
3378         if (!ret && enlarge)
3379                 memcg_oom_recover(memcg);
3380
3381         return ret;
3382 }
3383
3384 unsigned long mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pg_data_t *pgdat, int order,
3385                                             gfp_t gfp_mask,
3386                                             unsigned long *total_scanned)
3387 {
3388         unsigned long nr_reclaimed = 0;
3389         struct mem_cgroup_per_node *mz, *next_mz = NULL;
3390         unsigned long reclaimed;
3391         int loop = 0;
3392         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
3393         unsigned long excess;
3394         unsigned long nr_scanned;
3395
3396         if (order > 0)
3397                 return 0;
3398
3399         mctz = soft_limit_tree_node(pgdat->node_id);
3400
3401         /*
3402          * Do not even bother to check the largest node if the root
3403          * is empty. Do it lockless to prevent lock bouncing. Races
3404          * are acceptable as soft limit is best effort anyway.
3405          */
3406         if (!mctz || RB_EMPTY_ROOT(&mctz->rb_root))
3407                 return 0;
3408
3409         /*
3410          * This loop can run a while, specially if mem_cgroup's continuously
3411          * keep exceeding their soft limit and putting the system under
3412          * pressure
3413          */
3414         do {
3415                 if (next_mz)
3416                         mz = next_mz;
3417                 else
3418                         mz = mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3419                 if (!mz)
3420                         break;
3421
3422                 nr_scanned = 0;
3423                 reclaimed = mem_cgroup_soft_reclaim(mz->memcg, pgdat,
3424                                                     gfp_mask, &nr_scanned);
3425                 nr_reclaimed += reclaimed;
3426                 *total_scanned += nr_scanned;
3427                 spin_lock_irq(&mctz->lock);
3428                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
3429
3430                 /*
3431                  * If we failed to reclaim anything from this memory cgroup
3432                  * it is time to move on to the next cgroup
3433                  */
3434                 next_mz = NULL;
3435                 if (!reclaimed)
3436                         next_mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3437
3438                 excess = soft_limit_excess(mz->memcg);
3439                 /*
3440                  * One school of thought says that we should not add
3441                  * back the node to the tree if reclaim returns 0.
3442                  * But our reclaim could return 0, simply because due
3443                  * to priority we are exposing a smaller subset of
3444                  * memory to reclaim from. Consider this as a longer
3445                  * term TODO.
3446                  */
3447                 /* If excess == 0, no tree ops */
3448                 __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
3449                 spin_unlock_irq(&mctz->lock);
3450                 css_put(&mz->memcg->css);
3451                 loop++;
3452                 /*
3453                  * Could not reclaim anything and there are no more
3454                  * mem cgroups to try or we seem to be looping without
3455                  * reclaiming anything.
3456                  */
3457                 if (!nr_reclaimed &&
3458                         (next_mz == NULL ||
3459                         loop > MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS))
3460                         break;
3461         } while (!nr_reclaimed);
3462         if (next_mz)
3463                 css_put(&next_mz->memcg->css);
3464         return nr_reclaimed;
3465 }
3466
3467 /*
3468  * Test whether @memcg has children, dead or alive.  Note that this
3469  * function doesn't care whether @memcg has use_hierarchy enabled and
3470  * returns %true if there are child csses according to the cgroup
3471  * hierarchy.  Testing use_hierarchy is the caller's responsibility.
3472  */
3473 static inline bool memcg_has_children(struct mem_cgroup *memcg)
3474 {
3475         bool ret;
3476
3477         rcu_read_lock();
3478         ret = css_next_child(NULL, &memcg->css);
3479         rcu_read_unlock();
3480         return ret;
3481 }
3482
3483 /*
3484  * Reclaims as many pages from the given memcg as possible.
3485  *
3486  * Caller is responsible for holding css reference for memcg.
3487  */
3488 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *memcg)
3489 {
3490         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
3491
3492         /* we call try-to-free pages for make this cgroup empty */
3493         lru_add_drain_all();
3494
3495         drain_all_stock(memcg);
3496
3497         /* try to free all pages in this cgroup */
3498         while (nr_retries && page_counter_read(&memcg->memory)) {
3499                 int progress;
3500
3501                 if (signal_pending(current))
3502                         return -EINTR;
3503
3504                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3505                                                         GFP_KERNEL, true);
3506                 if (!progress) {
3507                         nr_retries--;
3508                         /* maybe some writeback is necessary */
3509                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3510                 }
3511
3512         }
3513
3514         return 0;
3515 }
3516
3517 static ssize_t mem_cgroup_force_empty_write(struct kernfs_open_file *of,
3518                                             char *buf, size_t nbytes,
3519                                             loff_t off)
3520 {
3521         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3522
3523         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
3524                 return -EINVAL;
3525         return mem_cgroup_force_empty(memcg) ?: nbytes;
3526 }
3527
3528 static u64 mem_cgroup_hierarchy_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3529                                      struct cftype *cft)
3530 {
3531         return mem_cgroup_from_css(css)->use_hierarchy;
3532 }
3533
3534 static int mem_cgroup_hierarchy_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3535                                       struct cftype *cft, u64 val)
3536 {
3537         int retval = 0;
3538         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3539         struct mem_cgroup *parent_memcg = mem_cgroup_from_css(memcg->css.parent);
3540
3541         if (memcg->use_hierarchy == val)
3542                 return 0;
3543
3544         /*
3545          * If parent's use_hierarchy is set, we can't make any modifications
3546          * in the child subtrees. If it is unset, then the change can
3547          * occur, provided the current cgroup has no children.
3548          *
3549          * For the root cgroup, parent_mem is NULL, we allow value to be
3550          * set if there are no children.
3551          */
3552         if ((!parent_memcg || !parent_memcg->use_hierarchy) &&
3553                                 (val == 1 || val == 0)) {
3554                 if (!memcg_has_children(memcg))
3555                         memcg->use_hierarchy = val;
3556                 else
3557                         retval = -EBUSY;
3558         } else
3559                 retval = -EINVAL;
3560
3561         return retval;
3562 }
3563
3564 static unsigned long mem_cgroup_usage(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
3565 {
3566         unsigned long val;
3567
3568         if (mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3569                 val = memcg_page_state(memcg, NR_FILE_PAGES) +
3570                         memcg_page_state(memcg, NR_ANON_MAPPED);
3571                 if (swap)
3572                         val += memcg_page_state(memcg, MEMCG_SWAP);
3573         } else {
3574                 if (!swap)
3575                         val = page_counter_read(&memcg->memory);
3576                 else
3577                         val = page_counter_read(&memcg->memsw);
3578         }
3579         return val;
3580 }
3581
3582 enum {
3583         RES_USAGE,
3584         RES_LIMIT,
3585         RES_MAX_USAGE,
3586         RES_FAILCNT,
3587         RES_SOFT_LIMIT,
3588 };
3589
3590 static u64 mem_cgroup_read_u64(struct cgroup_subsys_state *css,
3591                                struct cftype *cft)
3592 {
3593         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3594         struct page_counter *counter;
3595
3596         switch (MEMFILE_TYPE(cft->private)) {
3597         case _MEM:
3598                 counter = &memcg->memory;
3599                 break;
3600         case _MEMSWAP:
3601                 counter = &memcg->memsw;
3602                 break;
3603         case _KMEM:
3604                 counter = &memcg->kmem;
3605                 break;
3606         case _TCP:
3607                 counter = &memcg->tcpmem;
3608                 break;
3609         default:
3610                 BUG();
3611         }
3612
3613         switch (MEMFILE_ATTR(cft->private)) {
3614         case RES_USAGE:
3615                 if (counter == &memcg->memory)
3616                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, false) * PAGE_SIZE;
3617                 if (counter == &memcg->memsw)
3618                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, true) * PAGE_SIZE;
3619                 return (u64)page_counter_read(counter) * PAGE_SIZE;
3620         case RES_LIMIT:
3621                 return (u64)counter->max * PAGE_SIZE;
3622         case RES_MAX_USAGE:
3623                 return (u64)counter->watermark * PAGE_SIZE;
3624         case RES_FAILCNT:
3625                 return counter->failcnt;
3626         case RES_SOFT_LIMIT:
3627                 return (u64)memcg->soft_limit * PAGE_SIZE;
3628         default:
3629                 BUG();
3630         }
3631 }
3632
3633 static void memcg_flush_percpu_vmstats(struct mem_cgroup *memcg)
3634 {
3635         unsigned long stat[MEMCG_NR_STAT] = {0};
3636         struct mem_cgroup *mi;
3637         int node, cpu, i;
3638
3639         for_each_online_cpu(cpu)
3640                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3641                         stat[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->stat[i], cpu);
3642
3643         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3644                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3645                         atomic_long_add(stat[i], &mi->vmstats[i]);
3646
3647         for_each_node(node) {
3648                 struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
3649                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
3650
3651                 for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3652                         stat[i] = 0;
3653
3654                 for_each_online_cpu(cpu)
3655                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3656                                 stat[i] += per_cpu(
3657                                         pn->lruvec_stat_cpu->count[i], cpu);
3658
3659                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, node))
3660                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3661                                 atomic_long_add(stat[i], &pi->lruvec_stat[i]);
3662         }
3663 }
3664
3665 static void memcg_flush_percpu_vmevents(struct mem_cgroup *memcg)
3666 {
3667         unsigned long events[NR_VM_EVENT_ITEMS];
3668         struct mem_cgroup *mi;
3669         int cpu, i;
3670
3671         for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3672                 events[i] = 0;
3673
3674         for_each_online_cpu(cpu)
3675                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3676                         events[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->events[i],
3677                                              cpu);
3678
3679         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3680                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3681                         atomic_long_add(events[i], &mi->vmevents[i]);
3682 }
3683
3684 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
3685 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3686 {
3687         struct obj_cgroup *objcg;
3688         int memcg_id;
3689
3690         if (cgroup_memory_nokmem)
3691                 return 0;
3692
3693         BUG_ON(memcg->kmemcg_id >= 0);
3694         BUG_ON(memcg->kmem_state);
3695
3696         memcg_id = memcg_alloc_cache_id();
3697         if (memcg_id < 0)
3698                 return memcg_id;
3699
3700         objcg = obj_cgroup_alloc();
3701         if (!objcg) {
3702                 memcg_free_cache_id(memcg_id);
3703                 return -ENOMEM;
3704         }
3705         objcg->memcg = memcg;
3706         rcu_assign_pointer(memcg->objcg, objcg);
3707
3708         static_branch_enable(&memcg_kmem_enabled_key);
3709
3710         /*
3711          * A memory cgroup is considered kmem-online as soon as it gets
3712          * kmemcg_id. Setting the id after enabling static branching will
3713          * guarantee no one starts accounting before all call sites are
3714          * patched.
3715          */
3716         memcg->kmemcg_id = memcg_id;
3717         memcg->kmem_state = KMEM_ONLINE;
3718
3719         return 0;
3720 }
3721
3722 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3723 {
3724         struct cgroup_subsys_state *css;
3725         struct mem_cgroup *parent, *child;
3726         int kmemcg_id;
3727
3728         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
3729                 return;
3730
3731         memcg->kmem_state = KMEM_ALLOCATED;
3732
3733         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
3734         if (!parent)
3735                 parent = root_mem_cgroup;
3736
3737         memcg_reparent_objcgs(memcg, parent);
3738
3739         kmemcg_id = memcg->kmemcg_id;
3740         BUG_ON(kmemcg_id < 0);
3741
3742         /*
3743          * Change kmemcg_id of this cgroup and all its descendants to the
3744          * parent's id, and then move all entries from this cgroup's list_lrus
3745          * to ones of the parent. After we have finished, all list_lrus
3746          * corresponding to this cgroup are guaranteed to remain empty. The
3747          * ordering is imposed by list_lru_node->lock taken by
3748          * memcg_drain_all_list_lrus().
3749          */
3750         rcu_read_lock(); /* can be called from css_free w/o cgroup_mutex */
3751         css_for_each_descendant_pre(css, &memcg->css) {
3752                 child = mem_cgroup_from_css(css);
3753                 BUG_ON(child->kmemcg_id != kmemcg_id);
3754                 child->kmemcg_id = parent->kmemcg_id;
3755                 if (!memcg->use_hierarchy)
3756                         break;
3757         }
3758         rcu_read_unlock();
3759
3760         memcg_drain_all_list_lrus(kmemcg_id, parent);
3761
3762         memcg_free_cache_id(kmemcg_id);
3763 }
3764
3765 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3766 {
3767         /* css_alloc() failed, offlining didn't happen */
3768         if (unlikely(memcg->kmem_state == KMEM_ONLINE))
3769                 memcg_offline_kmem(memcg);
3770 }
3771 #else
3772 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3773 {
3774         return 0;
3775 }
3776 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3777 {
3778 }
3779 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3780 {
3781 }
3782 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3783
3784 static int memcg_update_kmem_max(struct mem_cgroup *memcg,
3785                                  unsigned long max)
3786 {
3787         int ret;
3788
3789         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3790         ret = page_counter_set_max(&memcg->kmem, max);
3791         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3792         return ret;
3793 }
3794
3795 static int memcg_update_tcp_max(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long max)
3796 {
3797         int ret;
3798
3799         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3800
3801         ret = page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, max);
3802         if (ret)
3803                 goto out;
3804
3805         if (!memcg->tcpmem_active) {
3806                 /*
3807                  * The active flag needs to be written after the static_key
3808                  * update. This is what guarantees that the socket activation
3809                  * function is the last one to run. See mem_cgroup_sk_alloc()
3810                  * for details, and note that we don't mark any socket as
3811                  * belonging to this memcg until that flag is up.
3812                  *
3813                  * We need to do this, because static_keys will span multiple
3814                  * sites, but we can't control their order. If we mark a socket
3815                  * as accounted, but the accounting functions are not patched in
3816                  * yet, we'll lose accounting.
3817                  *
3818                  * We never race with the readers in mem_cgroup_sk_alloc(),
3819                  * because when this value change, the code to process it is not
3820                  * patched in yet.
3821                  */
3822                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
3823                 memcg->tcpmem_active = true;
3824         }
3825 out:
3826         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3827         return ret;
3828 }
3829
3830 /*
3831  * The user of this function is...
3832  * RES_LIMIT.
3833  */
3834 static ssize_t mem_cgroup_write(struct kernfs_open_file *of,
3835                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
3836 {
3837         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3838         unsigned long nr_pages;
3839         int ret;
3840
3841         buf = strstrip(buf);
3842         ret = page_counter_memparse(buf, "-1", &nr_pages);
3843         if (ret)
3844                 return ret;
3845
3846         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3847         case RES_LIMIT:
3848                 if (mem_cgroup_is_root(memcg)) { /* Can't set limit on root */
3849                         ret = -EINVAL;
3850                         break;
3851                 }
3852                 switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3853                 case _MEM:
3854                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, false);
3855                         break;
3856                 case _MEMSWAP:
3857                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, true);
3858                         break;
3859                 case _KMEM:
3860                         pr_warn_once("kmem.limit_in_bytes is deprecated and will be removed. "
3861                                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3862                                      "depend on this functionality.\n");
3863                         ret = memcg_update_kmem_max(memcg, nr_pages);
3864                         break;
3865                 case _TCP:
3866                         ret = memcg_update_tcp_max(memcg, nr_pages);
3867                         break;
3868                 }
3869                 break;
3870         case RES_SOFT_LIMIT:
3871                 memcg->soft_limit = nr_pages;
3872                 ret = 0;
3873                 break;
3874         }
3875         return ret ?: nbytes;
3876 }
3877
3878 static ssize_t mem_cgroup_reset(struct kernfs_open_file *of, char *buf,
3879                                 size_t nbytes, loff_t off)
3880 {
3881         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3882         struct page_counter *counter;
3883
3884         switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3885         case _MEM:
3886                 counter = &memcg->memory;
3887                 break;
3888         case _MEMSWAP:
3889                 counter = &memcg->memsw;
3890                 break;
3891         case _KMEM:
3892                 counter = &memcg->kmem;
3893                 break;
3894         case _TCP:
3895                 counter = &memcg->tcpmem;
3896                 break;
3897         default:
3898                 BUG();
3899         }
3900
3901         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3902         case RES_MAX_USAGE:
3903                 page_counter_reset_watermark(counter);
3904                 break;
3905         case RES_FAILCNT:
3906                 counter->failcnt = 0;
3907                 break;
3908         default:
3909                 BUG();
3910         }
3911
3912         return nbytes;
3913 }
3914
3915 static u64 mem_cgroup_move_charge_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3916                                         struct cftype *cft)
3917 {
3918         return mem_cgroup_from_css(css)->move_charge_at_immigrate;
3919 }
3920
3921 #ifdef CONFIG_MMU
3922 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3923                                         struct cftype *cft, u64 val)
3924 {
3925         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3926
3927         if (val & ~MOVE_MASK)
3928                 return -EINVAL;
3929
3930         /*
3931          * No kind of locking is needed in here, because ->can_attach() will
3932          * check this value once in the beginning of the process, and then carry
3933          * on with stale data. This means that changes to this value will only
3934          * affect task migrations starting after the change.
3935          */
3936         memcg->move_charge_at_immigrate = val;
3937         return 0;
3938 }
3939 #else
3940 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3941                                         struct cftype *cft, u64 val)
3942 {
3943         return -ENOSYS;
3944 }
3945 #endif
3946
3947 #ifdef CONFIG_NUMA
3948
3949 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
3950 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
3951 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
3952
3953 static unsigned long mem_cgroup_node_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3954                                 int nid, unsigned int lru_mask, bool tree)
3955 {
3956         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
3957         unsigned long nr = 0;
3958         enum lru_list lru;
3959
3960         VM_BUG_ON((unsigned)nid >= nr_node_ids);
3961
3962         for_each_lru(lru) {
3963                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3964                         continue;
3965                 if (tree)
3966                         nr += lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3967                 else
3968                         nr += lruvec_page_state_local(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3969         }
3970         return nr;
3971 }
3972
3973 static unsigned long mem_cgroup_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3974                                              unsigned int lru_mask,
3975                                              bool tree)
3976 {
3977         unsigned long nr = 0;
3978         enum lru_list lru;
3979
3980         for_each_lru(lru) {
3981                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3982                         continue;
3983                 if (tree)
3984                         nr += memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3985                 else
3986                         nr += memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3987         }
3988         return nr;
3989 }
3990
3991 static int memcg_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
3992 {
3993         struct numa_stat {
3994                 const char *name;
3995                 unsigned int lru_mask;
3996         };
3997
3998         static const struct numa_stat stats[] = {
3999                 { "total", LRU_ALL },
4000                 { "file", LRU_ALL_FILE },
4001                 { "anon", LRU_ALL_ANON },
4002                 { "unevictable", BIT(LRU_UNEVICTABLE) },
4003         };
4004         const struct numa_stat *stat;
4005         int nid;
4006         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4007
4008         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4009                 seq_printf(m, "%s=%lu", stat->name,
4010                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4011                                                    false));
4012                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4013                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4014                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4015                                                         stat->lru_mask, false));
4016                 seq_putc(m, '\n');
4017         }
4018
4019         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4020
4021                 seq_printf(m, "hierarchical_%s=%lu", stat->name,
4022                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4023                                                    true));
4024                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4025                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4026                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4027                                                         stat->lru_mask, true));
4028                 seq_putc(m, '\n');
4029         }
4030
4031         return 0;
4032 }
4033 #endif /* CONFIG_NUMA */
4034
4035 static const unsigned int memcg1_stats[] = {
4036         NR_FILE_PAGES,
4037         NR_ANON_MAPPED,
4038 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4039         NR_ANON_THPS,
4040 #endif
4041         NR_SHMEM,
4042         NR_FILE_MAPPED,
4043         NR_FILE_DIRTY,
4044         NR_WRITEBACK,
4045         MEMCG_SWAP,
4046 };
4047
4048 static const char *const memcg1_stat_names[] = {
4049         "cache",
4050         "rss",
4051 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4052         "rss_huge",
4053 #endif
4054         "shmem",
4055         "mapped_file",
4056         "dirty",
4057         "writeback",
4058         "swap",
4059 };
4060
4061 /* Universal VM events cgroup1 shows, original sort order */
4062 static const unsigned int memcg1_events[] = {
4063         PGPGIN,
4064         PGPGOUT,
4065         PGFAULT,
4066         PGMAJFAULT,
4067 };
4068
4069 static int memcg_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
4070 {
4071         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4072         unsigned long memory, memsw;
4073         struct mem_cgroup *mi;
4074         unsigned int i;
4075
4076         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(memcg1_stat_names) != ARRAY_SIZE(memcg1_stats));
4077
4078         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4079                 unsigned long nr;
4080
4081                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4082                         continue;
4083                 nr = memcg_page_state_local(memcg, memcg1_stats[i]);
4084 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4085                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4086                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4087 #endif
4088                 seq_printf(m, "%s %lu\n", memcg1_stat_names[i], nr * PAGE_SIZE);
4089         }
4090
4091         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4092                 seq_printf(m, "%s %lu\n", vm_event_name(memcg1_events[i]),
4093                            memcg_events_local(memcg, memcg1_events[i]));
4094
4095         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4096                 seq_printf(m, "%s %lu\n", lru_list_name(i),
4097                            memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4098                            PAGE_SIZE);
4099
4100         /* Hierarchical information */
4101         memory = memsw = PAGE_COUNTER_MAX;
4102         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi)) {
4103                 memory = min(memory, READ_ONCE(mi->memory.max));
4104                 memsw = min(memsw, READ_ONCE(mi->memsw.max));
4105         }
4106         seq_printf(m, "hierarchical_memory_limit %llu\n",
4107                    (u64)memory * PAGE_SIZE);
4108         if (do_memsw_account())
4109                 seq_printf(m, "hierarchical_memsw_limit %llu\n",
4110                            (u64)memsw * PAGE_SIZE);
4111
4112         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4113                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4114                         continue;
4115                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", memcg1_stat_names[i],
4116                            (u64)memcg_page_state(memcg, memcg1_stats[i]) *
4117                            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 && parent->use_hierarchy) {
5343                 memcg->use_hierarchy = true;
5344                 page_counter_init(&memcg->memory, &parent->memory);
5345                 page_counter_init(&memcg->swap, &parent->swap);
5346                 page_counter_init(&memcg->kmem, &parent->kmem);
5347                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &parent->tcpmem);
5348         } else {
5349                 page_counter_init(&memcg->memory, NULL);
5350                 page_counter_init(&memcg->swap, NULL);
5351                 page_counter_init(&memcg->kmem, NULL);
5352                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, NULL);
5353                 /*
5354                  * Deeper hierachy with use_hierarchy == false doesn't make
5355                  * much sense so let cgroup subsystem know about this
5356                  * unfortunate state in our controller.
5357                  */
5358                 if (parent != root_mem_cgroup)
5359                         memory_cgrp_subsys.broken_hierarchy = true;
5360         }
5361
5362         /* The following stuff does not apply to the root */
5363         if (!parent) {
5364                 root_mem_cgroup = memcg;
5365                 return &memcg->css;
5366         }
5367
5368         error = memcg_online_kmem(memcg);
5369         if (error)
5370                 goto fail;
5371
5372         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5373                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
5374
5375         return &memcg->css;
5376 fail:
5377         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5378         mem_cgroup_free(memcg);
5379         return ERR_PTR(error);
5380 }
5381
5382 static int mem_cgroup_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
5383 {
5384         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5385
5386         /*
5387          * A memcg must be visible for memcg_expand_shrinker_maps()
5388          * by the time the maps are allocated. So, we allocate maps
5389          * here, when for_each_mem_cgroup() can't skip it.
5390          */
5391         if (memcg_alloc_shrinker_maps(memcg)) {
5392                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5393                 return -ENOMEM;
5394         }
5395
5396         /* Online state pins memcg ID, memcg ID pins CSS */
5397         refcount_set(&memcg->id.ref, 1);
5398         css_get(css);
5399         return 0;
5400 }
5401
5402 static void mem_cgroup_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
5403 {
5404         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5405         struct mem_cgroup_event *event, *tmp;
5406
5407         /*
5408          * Unregister events and notify userspace.
5409          * Notify userspace about cgroup removing only after rmdir of cgroup
5410          * directory to avoid race between userspace and kernelspace.
5411          */
5412         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
5413         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &memcg->event_list, list) {
5414                 list_del_init(&event->list);
5415                 schedule_work(&event->remove);
5416         }
5417         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
5418
5419         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5420         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5421
5422         memcg_offline_kmem(memcg);
5423         wb_memcg_offline(memcg);
5424
5425         drain_all_stock(memcg);
5426
5427         mem_cgroup_id_put(memcg);
5428 }
5429
5430 static void mem_cgroup_css_released(struct cgroup_subsys_state *css)
5431 {
5432         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5433
5434         invalidate_reclaim_iterators(memcg);
5435 }
5436
5437 static void mem_cgroup_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
5438 {
5439         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5440         int __maybe_unused i;
5441
5442 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5443         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5444                 wb_wait_for_completion(&memcg->cgwb_frn[i].done);
5445 #endif
5446         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5447                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5448
5449         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && memcg->tcpmem_active)
5450                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5451
5452         vmpressure_cleanup(&memcg->vmpressure);
5453         cancel_work_sync(&memcg->high_work);
5454         mem_cgroup_remove_from_trees(memcg);
5455         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
5456         memcg_free_kmem(memcg);
5457         mem_cgroup_free(memcg);
5458 }
5459
5460 /**
5461  * mem_cgroup_css_reset - reset the states of a mem_cgroup
5462  * @css: the target css
5463  *
5464  * Reset the states of the mem_cgroup associated with @css.  This is
5465  * invoked when the userland requests disabling on the default hierarchy
5466  * but the memcg is pinned through dependency.  The memcg should stop
5467  * applying policies and should revert to the vanilla state as it may be
5468  * made visible again.
5469  *
5470  * The current implementation only resets the essential configurations.
5471  * This needs to be expanded to cover all the visible parts.
5472  */
5473 static void mem_cgroup_css_reset(struct cgroup_subsys_state *css)
5474 {
5475         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5476
5477         page_counter_set_max(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5478         page_counter_set_max(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5479         page_counter_set_max(&memcg->kmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5480         page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5481         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5482         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5483         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5484         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5485         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5486         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
5487 }
5488
5489 #ifdef CONFIG_MMU
5490 /* Handlers for move charge at task migration. */
5491 static int mem_cgroup_do_precharge(unsigned long count)
5492 {
5493         int ret;
5494
5495         /* Try a single bulk charge without reclaim first, kswapd may wake */
5496         ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, count);
5497         if (!ret) {
5498                 mc.precharge += count;
5499                 return ret;
5500         }
5501
5502         /* Try charges one by one with reclaim, but do not retry */
5503         while (count--) {
5504                 ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY, 1);
5505                 if (ret)
5506                         return ret;
5507                 mc.precharge++;
5508                 cond_resched();
5509         }
5510         return 0;
5511 }
5512
5513 union mc_target {
5514         struct page     *page;
5515         swp_entry_t     ent;
5516 };
5517
5518 enum mc_target_type {
5519         MC_TARGET_NONE = 0,
5520         MC_TARGET_PAGE,
5521         MC_TARGET_SWAP,
5522         MC_TARGET_DEVICE,
5523 };
5524
5525 static struct page *mc_handle_present_pte(struct vm_area_struct *vma,
5526                                                 unsigned long addr, pte_t ptent)
5527 {
5528         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
5529
5530         if (!page || !page_mapped(page))
5531                 return NULL;
5532         if (PageAnon(page)) {
5533                 if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5534                         return NULL;
5535         } else {
5536                 if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5537                         return NULL;
5538         }
5539         if (!get_page_unless_zero(page))
5540                 return NULL;
5541
5542         return page;
5543 }
5544
5545 #if defined(CONFIG_SWAP) || defined(CONFIG_DEVICE_PRIVATE)
5546 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5547                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5548 {
5549         struct page *page = NULL;
5550         swp_entry_t ent = pte_to_swp_entry(ptent);
5551
5552         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5553                 return NULL;
5554
5555         /*
5556          * Handle MEMORY_DEVICE_PRIVATE which are ZONE_DEVICE page belonging to
5557          * a device and because they are not accessible by CPU they are store
5558          * as special swap entry in the CPU page table.
5559          */
5560         if (is_device_private_entry(ent)) {
5561                 page = device_private_entry_to_page(ent);
5562                 /*
5563                  * MEMORY_DEVICE_PRIVATE means ZONE_DEVICE page and which have
5564                  * a refcount of 1 when free (unlike normal page)
5565                  */
5566                 if (!page_ref_add_unless(page, 1, 1))
5567                         return NULL;
5568                 return page;
5569         }
5570
5571         if (non_swap_entry(ent))
5572                 return NULL;
5573
5574         /*
5575          * Because lookup_swap_cache() updates some statistics counter,
5576          * we call find_get_page() with swapper_space directly.
5577          */
5578         page = find_get_page(swap_address_space(ent), swp_offset(ent));
5579         entry->val = ent.val;
5580
5581         return page;
5582 }
5583 #else
5584 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5585                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5586 {
5587         return NULL;
5588 }
5589 #endif
5590
5591 static struct page *mc_handle_file_pte(struct vm_area_struct *vma,
5592                         unsigned long addr, pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5593 {
5594         if (!vma->vm_file) /* anonymous vma */
5595                 return NULL;
5596         if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5597                 return NULL;
5598
5599         /* page is moved even if it's not RSS of this task(page-faulted). */
5600         /* shmem/tmpfs may report page out on swap: account for that too. */
5601         return find_get_incore_page(vma->vm_file->f_mapping,
5602                         linear_page_index(vma, addr));
5603 }
5604
5605 /**
5606  * mem_cgroup_move_account - move account of the page
5607  * @page: the page
5608  * @compound: charge the page as compound or small page
5609  * @from: mem_cgroup which the page is moved from.
5610  * @to: mem_cgroup which the page is moved to. @from != @to.
5611  *
5612  * The caller must make sure the page is not on LRU (isolate_page() is useful.)
5613  *
5614  * This function doesn't do "charge" to new cgroup and doesn't do "uncharge"
5615  * from old cgroup.
5616  */
5617 static int mem_cgroup_move_account(struct page *page,
5618                                    bool compound,
5619                                    struct mem_cgroup *from,
5620                                    struct mem_cgroup *to)
5621 {
5622         struct lruvec *from_vec, *to_vec;
5623         struct pglist_data *pgdat;
5624         unsigned int nr_pages = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
5625         int ret;
5626
5627         VM_BUG_ON(from == to);
5628         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
5629         VM_BUG_ON(compound && !PageTransHuge(page));
5630
5631         /*
5632          * Prevent mem_cgroup_migrate() from looking at
5633          * page->mem_cgroup of its source page while we change it.
5634          */
5635         ret = -EBUSY;
5636         if (!trylock_page(page))
5637                 goto out;
5638
5639         ret = -EINVAL;
5640         if (page->mem_cgroup != from)
5641                 goto out_unlock;
5642
5643         pgdat = page_pgdat(page);
5644         from_vec = mem_cgroup_lruvec(from, pgdat);
5645         to_vec = mem_cgroup_lruvec(to, pgdat);
5646
5647         lock_page_memcg(page);
5648
5649         if (PageAnon(page)) {
5650                 if (page_mapped(page)) {
5651                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_MAPPED, -nr_pages);
5652                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_MAPPED, nr_pages);
5653                         if (PageTransHuge(page)) {
5654                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_THPS,
5655                                                    -nr_pages);
5656                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_THPS,
5657                                                    nr_pages);
5658                         }
5659
5660                 }
5661         } else {
5662                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_PAGES, -nr_pages);
5663                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_PAGES, nr_pages);
5664
5665                 if (PageSwapBacked(page)) {
5666                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_SHMEM, -nr_pages);
5667                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_SHMEM, nr_pages);
5668                 }
5669
5670                 if (page_mapped(page)) {
5671                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_MAPPED, -nr_pages);
5672                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_MAPPED, nr_pages);
5673                 }
5674
5675                 if (PageDirty(page)) {
5676                         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
5677
5678                         if (mapping_can_writeback(mapping)) {
5679                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_DIRTY,
5680                                                    -nr_pages);
5681                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_DIRTY,
5682                                                    nr_pages);
5683                         }
5684                 }
5685         }
5686
5687         if (PageWriteback(page)) {
5688                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_WRITEBACK, -nr_pages);
5689                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_WRITEBACK, nr_pages);
5690         }
5691
5692         /*
5693          * All state has been migrated, let's switch to the new memcg.
5694          *
5695          * It is safe to change page->mem_cgroup here because the page
5696          * is referenced, charged, isolated, and locked: we can't race
5697          * with (un)charging, migration, LRU putback, or anything else
5698          * that would rely on a stable page->mem_cgroup.
5699          *
5700          * Note that lock_page_memcg is a memcg lock, not a page lock,
5701          * to save space. As soon as we switch page->mem_cgroup to a
5702          * new memcg that isn't locked, the above state can change
5703          * concurrently again. Make sure we're truly done with it.
5704          */
5705         smp_mb();
5706
5707         css_get(&to->css);
5708         css_put(&from->css);
5709
5710         page->mem_cgroup = to;
5711
5712         __unlock_page_memcg(from);
5713
5714         ret = 0;
5715
5716         local_irq_disable();
5717         mem_cgroup_charge_statistics(to, page, nr_pages);
5718         memcg_check_events(to, page);
5719         mem_cgroup_charge_statistics(from, page, -nr_pages);
5720         memcg_check_events(from, page);
5721         local_irq_enable();
5722 out_unlock:
5723         unlock_page(page);
5724 out:
5725         return ret;
5726 }
5727
5728 /**
5729  * get_mctgt_type - get target type of moving charge
5730  * @vma: the vma the pte to be checked belongs
5731  * @addr: the address corresponding to the pte to be checked
5732  * @ptent: the pte to be checked
5733  * @target: the pointer the target page or swap ent will be stored(can be NULL)
5734  *
5735  * Returns
5736  *   0(MC_TARGET_NONE): if the pte is not a target for move charge.
5737  *   1(MC_TARGET_PAGE): if the page corresponding to this pte is a target for
5738  *     move charge. if @target is not NULL, the page is stored in target->page
5739  *     with extra refcnt got(Callers should handle it).
5740  *   2(MC_TARGET_SWAP): if the swap entry corresponding to this pte is a
5741  *     target for charge migration. if @target is not NULL, the entry is stored
5742  *     in target->ent.
5743  *   3(MC_TARGET_DEVICE): like MC_TARGET_PAGE  but page is MEMORY_DEVICE_PRIVATE
5744  *     (so ZONE_DEVICE page and thus not on the lru).
5745  *     For now we such page is charge like a regular page would be as for all
5746  *     intent and purposes it is just special memory taking the place of a
5747  *     regular page.
5748  *
5749  *     See Documentations/vm/hmm.txt and include/linux/hmm.h
5750  *
5751  * Called with pte lock held.
5752  */
5753
5754 static enum mc_target_type get_mctgt_type(struct vm_area_struct *vma,
5755                 unsigned long addr, pte_t ptent, union mc_target *target)
5756 {
5757         struct page *page = NULL;
5758         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5759         swp_entry_t ent = { .val = 0 };
5760
5761         if (pte_present(ptent))
5762                 page = mc_handle_present_pte(vma, addr, ptent);
5763         else if (is_swap_pte(ptent))
5764                 page = mc_handle_swap_pte(vma, ptent, &ent);
5765         else if (pte_none(ptent))
5766                 page = mc_handle_file_pte(vma, addr, ptent, &ent);
5767
5768         if (!page && !ent.val)
5769                 return ret;
5770         if (page) {
5771                 /*
5772                  * Do only loose check w/o serialization.
5773                  * mem_cgroup_move_account() checks the page is valid or
5774                  * not under LRU exclusion.
5775                  */
5776                 if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5777                         ret = MC_TARGET_PAGE;
5778                         if (is_device_private_page(page))
5779                                 ret = MC_TARGET_DEVICE;
5780                         if (target)
5781                                 target->page = page;
5782                 }
5783                 if (!ret || !target)
5784                         put_page(page);
5785         }
5786         /*
5787          * There is a swap entry and a page doesn't exist or isn't charged.
5788          * But we cannot move a tail-page in a THP.
5789          */
5790         if (ent.val && !ret && (!page || !PageTransCompound(page)) &&
5791             mem_cgroup_id(mc.from) == lookup_swap_cgroup_id(ent)) {
5792                 ret = MC_TARGET_SWAP;
5793                 if (target)
5794                         target->ent = ent;
5795         }
5796         return ret;
5797 }
5798
5799 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5800 /*
5801  * We don't consider PMD mapped swapping or file mapped pages because THP does
5802  * not support them for now.
5803  * Caller should make sure that pmd_trans_huge(pmd) is true.
5804  */
5805 static enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5806                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5807 {
5808         struct page *page = NULL;
5809         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5810
5811         if (unlikely(is_swap_pmd(pmd))) {
5812                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5813                                   !is_pmd_migration_entry(pmd));
5814                 return ret;
5815         }
5816         page = pmd_page(pmd);
5817         VM_BUG_ON_PAGE(!page || !PageHead(page), page);
5818         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5819                 return ret;
5820         if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5821                 ret = MC_TARGET_PAGE;
5822                 if (target) {
5823                         get_page(page);
5824                         target->page = page;
5825                 }
5826         }
5827         return ret;
5828 }
5829 #else
5830 static inline enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5831                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5832 {
5833         return MC_TARGET_NONE;
5834 }
5835 #endif
5836
5837 static int mem_cgroup_count_precharge_pte_range(pmd_t *pmd,
5838                                         unsigned long addr, unsigned long end,
5839                                         struct mm_walk *walk)
5840 {
5841         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5842         pte_t *pte;
5843         spinlock_t *ptl;
5844
5845         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
5846         if (ptl) {
5847                 /*
5848                  * Note their can not be MC_TARGET_DEVICE for now as we do not
5849                  * support transparent huge page with MEMORY_DEVICE_PRIVATE but
5850                  * this might change.
5851                  */
5852                 if (get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, NULL) == MC_TARGET_PAGE)
5853                         mc.precharge += HPAGE_PMD_NR;
5854                 spin_unlock(ptl);
5855                 return 0;
5856         }
5857
5858         if (pmd_trans_unstable(pmd))
5859                 return 0;
5860         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
5861         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE)
5862                 if (get_mctgt_type(vma, addr, *pte, NULL))
5863                         mc.precharge++; /* increment precharge temporarily */
5864         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
5865         cond_resched();
5866
5867         return 0;
5868 }
5869
5870 static const struct mm_walk_ops precharge_walk_ops = {
5871         .pmd_entry      = mem_cgroup_count_precharge_pte_range,
5872 };
5873
5874 static unsigned long mem_cgroup_count_precharge(struct mm_struct *mm)
5875 {
5876         unsigned long precharge;
5877
5878         mmap_read_lock(mm);
5879         walk_page_range(mm, 0, mm->highest_vm_end, &precharge_walk_ops, NULL);
5880         mmap_read_unlock(mm);
5881
5882         precharge = mc.precharge;
5883         mc.precharge = 0;
5884
5885         return precharge;
5886 }
5887
5888 static int mem_cgroup_precharge_mc(struct mm_struct *mm)
5889 {
5890         unsigned long precharge = mem_cgroup_count_precharge(mm);
5891
5892         VM_BUG_ON(mc.moving_task);
5893         mc.moving_task = current;
5894         return mem_cgroup_do_precharge(precharge);
5895 }
5896
5897 /* cancels all extra charges on mc.from and mc.to, and wakes up all waiters. */
5898 static void __mem_cgroup_clear_mc(void)
5899 {
5900         struct mem_cgroup *from = mc.from;
5901         struct mem_cgroup *to = mc.to;
5902
5903         /* we must uncharge all the leftover precharges from mc.to */
5904         if (mc.precharge) {
5905                 cancel_charge(mc.to, mc.precharge);
5906                 mc.precharge = 0;
5907         }
5908         /*
5909          * we didn't uncharge from mc.from at mem_cgroup_move_account(), so
5910          * we must uncharge here.
5911          */
5912         if (mc.moved_charge) {
5913                 cancel_charge(mc.from, mc.moved_charge);
5914                 mc.moved_charge = 0;
5915         }
5916         /* we must fixup refcnts and charges */
5917         if (mc.moved_swap) {
5918                 /* uncharge swap account from the old cgroup */
5919                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.from))
5920                         page_counter_uncharge(&mc.from->memsw, mc.moved_swap);
5921
5922                 mem_cgroup_id_put_many(mc.from, mc.moved_swap);
5923
5924                 /*
5925                  * we charged both to->memory and to->memsw, so we
5926                  * should uncharge to->memory.
5927                  */
5928                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.to))
5929                         page_counter_uncharge(&mc.to->memory, mc.moved_swap);
5930
5931                 mc.moved_swap = 0;
5932         }
5933         memcg_oom_recover(from);
5934         memcg_oom_recover(to);
5935         wake_up_all(&mc.waitq);
5936 }
5937
5938 static void mem_cgroup_clear_mc(void)
5939 {
5940         struct mm_struct *mm = mc.mm;
5941
5942         /*
5943          * we must clear moving_task before waking up waiters at the end of
5944          * task migration.
5945          */
5946         mc.moving_task = NULL;
5947         __mem_cgroup_clear_mc();
5948         spin_lock(&mc.lock);
5949         mc.from = NULL;
5950         mc.to = NULL;
5951         mc.mm = NULL;
5952         spin_unlock(&mc.lock);
5953
5954         mmput(mm);
5955 }
5956
5957 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
5958 {
5959         struct cgroup_subsys_state *css;
5960         struct mem_cgroup *memcg = NULL; /* unneeded init to make gcc happy */
5961         struct mem_cgroup *from;
5962         struct task_struct *leader, *p;
5963         struct mm_struct *mm;
5964         unsigned long move_flags;
5965         int ret = 0;
5966
5967         /* charge immigration isn't supported on the default hierarchy */
5968         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
5969                 return 0;
5970
5971         /*
5972          * Multi-process migrations only happen on the default hierarchy
5973          * where charge immigration is not used.  Perform charge
5974          * immigration if @tset contains a leader and whine if there are
5975          * multiple.
5976          */
5977         p = NULL;
5978         cgroup_taskset_for_each_leader(leader, css, tset) {
5979                 WARN_ON_ONCE(p);
5980                 p = leader;
5981                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5982         }
5983         if (!p)
5984                 return 0;
5985
5986         /*
5987          * We are now commited to this value whatever it is. Changes in this
5988          * tunable will only affect upcoming migrations, not the current one.
5989          * So we need to save it, and keep it going.
5990          */
5991         move_flags = READ_ONCE(memcg->move_charge_at_immigrate);
5992         if (!move_flags)
5993                 return 0;
5994
5995         from = mem_cgroup_from_task(p);
5996
5997         VM_BUG_ON(from == memcg);
5998
5999         mm = get_task_mm(p);
6000         if (!mm)
6001                 return 0;
6002         /* We move charges only when we move a owner of the mm */
6003         if (mm->owner == p) {
6004                 VM_BUG_ON(mc.from);
6005                 VM_BUG_ON(mc.to);
6006                 VM_BUG_ON(mc.precharge);
6007                 VM_BUG_ON(mc.moved_charge);
6008                 VM_BUG_ON(mc.moved_swap);
6009
6010                 spin_lock(&mc.lock);
6011                 mc.mm = mm;
6012                 mc.from = from;
6013                 mc.to = memcg;
6014                 mc.flags = move_flags;
6015                 spin_unlock(&mc.lock);
6016                 /* We set mc.moving_task later */
6017
6018                 ret = mem_cgroup_precharge_mc(mm);
6019                 if (ret)
6020                         mem_cgroup_clear_mc();
6021         } else {
6022                 mmput(mm);
6023         }
6024         return ret;
6025 }
6026
6027 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6028 {
6029         if (mc.to)
6030                 mem_cgroup_clear_mc();
6031 }
6032
6033 static int mem_cgroup_move_charge_pte_range(pmd_t *pmd,
6034                                 unsigned long addr, unsigned long end,
6035                                 struct mm_walk *walk)
6036 {
6037         int ret = 0;
6038         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
6039         pte_t *pte;
6040         spinlock_t *ptl;
6041         enum mc_target_type target_type;
6042         union mc_target target;
6043         struct page *page;
6044
6045         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
6046         if (ptl) {
6047                 if (mc.precharge < HPAGE_PMD_NR) {
6048                         spin_unlock(ptl);
6049                         return 0;
6050                 }
6051                 target_type = get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, &target);
6052                 if (target_type == MC_TARGET_PAGE) {
6053                         page = target.page;
6054                         if (!isolate_lru_page(page)) {
6055                                 if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6056                                                              mc.from, mc.to)) {
6057                                         mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6058                                         mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6059                                 }
6060                                 putback_lru_page(page);
6061                         }
6062                         put_page(page);
6063                 } else if (target_type == MC_TARGET_DEVICE) {
6064                         page = target.page;
6065                         if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6066                                                      mc.from, mc.to)) {
6067                                 mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6068                                 mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6069                         }
6070                         put_page(page);
6071                 }
6072                 spin_unlock(ptl);
6073                 return 0;
6074         }
6075
6076         if (pmd_trans_unstable(pmd))
6077                 return 0;
6078 retry:
6079         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
6080         for (; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
6081                 pte_t ptent = *(pte++);
6082                 bool device = false;
6083                 swp_entry_t ent;
6084
6085                 if (!mc.precharge)
6086                         break;
6087
6088                 switch (get_mctgt_type(vma, addr, ptent, &target)) {
6089                 case MC_TARGET_DEVICE:
6090                         device = true;
6091                         fallthrough;
6092                 case MC_TARGET_PAGE:
6093                         page = target.page;
6094                         /*
6095                          * We can have a part of the split pmd here. Moving it
6096                          * can be done but it would be too convoluted so simply
6097                          * ignore such a partial THP and keep it in original
6098                          * memcg. There should be somebody mapping the head.
6099                          */
6100                         if (PageTransCompound(page))
6101                                 goto put;
6102                         if (!device && isolate_lru_page(page))
6103                                 goto put;
6104                         if (!mem_cgroup_move_account(page, false,
6105                                                 mc.from, mc.to)) {
6106                                 mc.precharge--;
6107                                 /* we uncharge from mc.from later. */
6108                                 mc.moved_charge++;
6109                         }
6110                         if (!device)
6111                                 putback_lru_page(page);
6112 put:                    /* get_mctgt_type() gets the page */
6113                         put_page(page);
6114                         break;
6115                 case MC_TARGET_SWAP:
6116                         ent = target.ent;
6117                         if (!mem_cgroup_move_swap_account(ent, mc.from, mc.to)) {
6118                                 mc.precharge--;
6119                                 mem_cgroup_id_get_many(mc.to, 1);
6120                                 /* we fixup other refcnts and charges later. */
6121                                 mc.moved_swap++;
6122                         }
6123                         break;
6124                 default:
6125                         break;
6126                 }
6127         }
6128         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
6129         cond_resched();
6130
6131         if (addr != end) {
6132                 /*
6133                  * We have consumed all precharges we got in can_attach().
6134                  * We try charge one by one, but don't do any additional
6135                  * charges to mc.to if we have failed in charge once in attach()
6136                  * phase.
6137                  */
6138                 ret = mem_cgroup_do_precharge(1);
6139                 if (!ret)
6140                         goto retry;
6141         }
6142
6143         return ret;
6144 }
6145
6146 static const struct mm_walk_ops charge_walk_ops = {
6147         .pmd_entry      = mem_cgroup_move_charge_pte_range,
6148 };
6149
6150 static void mem_cgroup_move_charge(void)
6151 {
6152         lru_add_drain_all();
6153         /*
6154          * Signal lock_page_memcg() to take the memcg's move_lock
6155          * while we're moving its pages to another memcg. Then wait
6156          * for already started RCU-only updates to finish.
6157          */
6158         atomic_inc(&mc.from->moving_account);
6159         synchronize_rcu();
6160 retry:
6161         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mc.mm))) {
6162                 /*
6163                  * Someone who are holding the mmap_lock might be waiting in
6164                  * waitq. So we cancel all extra charges, wake up all waiters,
6165                  * and retry. Because we cancel precharges, we might not be able
6166                  * to move enough charges, but moving charge is a best-effort
6167                  * feature anyway, so it wouldn't be a big problem.
6168                  */
6169                 __mem_cgroup_clear_mc();
6170                 cond_resched();
6171                 goto retry;
6172         }
6173         /*
6174          * When we have consumed all precharges and failed in doing
6175          * additional charge, the page walk just aborts.
6176          */
6177         walk_page_range(mc.mm, 0, mc.mm->highest_vm_end, &charge_walk_ops,
6178                         NULL);
6179
6180         mmap_read_unlock(mc.mm);
6181         atomic_dec(&mc.from->moving_account);
6182 }
6183
6184 static void mem_cgroup_move_task(void)
6185 {
6186         if (mc.to) {
6187                 mem_cgroup_move_charge();
6188                 mem_cgroup_clear_mc();
6189         }
6190 }
6191 #else   /* !CONFIG_MMU */
6192 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6193 {
6194         return 0;
6195 }
6196 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6197 {
6198 }
6199 static void mem_cgroup_move_task(void)
6200 {
6201 }
6202 #endif
6203
6204 /*
6205  * Cgroup retains root cgroups across [un]mount cycles making it necessary
6206  * to verify whether we're attached to the default hierarchy on each mount
6207  * attempt.
6208  */
6209 static void mem_cgroup_bind(struct cgroup_subsys_state *root_css)
6210 {
6211         /*
6212          * use_hierarchy is forced on the default hierarchy.  cgroup core
6213          * guarantees that @root doesn't have any children, so turning it
6214          * on for the root memcg is enough.
6215          */
6216         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
6217                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = true;
6218         else
6219                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = false;
6220 }
6221
6222 static int seq_puts_memcg_tunable(struct seq_file *m, unsigned long value)
6223 {
6224         if (value == PAGE_COUNTER_MAX)
6225                 seq_puts(m, "max\n");
6226         else
6227                 seq_printf(m, "%llu\n", (u64)value * PAGE_SIZE);
6228
6229         return 0;
6230 }
6231
6232 static u64 memory_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
6233                                struct cftype *cft)
6234 {
6235         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
6236
6237         return (u64)page_counter_read(&memcg->memory) * PAGE_SIZE;
6238 }
6239
6240 static int memory_min_show(struct seq_file *m, void *v)
6241 {
6242         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6243                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.min));
6244 }
6245
6246 static ssize_t memory_min_write(struct kernfs_open_file *of,
6247                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6248 {
6249         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6250         unsigned long min;
6251         int err;
6252
6253         buf = strstrip(buf);
6254         err = page_counter_memparse(buf, "max", &min);
6255         if (err)
6256                 return err;
6257
6258         page_counter_set_min(&memcg->memory, min);
6259
6260         return nbytes;
6261 }
6262
6263 static int memory_low_show(struct seq_file *m, void *v)
6264 {
6265         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6266                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.low));
6267 }
6268
6269 static ssize_t memory_low_write(struct kernfs_open_file *of,
6270                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6271 {
6272         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6273         unsigned long low;
6274         int err;
6275
6276         buf = strstrip(buf);
6277         err = page_counter_memparse(buf, "max", &low);
6278         if (err)
6279                 return err;
6280
6281         page_counter_set_low(&memcg->memory, low);
6282
6283         return nbytes;
6284 }
6285
6286 static int memory_high_show(struct seq_file *m, void *v)
6287 {
6288         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6289                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.high));
6290 }
6291
6292 static ssize_t memory_high_write(struct kernfs_open_file *of,
6293                                  char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6294 {
6295         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6296         unsigned int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6297         bool drained = false;
6298         unsigned long high;
6299         int err;
6300
6301         buf = strstrip(buf);
6302         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
6303         if (err)
6304                 return err;
6305
6306         for (;;) {
6307                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6308                 unsigned long reclaimed;
6309
6310                 if (nr_pages <= high)
6311                         break;
6312
6313                 if (signal_pending(current))
6314                         break;
6315
6316                 if (!drained) {
6317                         drain_all_stock(memcg);
6318                         drained = true;
6319                         continue;
6320                 }
6321
6322                 reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - high,
6323                                                          GFP_KERNEL, true);
6324
6325                 if (!reclaimed && !nr_retries--)
6326                         break;
6327         }
6328
6329         page_counter_set_high(&memcg->memory, high);
6330
6331         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6332
6333         return nbytes;
6334 }
6335
6336 static int memory_max_show(struct seq_file *m, void *v)
6337 {
6338         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6339                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.max));
6340 }
6341
6342 static ssize_t memory_max_write(struct kernfs_open_file *of,
6343                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6344 {
6345         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6346         unsigned int nr_reclaims = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6347         bool drained = false;
6348         unsigned long max;
6349         int err;
6350
6351         buf = strstrip(buf);
6352         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
6353         if (err)
6354                 return err;
6355
6356         xchg(&memcg->memory.max, max);
6357
6358         for (;;) {
6359                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6360
6361                 if (nr_pages <= max)
6362                         break;
6363
6364                 if (signal_pending(current))
6365                         break;
6366
6367                 if (!drained) {
6368                         drain_all_stock(memcg);
6369                         drained = true;
6370                         continue;
6371                 }
6372
6373                 if (nr_reclaims) {
6374                         if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - max,
6375                                                           GFP_KERNEL, true))
6376                                 nr_reclaims--;
6377                         continue;
6378                 }
6379
6380                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
6381                 if (!mem_cgroup_out_of_memory(memcg, GFP_KERNEL, 0))
6382                         break;
6383         }
6384
6385         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6386         return nbytes;
6387 }
6388
6389 static void __memory_events_show(struct seq_file *m, atomic_long_t *events)
6390 {
6391         seq_printf(m, "low %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_LOW]));
6392         seq_printf(m, "high %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_HIGH]));
6393         seq_printf(m, "max %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_MAX]));
6394         seq_printf(m, "oom %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM]));
6395         seq_printf(m, "oom_kill %lu\n",
6396                    atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM_KILL]));
6397 }
6398
6399 static int memory_events_show(struct seq_file *m, void *v)
6400 {
6401         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6402
6403         __memory_events_show(m, memcg->memory_events);
6404         return 0;
6405 }
6406
6407 static int memory_events_local_show(struct seq_file *m, void *v)
6408 {
6409         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6410
6411         __memory_events_show(m, memcg->memory_events_local);
6412         return 0;
6413 }
6414
6415 static int memory_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6416 {
6417         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6418         char *buf;
6419
6420         buf = memory_stat_format(memcg);
6421         if (!buf)
6422                 return -ENOMEM;
6423         seq_puts(m, buf);
6424         kfree(buf);
6425         return 0;
6426 }
6427
6428 #ifdef CONFIG_NUMA
6429 static int memory_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6430 {
6431         int i;
6432         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6433
6434         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
6435                 int nid;
6436
6437                 if (memory_stats[i].idx >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
6438                         continue;
6439
6440                 seq_printf(m, "%s", memory_stats[i].name);
6441                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6442                         u64 size;
6443                         struct lruvec *lruvec;
6444
6445                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
6446                         size = lruvec_page_state(lruvec, memory_stats[i].idx);
6447                         size *= memory_stats[i].ratio;
6448                         seq_printf(m, " N%d=%llu", nid, size);
6449                 }
6450                 seq_putc(m, '\n');
6451         }
6452
6453         return 0;
6454 }
6455 #endif
6456
6457 static int memory_oom_group_show(struct seq_file *m, void *v)
6458 {
6459         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6460
6461         seq_printf(m, "%d\n", memcg->oom_group);
6462
6463         return 0;
6464 }
6465
6466 static ssize_t memory_oom_group_write(struct kernfs_open_file *of,
6467                                       char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6468 {
6469         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6470         int ret, oom_group;
6471
6472         buf = strstrip(buf);
6473         if (!buf)
6474                 return -EINVAL;
6475
6476         ret = kstrtoint(buf, 0, &oom_group);
6477         if (ret)
6478                 return ret;
6479
6480         if (oom_group != 0 && oom_group != 1)
6481                 return -EINVAL;
6482
6483         memcg->oom_group = oom_group;
6484
6485         return nbytes;
6486 }
6487
6488 static struct cftype memory_files[] = {
6489         {
6490                 .name = "current",
6491                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6492                 .read_u64 = memory_current_read,
6493         },
6494         {
6495                 .name = "min",
6496                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6497                 .seq_show = memory_min_show,
6498                 .write = memory_min_write,
6499         },
6500         {
6501                 .name = "low",
6502                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6503                 .seq_show = memory_low_show,
6504                 .write = memory_low_write,
6505         },
6506         {
6507                 .name = "high",
6508                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6509                 .seq_show = memory_high_show,
6510                 .write = memory_high_write,
6511         },
6512         {
6513                 .name = "max",
6514                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6515                 .seq_show = memory_max_show,
6516                 .write = memory_max_write,
6517         },
6518         {
6519                 .name = "events",
6520                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6521                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_file),
6522                 .seq_show = memory_events_show,
6523         },
6524         {
6525                 .name = "events.local",
6526                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6527                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_local_file),
6528                 .seq_show = memory_events_local_show,
6529         },
6530         {
6531                 .name = "stat",
6532                 .seq_show = memory_stat_show,
6533         },
6534 #ifdef CONFIG_NUMA
6535         {
6536                 .name = "numa_stat",
6537                 .seq_show = memory_numa_stat_show,
6538         },
6539 #endif
6540         {
6541                 .name = "oom.group",
6542                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT | CFTYPE_NS_DELEGATABLE,
6543                 .seq_show = memory_oom_group_show,
6544                 .write = memory_oom_group_write,
6545         },
6546         { }     /* terminate */
6547 };
6548
6549 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys = {
6550         .css_alloc = mem_cgroup_css_alloc,
6551         .css_online = mem_cgroup_css_online,
6552         .css_offline = mem_cgroup_css_offline,
6553         .css_released = mem_cgroup_css_released,
6554         .css_free = mem_cgroup_css_free,
6555         .css_reset = mem_cgroup_css_reset,
6556         .can_attach = mem_cgroup_can_attach,
6557         .cancel_attach = mem_cgroup_cancel_attach,
6558         .post_attach = mem_cgroup_move_task,
6559         .bind = mem_cgroup_bind,
6560         .dfl_cftypes = memory_files,
6561         .legacy_cftypes = mem_cgroup_legacy_files,
6562         .early_init = 0,
6563 };
6564
6565 /*
6566  * This function calculates an individual cgroup's effective
6567  * protection which is derived from its own memory.min/low, its
6568  * parent's and siblings' settings, as well as the actual memory
6569  * distribution in the tree.
6570  *
6571  * The following rules apply to the effective protection values:
6572  *
6573  * 1. At the first level of reclaim, effective protection is equal to
6574  *    the declared protection in memory.min and memory.low.
6575  *
6576  * 2. To enable safe delegation of the protection configuration, at
6577  *    subsequent levels the effective protection is capped to the
6578  *    parent's effective protection.
6579  *
6580  * 3. To make complex and dynamic subtrees easier to configure, the
6581  *    user is allowed to overcommit the declared protection at a given
6582  *    level. If that is the case, the parent's effective protection is
6583  *    distributed to the children in proportion to how much protection
6584  *    they have declared and how much of it they are utilizing.
6585  *
6586  *    This makes distribution proportional, but also work-conserving:
6587  *    if one cgroup claims much more protection than it uses memory,
6588  *    the unused remainder is available to its siblings.
6589  *
6590  * 4. Conversely, when the declared protection is undercommitted at a
6591  *    given level, the distribution of the larger parental protection
6592  *    budget is NOT proportional. A cgroup's protection from a sibling
6593  *    is capped to its own memory.min/low setting.
6594  *
6595  * 5. However, to allow protecting recursive subtrees from each other
6596  *    without having to declare each individual cgroup's fixed share
6597  *    of the ancestor's claim to protection, any unutilized -
6598  *    "floating" - protection from up the tree is distributed in
6599  *    proportion to each cgroup's *usage*. This makes the protection
6600  *    neutral wrt sibling cgroups and lets them compete freely over
6601  *    the shared parental protection budget, but it protects the
6602  *    subtree as a whole from neighboring subtrees.
6603  *
6604  * Note that 4. and 5. are not in conflict: 4. is about protecting
6605  * against immediate siblings whereas 5. is about protecting against
6606  * neighboring subtrees.
6607  */
6608 static unsigned long effective_protection(unsigned long usage,
6609                                           unsigned long parent_usage,
6610                                           unsigned long setting,
6611                                           unsigned long parent_effective,
6612                                           unsigned long siblings_protected)
6613 {
6614         unsigned long protected;
6615         unsigned long ep;
6616
6617         protected = min(usage, setting);
6618         /*
6619          * If all cgroups at this level combined claim and use more
6620          * protection then what the parent affords them, distribute
6621          * shares in proportion to utilization.
6622          *
6623          * We are using actual utilization rather than the statically
6624          * claimed protection in order to be work-conserving: claimed
6625          * but unused protection is available to siblings that would
6626          * otherwise get a smaller chunk than what they claimed.
6627          */
6628         if (siblings_protected > parent_effective)
6629                 return protected * parent_effective / siblings_protected;
6630
6631         /*
6632          * Ok, utilized protection of all children is within what the
6633          * parent affords them, so we know whatever this child claims
6634          * and utilizes is effectively protected.
6635          *
6636          * If there is unprotected usage beyond this value, reclaim
6637          * will apply pressure in proportion to that amount.
6638          *
6639          * If there is unutilized protection, the cgroup will be fully
6640          * shielded from reclaim, but we do return a smaller value for
6641          * protection than what the group could enjoy in theory. This
6642          * is okay. With the overcommit distribution above, effective
6643          * protection is always dependent on how memory is actually
6644          * consumed among the siblings anyway.
6645          */
6646         ep = protected;
6647
6648         /*
6649          * If the children aren't claiming (all of) the protection
6650          * afforded to them by the parent, distribute the remainder in
6651          * proportion to the (unprotected) memory of each cgroup. That
6652          * way, cgroups that aren't explicitly prioritized wrt each
6653          * other compete freely over the allowance, but they are
6654          * collectively protected from neighboring trees.
6655          *
6656          * We're using unprotected memory for the weight so that if
6657          * some cgroups DO claim explicit protection, we don't protect
6658          * the same bytes twice.
6659          *
6660          * Check both usage and parent_usage against the respective
6661          * protected values. One should imply the other, but they
6662          * aren't read atomically - make sure the division is sane.
6663          */
6664         if (!(cgrp_dfl_root.flags & CGRP_ROOT_MEMORY_RECURSIVE_PROT))
6665                 return ep;
6666         if (parent_effective > siblings_protected &&
6667             parent_usage > siblings_protected &&
6668             usage > protected) {
6669                 unsigned long unclaimed;
6670
6671                 unclaimed = parent_effective - siblings_protected;
6672                 unclaimed *= usage - protected;
6673                 unclaimed /= parent_usage - siblings_protected;
6674
6675                 ep += unclaimed;
6676         }
6677
6678         return ep;
6679 }
6680
6681 /**
6682  * mem_cgroup_protected - check if memory consumption is in the normal range
6683  * @root: the top ancestor of the sub-tree being checked
6684  * @memcg: the memory cgroup to check
6685  *
6686  * WARNING: This function is not stateless! It can only be used as part
6687  *          of a top-down tree iteration, not for isolated queries.
6688  */
6689 void mem_cgroup_calculate_protection(struct mem_cgroup *root,
6690                                      struct mem_cgroup *memcg)
6691 {
6692         unsigned long usage, parent_usage;
6693         struct mem_cgroup *parent;
6694
6695         if (mem_cgroup_disabled())
6696                 return;
6697
6698         if (!root)
6699                 root = root_mem_cgroup;
6700
6701         /*
6702          * Effective values of the reclaim targets are ignored so they
6703          * can be stale. Have a look at mem_cgroup_protection for more
6704          * details.
6705          * TODO: calculation should be more robust so that we do not need
6706          * that special casing.
6707          */
6708         if (memcg == root)
6709                 return;
6710
6711         usage = page_counter_read(&memcg->memory);
6712         if (!usage)
6713                 return;
6714
6715         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
6716         /* No parent means a non-hierarchical mode on v1 memcg */
6717         if (!parent)
6718                 return;
6719
6720         if (parent == root) {
6721                 memcg->memory.emin = READ_ONCE(memcg->memory.min);
6722                 memcg->memory.elow = READ_ONCE(memcg->memory.low);
6723                 return;
6724         }
6725
6726         parent_usage = page_counter_read(&parent->memory);
6727
6728         WRITE_ONCE(memcg->memory.emin, effective_protection(usage, parent_usage,
6729                         READ_ONCE(memcg->memory.min),
6730                         READ_ONCE(parent->memory.emin),
6731                         atomic_long_read(&parent->memory.children_min_usage)));
6732
6733         WRITE_ONCE(memcg->memory.elow, effective_protection(usage, parent_usage,
6734                         READ_ONCE(memcg->memory.low),
6735                         READ_ONCE(parent->memory.elow),
6736                         atomic_long_read(&parent->memory.children_low_usage)));
6737 }
6738
6739 /**
6740  * mem_cgroup_charge - charge a newly allocated page to a cgroup
6741  * @page: page to charge
6742  * @mm: mm context of the victim
6743  * @gfp_mask: reclaim mode
6744  *
6745  * Try to charge @page to the memcg that @mm belongs to, reclaiming
6746  * pages according to @gfp_mask if necessary.
6747  *
6748  * Returns 0 on success. Otherwise, an error code is returned.
6749  */
6750 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
6751 {
6752         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
6753         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
6754         int ret = 0;
6755
6756         if (mem_cgroup_disabled())
6757                 goto out;
6758
6759         if (PageSwapCache(page)) {
6760                 swp_entry_t ent = { .val = page_private(page), };
6761                 unsigned short id;
6762
6763                 /*
6764                  * Every swap fault against a single page tries to charge the
6765                  * page, bail as early as possible.  shmem_unuse() encounters
6766                  * already charged pages, too.  page->mem_cgroup is protected
6767                  * by the page lock, which serializes swap cache removal, which
6768                  * in turn serializes uncharging.
6769                  */
6770                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
6771                 if (compound_head(page)->mem_cgroup)
6772                         goto out;
6773
6774                 id = lookup_swap_cgroup_id(ent);
6775                 rcu_read_lock();
6776                 memcg = mem_cgroup_from_id(id);
6777                 if (memcg && !css_tryget_online(&memcg->css))
6778                         memcg = NULL;
6779                 rcu_read_unlock();
6780         }
6781
6782         if (!memcg)
6783                 memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
6784
6785         ret = try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages);
6786         if (ret)
6787                 goto out_put;
6788
6789         css_get(&memcg->css);
6790         commit_charge(page, memcg);
6791
6792         local_irq_disable();
6793         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, nr_pages);
6794         memcg_check_events(memcg, page);
6795         local_irq_enable();
6796
6797         if (PageSwapCache(page)) {
6798                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
6799                 /*
6800                  * The swap entry might not get freed for a long time,
6801                  * let's not wait for it.  The page already received a
6802                  * memory+swap charge, drop the swap entry duplicate.
6803                  */
6804                 mem_cgroup_uncharge_swap(entry, nr_pages);
6805         }
6806
6807 out_put:
6808         css_put(&memcg->css);
6809 out:
6810         return ret;
6811 }
6812
6813 struct uncharge_gather {
6814         struct mem_cgroup *memcg;
6815         unsigned long nr_pages;
6816         unsigned long pgpgout;
6817         unsigned long nr_kmem;
6818         struct page *dummy_page;
6819 };
6820
6821 static inline void uncharge_gather_clear(struct uncharge_gather *ug)
6822 {
6823         memset(ug, 0, sizeof(*ug));
6824 }
6825
6826 static void uncharge_batch(const struct uncharge_gather *ug)
6827 {
6828         unsigned long flags;
6829
6830         if (!mem_cgroup_is_root(ug->memcg)) {
6831                 page_counter_uncharge(&ug->memcg->memory, ug->nr_pages);
6832                 if (do_memsw_account())
6833                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->memsw, ug->nr_pages);
6834                 if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && ug->nr_kmem)
6835                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->kmem, ug->nr_kmem);
6836                 memcg_oom_recover(ug->memcg);
6837         }
6838
6839         local_irq_save(flags);
6840         __count_memcg_events(ug->memcg, PGPGOUT, ug->pgpgout);
6841         __this_cpu_add(ug->memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, ug->nr_pages);
6842         memcg_check_events(ug->memcg, ug->dummy_page);
6843         local_irq_restore(flags);
6844
6845         /* drop reference from uncharge_page */
6846         css_put(&ug->memcg->css);
6847 }
6848
6849 static void uncharge_page(struct page *page, struct uncharge_gather *ug)
6850 {
6851         unsigned long nr_pages;
6852
6853         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
6854
6855         if (!page->mem_cgroup)
6856                 return;
6857
6858         /*
6859          * Nobody should be changing or seriously looking at
6860          * page->mem_cgroup at this point, we have fully
6861          * exclusive access to the page.
6862          */
6863
6864         if (ug->memcg != page->mem_cgroup) {
6865                 if (ug->memcg) {
6866                         uncharge_batch(ug);
6867                         uncharge_gather_clear(ug);
6868                 }
6869                 ug->memcg = page->mem_cgroup;
6870
6871                 /* pairs with css_put in uncharge_batch */
6872                 css_get(&ug->memcg->css);
6873         }
6874
6875         nr_pages = compound_nr(page);
6876         ug->nr_pages += nr_pages;
6877
6878         if (!PageKmemcg(page)) {
6879                 ug->pgpgout++;
6880         } else {
6881                 ug->nr_kmem += nr_pages;
6882                 __ClearPageKmemcg(page);
6883         }
6884
6885         ug->dummy_page = page;
6886         page->mem_cgroup = NULL;
6887         css_put(&ug->memcg->css);
6888 }
6889
6890 static void uncharge_list(struct list_head *page_list)
6891 {
6892         struct uncharge_gather ug;
6893         struct list_head *next;
6894
6895         uncharge_gather_clear(&ug);
6896
6897         /*
6898          * Note that the list can be a single page->lru; hence the
6899          * do-while loop instead of a simple list_for_each_entry().
6900          */
6901         next = page_list->next;
6902         do {
6903                 struct page *page;
6904
6905                 page = list_entry(next, struct page, lru);
6906                 next = page->lru.next;
6907
6908                 uncharge_page(page, &ug);
6909         } while (next != page_list);
6910
6911         if (ug.memcg)
6912                 uncharge_batch(&ug);
6913 }
6914
6915 /**
6916  * mem_cgroup_uncharge - uncharge a page
6917  * @page: page to uncharge
6918  *
6919  * Uncharge a page previously charged with mem_cgroup_charge().
6920  */
6921 void mem_cgroup_uncharge(struct page *page)
6922 {
6923         struct uncharge_gather ug;
6924
6925         if (mem_cgroup_disabled())
6926                 return;
6927
6928         /* Don't touch page->lru of any random page, pre-check: */
6929         if (!page->mem_cgroup)
6930                 return;
6931
6932         uncharge_gather_clear(&ug);
6933         uncharge_page(page, &ug);
6934         uncharge_batch(&ug);
6935 }
6936
6937 /**
6938  * mem_cgroup_uncharge_list - uncharge a list of page
6939  * @page_list: list of pages to uncharge
6940  *
6941  * Uncharge a list of pages previously charged with
6942  * mem_cgroup_charge().
6943  */
6944 void mem_cgroup_uncharge_list(struct list_head *page_list)
6945 {
6946         if (mem_cgroup_disabled())
6947                 return;
6948
6949         if (!list_empty(page_list))
6950                 uncharge_list(page_list);
6951 }
6952
6953 /**
6954  * mem_cgroup_migrate - charge a page's replacement
6955  * @oldpage: currently circulating page
6956  * @newpage: replacement page
6957  *
6958  * Charge @newpage as a replacement page for @oldpage. @oldpage will
6959  * be uncharged upon free.
6960  *
6961  * Both pages must be locked, @newpage->mapping must be set up.
6962  */
6963 void mem_cgroup_migrate(struct page *oldpage, struct page *newpage)
6964 {
6965         struct mem_cgroup *memcg;
6966         unsigned int nr_pages;
6967         unsigned long flags;
6968
6969         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(oldpage), oldpage);
6970         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
6971         VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(oldpage) != PageAnon(newpage), newpage);
6972         VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(oldpage) != PageTransHuge(newpage),
6973                        newpage);
6974
6975         if (mem_cgroup_disabled())
6976                 return;
6977
6978         /* Page cache replacement: new page already charged? */
6979         if (newpage->mem_cgroup)
6980                 return;
6981
6982         /* Swapcache readahead pages can get replaced before being charged */
6983         memcg = oldpage->mem_cgroup;
6984         if (!memcg)
6985                 return;
6986
6987         /* Force-charge the new page. The old one will be freed soon */
6988         nr_pages = thp_nr_pages(newpage);
6989
6990         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
6991         if (do_memsw_account())
6992                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
6993
6994         css_get(&memcg->css);
6995         commit_charge(newpage, memcg);
6996
6997         local_irq_save(flags);
6998         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, newpage, nr_pages);
6999         memcg_check_events(memcg, newpage);
7000         local_irq_restore(flags);
7001 }
7002
7003 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_sockets_enabled_key);
7004 EXPORT_SYMBOL(memcg_sockets_enabled_key);
7005
7006 void mem_cgroup_sk_alloc(struct sock *sk)
7007 {
7008         struct mem_cgroup *memcg;
7009
7010         if (!mem_cgroup_sockets_enabled)
7011                 return;
7012
7013         /* Do not associate the sock with unrelated interrupted task's memcg. */
7014         if (in_interrupt())
7015                 return;
7016
7017         rcu_read_lock();
7018         memcg = mem_cgroup_from_task(current);
7019         if (memcg == root_mem_cgroup)
7020                 goto out;
7021         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !memcg->tcpmem_active)
7022                 goto out;
7023         if (css_tryget(&memcg->css))
7024                 sk->sk_memcg = memcg;
7025 out:
7026         rcu_read_unlock();
7027 }
7028
7029 void mem_cgroup_sk_free(struct sock *sk)
7030 {
7031         if (sk->sk_memcg)
7032                 css_put(&sk->sk_memcg->css);
7033 }
7034
7035 /**
7036  * mem_cgroup_charge_skmem - charge socket memory
7037  * @memcg: memcg to charge
7038  * @nr_pages: number of pages to charge
7039  *
7040  * Charges @nr_pages to @memcg. Returns %true if the charge fit within
7041  * @memcg's configured limit, %false if the charge had to be forced.
7042  */
7043 bool mem_cgroup_charge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7044 {
7045         gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;
7046
7047         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7048                 struct page_counter *fail;
7049
7050                 if (page_counter_try_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages, &fail)) {
7051                         memcg->tcpmem_pressure = 0;
7052                         return true;
7053                 }
7054                 page_counter_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7055                 memcg->tcpmem_pressure = 1;
7056                 return false;
7057         }
7058
7059         /* Don't block in the packet receive path */
7060         if (in_softirq())
7061                 gfp_mask = GFP_NOWAIT;
7062
7063         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, nr_pages);
7064
7065         if (try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages) == 0)
7066                 return true;
7067
7068         try_charge(memcg, gfp_mask|__GFP_NOFAIL, nr_pages);
7069         return false;
7070 }
7071
7072 /**
7073  * mem_cgroup_uncharge_skmem - uncharge socket memory
7074  * @memcg: memcg to uncharge
7075  * @nr_pages: number of pages to uncharge
7076  */
7077 void mem_cgroup_uncharge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7078 {
7079         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7080                 page_counter_uncharge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7081                 return;
7082         }
7083
7084         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, -nr_pages);
7085
7086         refill_stock(memcg, nr_pages);
7087 }
7088
7089 static int __init cgroup_memory(char *s)
7090 {
7091         char *token;
7092
7093         while ((token = strsep(&s, ",")) != NULL) {
7094                 if (!*token)
7095                         continue;
7096                 if (!strcmp(token, "nosocket"))
7097                         cgroup_memory_nosocket = true;
7098                 if (!strcmp(token, "nokmem"))
7099                         cgroup_memory_nokmem = true;
7100         }
7101         return 0;
7102 }
7103 __setup("cgroup.memory=", cgroup_memory);
7104
7105 /*
7106  * subsys_initcall() for memory controller.
7107  *
7108  * Some parts like memcg_hotplug_cpu_dead() have to be initialized from this
7109  * context because of lock dependencies (cgroup_lock -> cpu hotplug) but
7110  * basically everything that doesn't depend on a specific mem_cgroup structure
7111  * should be initialized from here.
7112  */
7113 static int __init mem_cgroup_init(void)
7114 {
7115         int cpu, node;
7116
7117         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_MEMCQ_DEAD, "mm/memctrl:dead", NULL,
7118                                   memcg_hotplug_cpu_dead);
7119
7120         for_each_possible_cpu(cpu)
7121                 INIT_WORK(&per_cpu_ptr(&memcg_stock, cpu)->work,
7122                           drain_local_stock);
7123
7124         for_each_node(node) {
7125                 struct mem_cgroup_tree_per_node *rtpn;
7126
7127                 rtpn = kzalloc_node(sizeof(*rtpn), GFP_KERNEL,
7128                                     node_online(node) ? node : NUMA_NO_NODE);
7129
7130                 rtpn->rb_root = RB_ROOT;
7131                 rtpn->rb_rightmost = NULL;
7132                 spin_lock_init(&rtpn->lock);
7133                 soft_limit_tree.rb_tree_per_node[node] = rtpn;
7134         }
7135
7136         return 0;
7137 }
7138 subsys_initcall(mem_cgroup_init);
7139
7140 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
7141 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_id_get_online(struct mem_cgroup *memcg)
7142 {
7143         while (!refcount_inc_not_zero(&memcg->id.ref)) {
7144                 /*
7145                  * The root cgroup cannot be destroyed, so it's refcount must
7146                  * always be >= 1.
7147                  */
7148                 if (WARN_ON_ONCE(memcg == root_mem_cgroup)) {
7149                         VM_BUG_ON(1);
7150                         break;
7151                 }
7152                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
7153                 if (!memcg)
7154                         memcg = root_mem_cgroup;
7155         }
7156         return memcg;
7157 }
7158
7159 /**
7160  * mem_cgroup_swapout - transfer a memsw charge to swap
7161  * @page: page whose memsw charge to transfer
7162  * @entry: swap entry to move the charge to
7163  *
7164  * Transfer the memsw charge of @page to @entry.
7165  */
7166 void mem_cgroup_swapout(struct page *page, swp_entry_t entry)
7167 {
7168         struct mem_cgroup *memcg, *swap_memcg;
7169         unsigned int nr_entries;
7170         unsigned short oldid;
7171
7172         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
7173         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
7174
7175         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7176                 return;
7177
7178         memcg = page->mem_cgroup;
7179
7180         /* Readahead page, never charged */
7181         if (!memcg)
7182                 return;
7183
7184         /*
7185          * In case the memcg owning these pages has been offlined and doesn't
7186          * have an ID allocated to it anymore, charge the closest online
7187          * ancestor for the swap instead and transfer the memory+swap charge.
7188          */
7189         swap_memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7190         nr_entries = thp_nr_pages(page);
7191         /* Get references for the tail pages, too */
7192         if (nr_entries > 1)
7193                 mem_cgroup_id_get_many(swap_memcg, nr_entries - 1);
7194         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(swap_memcg),
7195                                    nr_entries);
7196         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7197         mod_memcg_state(swap_memcg, MEMCG_SWAP, nr_entries);
7198
7199         page->mem_cgroup = NULL;
7200
7201         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
7202                 page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_entries);
7203
7204         if (!cgroup_memory_noswap && memcg != swap_memcg) {
7205                 if (!mem_cgroup_is_root(swap_memcg))
7206                         page_counter_charge(&swap_memcg->memsw, nr_entries);
7207                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_entries);
7208         }
7209
7210         /*
7211          * Interrupts should be disabled here because the caller holds the
7212          * i_pages lock which is taken with interrupts-off. It is
7213          * important here to have the interrupts disabled because it is the
7214          * only synchronisation we have for updating the per-CPU variables.
7215          */
7216         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
7217         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, -nr_entries);
7218         memcg_check_events(memcg, page);
7219
7220         css_put(&memcg->css);
7221 }
7222
7223 /**
7224  * mem_cgroup_try_charge_swap - try charging swap space for a page
7225  * @page: page being added to swap
7226  * @entry: swap entry to charge
7227  *
7228  * Try to charge @page's memcg for the swap space at @entry.
7229  *
7230  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
7231  */
7232 int mem_cgroup_try_charge_swap(struct page *page, swp_entry_t entry)
7233 {
7234         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
7235         struct page_counter *counter;
7236         struct mem_cgroup *memcg;
7237         unsigned short oldid;
7238
7239         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7240                 return 0;
7241
7242         memcg = page->mem_cgroup;
7243
7244         /* Readahead page, never charged */
7245         if (!memcg)
7246                 return 0;
7247
7248         if (!entry.val) {
7249                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7250                 return 0;
7251         }
7252
7253         memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7254
7255         if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg) &&
7256             !page_counter_try_charge(&memcg->swap, nr_pages, &counter)) {
7257                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_MAX);
7258                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7259                 mem_cgroup_id_put(memcg);
7260                 return -ENOMEM;
7261         }
7262
7263         /* Get references for the tail pages, too */
7264         if (nr_pages > 1)
7265                 mem_cgroup_id_get_many(memcg, nr_pages - 1);
7266         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(memcg), nr_pages);
7267         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7268         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, nr_pages);
7269
7270         return 0;
7271 }
7272
7273 /**
7274  * mem_cgroup_uncharge_swap - uncharge swap space
7275  * @entry: swap entry to uncharge
7276  * @nr_pages: the amount of swap space to uncharge
7277  */
7278 void mem_cgroup_uncharge_swap(swp_entry_t entry, unsigned int nr_pages)
7279 {
7280         struct mem_cgroup *memcg;
7281         unsigned short id;
7282
7283         id = swap_cgroup_record(entry, 0, nr_pages);
7284         rcu_read_lock();
7285         memcg = mem_cgroup_from_id(id);
7286         if (memcg) {
7287                 if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
7288                         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7289                                 page_counter_uncharge(&memcg->swap, nr_pages);
7290                         else
7291                                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
7292                 }
7293                 mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, -nr_pages);
7294                 mem_cgroup_id_put_many(memcg, nr_pages);
7295         }
7296         rcu_read_unlock();
7297 }
7298
7299 long mem_cgroup_get_nr_swap_pages(struct mem_cgroup *memcg)
7300 {
7301         long nr_swap_pages = get_nr_swap_pages();
7302
7303         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7304                 return nr_swap_pages;
7305         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg))
7306                 nr_swap_pages = min_t(long, nr_swap_pages,
7307                                       READ_ONCE(memcg->swap.max) -
7308                                       page_counter_read(&memcg->swap));
7309         return nr_swap_pages;
7310 }
7311
7312 bool mem_cgroup_swap_full(struct page *page)
7313 {
7314         struct mem_cgroup *memcg;
7315
7316         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
7317
7318         if (vm_swap_full())
7319                 return true;
7320         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7321                 return false;
7322
7323         memcg = page->mem_cgroup;
7324         if (!memcg)
7325                 return false;
7326
7327         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
7328                 unsigned long usage = page_counter_read(&memcg->swap);
7329
7330                 if (usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.high) ||
7331                     usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.max))
7332                         return true;
7333         }
7334
7335         return false;
7336 }
7337
7338 static int __init setup_swap_account(char *s)
7339 {
7340         if (!strcmp(s, "1"))
7341                 cgroup_memory_noswap = 0;
7342         else if (!strcmp(s, "0"))
7343                 cgroup_memory_noswap = 1;
7344         return 1;
7345 }
7346 __setup("swapaccount=", setup_swap_account);
7347
7348 static u64 swap_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
7349                              struct cftype *cft)
7350 {
7351         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
7352
7353         return (u64)page_counter_read(&memcg->swap) * PAGE_SIZE;
7354 }
7355
7356 static int swap_high_show(struct seq_file *m, void *v)
7357 {
7358         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7359                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.high));
7360 }
7361
7362 static ssize_t swap_high_write(struct kernfs_open_file *of,
7363                                char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7364 {
7365         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7366         unsigned long high;
7367         int err;
7368
7369         buf = strstrip(buf);
7370         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
7371         if (err)
7372                 return err;
7373
7374         page_counter_set_high(&memcg->swap, high);
7375
7376         return nbytes;
7377 }
7378
7379 static int swap_max_show(struct seq_file *m, void *v)
7380 {
7381         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7382                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.max));
7383 }
7384
7385 static ssize_t swap_max_write(struct kernfs_open_file *of,
7386                               char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7387 {
7388         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7389         unsigned long max;
7390         int err;
7391
7392         buf = strstrip(buf);
7393         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
7394         if (err)
7395                 return err;
7396
7397         xchg(&memcg->swap.max, max);
7398
7399         return nbytes;
7400 }
7401
7402 static int swap_events_show(struct seq_file *m, void *v)
7403 {
7404         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
7405
7406         seq_printf(m, "high %lu\n",
7407                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_HIGH]));
7408         seq_printf(m, "max %lu\n",
7409                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_MAX]));
7410         seq_printf(m, "fail %lu\n",
7411                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_FAIL]));
7412
7413         return 0;
7414 }
7415
7416 static struct cftype swap_files[] = {
7417         {
7418                 .name = "swap.current",
7419                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7420                 .read_u64 = swap_current_read,
7421         },
7422         {
7423                 .name = "swap.high",
7424                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7425                 .seq_show = swap_high_show,
7426                 .write = swap_high_write,
7427         },
7428         {
7429                 .name = "swap.max",
7430                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7431                 .seq_show = swap_max_show,
7432                 .write = swap_max_write,
7433         },
7434         {
7435                 .name = "swap.events",
7436                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7437                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, swap_events_file),
7438                 .seq_show = swap_events_show,
7439         },
7440         { }     /* terminate */
7441 };
7442
7443 static struct cftype memsw_files[] = {
7444         {
7445                 .name = "memsw.usage_in_bytes",
7446                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_USAGE),
7447                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7448         },
7449         {
7450                 .name = "memsw.max_usage_in_bytes",
7451                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_MAX_USAGE),
7452                 .write = mem_cgroup_reset,
7453                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7454         },
7455         {
7456                 .name = "memsw.limit_in_bytes",
7457                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_LIMIT),
7458                 .write = mem_cgroup_write,
7459                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7460         },
7461         {
7462                 .name = "memsw.failcnt",
7463                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_FAILCNT),
7464                 .write = mem_cgroup_reset,
7465                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7466         },
7467         { },    /* terminate */
7468 };
7469
7470 /*
7471  * If mem_cgroup_swap_init() is implemented as a subsys_initcall()
7472  * instead of a core_initcall(), this could mean cgroup_memory_noswap still
7473  * remains set to false even when memcg is disabled via "cgroup_disable=memory"
7474  * boot parameter. This may result in premature OOPS inside
7475  * mem_cgroup_get_nr_swap_pages() function in corner cases.
7476  */
7477 static int __init mem_cgroup_swap_init(void)
7478 {
7479         /* No memory control -> no swap control */
7480         if (mem_cgroup_disabled())
7481                 cgroup_memory_noswap = true;
7482
7483         if (cgroup_memory_noswap)
7484                 return 0;
7485
7486         WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&memory_cgrp_subsys, swap_files));
7487         WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&memory_cgrp_subsys, memsw_files));
7488
7489         return 0;
7490 }
7491 core_initcall(mem_cgroup_swap_init);
7492
7493 #endif /* CONFIG_MEMCG_SWAP */