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  * Per memcg lru locking
  25  * Copyright (C) 2020 Alibaba, Inc, Alex Shi
  26  */
  27
  28 #include <linux/page_counter.h>
  29 #include <linux/memcontrol.h>
  30 #include <linux/cgroup.h>
  31 #include <linux/pagewalk.h>
  32 #include <linux/sched/mm.h>
  33 #include <linux/shmem_fs.h>
  34 #include <linux/hugetlb.h>
  35 #include <linux/pagemap.h>
  36 #include <linux/vm_event_item.h>
  37 #include <linux/smp.h>
  38 #include <linux/page-flags.h>
  39 #include <linux/backing-dev.h>
  40 #include <linux/bit_spinlock.h>
  41 #include <linux/rcupdate.h>
  42 #include <linux/limits.h>
  43 #include <linux/export.h>
  44 #include <linux/mutex.h>
  45 #include <linux/rbtree.h>
  46 #include <linux/slab.h>
  47 #include <linux/swap.h>
  48 #include <linux/swapops.h>
  49 #include <linux/spinlock.h>
  50 #include <linux/eventfd.h>
  51 #include <linux/poll.h>
  52 #include <linux/sort.h>
  53 #include <linux/fs.h>
  54 #include <linux/seq_file.h>
  55 #include <linux/vmpressure.h>
  56 #include <linux/mm_inline.h>
  57 #include <linux/swap_cgroup.h>
  58 #include <linux/cpu.h>
  59 #include <linux/oom.h>
  60 #include <linux/lockdep.h>
  61 #include <linux/file.h>
  62 #include <linux/tracehook.h>
  63 #include <linux/psi.h>
  64 #include <linux/seq_buf.h>
  65 #include "internal.h"
  66 #include <net/sock.h>
  67 #include <net/ip.h>
  68 #include "slab.h"
  69
  70 #include <linux/uaccess.h>
  71
  72 #include <trace/events/vmscan.h>
  73
  74 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys __read_mostly;
  75 EXPORT_SYMBOL(memory_cgrp_subsys);
  76
  77 struct mem_cgroup *root_mem_cgroup __read_mostly;
  78
  79 /* Active memory cgroup to use from an interrupt context */
  80 DEFINE_PER_CPU(struct mem_cgroup *, int_active_memcg);
  81
  82 /* Socket memory accounting disabled? */
  83 static bool cgroup_memory_nosocket;
  84
  85 /* Kernel memory accounting disabled? */
  86 bool cgroup_memory_nokmem;
  87
  88 /* Whether the swap controller is active */
  89 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
  90 bool cgroup_memory_noswap __read_mostly;
  91 #else
  92 #define cgroup_memory_noswap            1
  93 #endif
  94
  95 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
  96 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_cgwb_frn_waitq);
  97 #endif
  98
  99 /* Whether legacy memory+swap accounting is active */
 100 static bool do_memsw_account(void)
 101 {
 102         return !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_noswap;
 103 }
 104
 105 #define THRESHOLDS_EVENTS_TARGET 128
 106 #define SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET 1024
 107
 108 /*
 109  * Cgroups above their limits are maintained in a RB-Tree, independent of
 110  * their hierarchy representation
 111  */
 112
 113 struct mem_cgroup_tree_per_node {
 114         struct rb_root rb_root;
 115         struct rb_node *rb_rightmost;
 116         spinlock_t lock;
 117 };
 118
 119 struct mem_cgroup_tree {
 120         struct mem_cgroup_tree_per_node *rb_tree_per_node[MAX_NUMNODES];
 121 };
 122
 123 static struct mem_cgroup_tree soft_limit_tree __read_mostly;
 124
 125 /* for OOM */
 126 struct mem_cgroup_eventfd_list {
 127         struct list_head list;
 128         struct eventfd_ctx *eventfd;
 129 };
 130
 131 /*
 132  * cgroup_event represents events which userspace want to receive.
 133  */
 134 struct mem_cgroup_event {
 135         /*
 136          * memcg which the event belongs to.
 137          */
 138         struct mem_cgroup *memcg;
 139         /*
 140          * eventfd to signal userspace about the event.
 141          */
 142         struct eventfd_ctx *eventfd;
 143         /*
 144          * Each of these stored in a list by the cgroup.
 145          */
 146         struct list_head list;
 147         /*
 148          * register_event() callback will be used to add new userspace
 149          * waiter for changes related to this event.  Use eventfd_signal()
 150          * on eventfd to send notification to userspace.
 151          */
 152         int (*register_event)(struct mem_cgroup *memcg,
 153                               struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args);
 154         /*
 155          * unregister_event() callback will be called when userspace closes
 156          * the eventfd or on cgroup removing.  This callback must be set,
 157          * if you want provide notification functionality.
 158          */
 159         void (*unregister_event)(struct mem_cgroup *memcg,
 160                                  struct eventfd_ctx *eventfd);
 161         /*
 162          * All fields below needed to unregister event when
 163          * userspace closes eventfd.
 164          */
 165         poll_table pt;
 166         wait_queue_head_t *wqh;
 167         wait_queue_entry_t wait;
 168         struct work_struct remove;
 169 };
 170
 171 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg);
 172 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg);
 173
 174 /* Stuffs for move charges at task migration. */
 175 /*
 176  * Types of charges to be moved.
 177  */
 178 #define MOVE_ANON       0x1U
 179 #define MOVE_FILE       0x2U
 180 #define MOVE_MASK       (MOVE_ANON | MOVE_FILE)
 181
 182 /* "mc" and its members are protected by cgroup_mutex */
 183 static struct move_charge_struct {
 184         spinlock_t        lock; /* for from, to */
 185         struct mm_struct  *mm;
 186         struct mem_cgroup *from;
 187         struct mem_cgroup *to;
 188         unsigned long flags;
 189         unsigned long precharge;
 190         unsigned long moved_charge;
 191         unsigned long moved_swap;
 192         struct task_struct *moving_task;        /* a task moving charges */
 193         wait_queue_head_t waitq;                /* a waitq for other context */
 194 } mc = {
 195         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mc.lock),
 196         .waitq = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(mc.waitq),
 197 };
 198
 199 /*
 200  * Maximum loops in mem_cgroup_hierarchical_reclaim(), used for soft
 201  * limit reclaim to prevent infinite loops, if they ever occur.
 202  */
 203 #define MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS            100
 204 #define MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS 2
 205
 206 /* for encoding cft->private value on file */
 207 enum res_type {
 208         _MEM,
 209         _MEMSWAP,
 210         _OOM_TYPE,
 211         _KMEM,
 212         _TCP,
 213 };
 214
 215 #define MEMFILE_PRIVATE(x, val) ((x) << 16 | (val))
 216 #define MEMFILE_TYPE(val)       ((val) >> 16 & 0xffff)
 217 #define MEMFILE_ATTR(val)       ((val) & 0xffff)
 218 /* Used for OOM notifier */
 219 #define OOM_CONTROL             (0)
 220
 221 /*
 222  * Iteration constructs for visiting all cgroups (under a tree).  If
 223  * loops are exited prematurely (break), mem_cgroup_iter_break() must
 224  * be used for reference counting.
 225  */
 226 #define for_each_mem_cgroup_tree(iter, root)            \
 227         for (iter = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);  \
 228              iter != NULL;                              \
 229              iter = mem_cgroup_iter(root, iter, NULL))
 230
 231 #define for_each_mem_cgroup(iter)                       \
 232         for (iter = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);  \
 233              iter != NULL;                              \
 234              iter = mem_cgroup_iter(NULL, iter, NULL))
 235
 236 static inline bool should_force_charge(void)
 237 {
 238         return tsk_is_oom_victim(current) || fatal_signal_pending(current) ||
 239                 (current->flags & PF_EXITING);
 240 }
 241
 242 /* Some nice accessors for the vmpressure. */
 243 struct vmpressure *memcg_to_vmpressure(struct mem_cgroup *memcg)
 244 {
 245         if (!memcg)
 246                 memcg = root_mem_cgroup;
 247         return &memcg->vmpressure;
 248 }
 249
 250 struct cgroup_subsys_state *vmpressure_to_css(struct vmpressure *vmpr)
 251 {
 252         return &container_of(vmpr, struct mem_cgroup, vmpressure)->css;
 253 }
 254
 255 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
 256 extern spinlock_t css_set_lock;
 257
 258 static void obj_cgroup_uncharge_pages(struct obj_cgroup *objcg,
 259                                       unsigned int nr_pages);
 260
 261 static void obj_cgroup_release(struct percpu_ref *ref)
 262 {
 263         struct obj_cgroup *objcg = container_of(ref, struct obj_cgroup, refcnt);
 264         unsigned int nr_bytes;
 265         unsigned int nr_pages;
 266         unsigned long flags;
 267
 268         /*
 269          * At this point all allocated objects are freed, and
 270          * objcg->nr_charged_bytes can't have an arbitrary byte value.
 271          * However, it can be PAGE_SIZE or (x * PAGE_SIZE).
 272          *
 273          * The following sequence can lead to it:
 274          * 1) CPU0: objcg == stock->cached_objcg
 275          * 2) CPU1: we do a small allocation (e.g. 92 bytes),
 276          *          PAGE_SIZE bytes are charged
 277          * 3) CPU1: a process from another memcg is allocating something,
 278          *          the stock if flushed,
 279          *          objcg->nr_charged_bytes = PAGE_SIZE - 92
 280          * 5) CPU0: we do release this object,
 281          *          92 bytes are added to stock->nr_bytes
 282          * 6) CPU0: stock is flushed,
 283          *          92 bytes are added to objcg->nr_charged_bytes
 284          *
 285          * In the result, nr_charged_bytes == PAGE_SIZE.
 286          * This page will be uncharged in obj_cgroup_release().
 287          */
 288         nr_bytes = atomic_read(&objcg->nr_charged_bytes);
 289         WARN_ON_ONCE(nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1));
 290         nr_pages = nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
 291
 292         spin_lock_irqsave(&css_set_lock, flags);
 293         if (nr_pages)
 294                 obj_cgroup_uncharge_pages(objcg, nr_pages);
 295         list_del(&objcg->list);
 296         spin_unlock_irqrestore(&css_set_lock, flags);
 297
 298         percpu_ref_exit(ref);
 299         kfree_rcu(objcg, rcu);
 300 }
 301
 302 static struct obj_cgroup *obj_cgroup_alloc(void)
 303 {
 304         struct obj_cgroup *objcg;
 305         int ret;
 306
 307         objcg = kzalloc(sizeof(struct obj_cgroup), GFP_KERNEL);
 308         if (!objcg)
 309                 return NULL;
 310
 311         ret = percpu_ref_init(&objcg->refcnt, obj_cgroup_release, 0,
 312                               GFP_KERNEL);
 313         if (ret) {
 314                 kfree(objcg);
 315                 return NULL;
 316         }
 317         INIT_LIST_HEAD(&objcg->list);
 318         return objcg;
 319 }
 320
 321 static void memcg_reparent_objcgs(struct mem_cgroup *memcg,
 322                                   struct mem_cgroup *parent)
 323 {
 324         struct obj_cgroup *objcg, *iter;
 325
 326         objcg = rcu_replace_pointer(memcg->objcg, NULL, true);
 327
 328         spin_lock_irq(&css_set_lock);
 329
 330         /* 1) Ready to reparent active objcg. */
 331         list_add(&objcg->list, &memcg->objcg_list);
 332         /* 2) Reparent active objcg and already reparented objcgs to parent. */
 333         list_for_each_entry(iter, &memcg->objcg_list, list)
 334                 WRITE_ONCE(iter->memcg, parent);
 335         /* 3) Move already reparented objcgs to the parent's list */
 336         list_splice(&memcg->objcg_list, &parent->objcg_list);
 337
 338         spin_unlock_irq(&css_set_lock);
 339
 340         percpu_ref_kill(&objcg->refcnt);
 341 }
 342
 343 /*
 344  * This will be used as a shrinker list's index.
 345  * The main reason for not using cgroup id for this:
 346  *  this works better in sparse environments, where we have a lot of memcgs,
 347  *  but only a few kmem-limited. Or also, if we have, for instance, 200
 348  *  memcgs, and none but the 200th is kmem-limited, we'd have to have a
 349  *  200 entry array for that.
 350  *
 351  * The current size of the caches array is stored in memcg_nr_cache_ids. It
 352  * will double each time we have to increase it.
 353  */
 354 static DEFINE_IDA(memcg_cache_ida);
 355 int memcg_nr_cache_ids;
 356
 357 /* Protects memcg_nr_cache_ids */
 358 static DECLARE_RWSEM(memcg_cache_ids_sem);
 359
 360 void memcg_get_cache_ids(void)
 361 {
 362         down_read(&memcg_cache_ids_sem);
 363 }
 364
 365 void memcg_put_cache_ids(void)
 366 {
 367         up_read(&memcg_cache_ids_sem);
 368 }
 369
 370 /*
 371  * MIN_SIZE is different than 1, because we would like to avoid going through
 372  * the alloc/free process all the time. In a small machine, 4 kmem-limited
 373  * cgroups is a reasonable guess. In the future, it could be a parameter or
 374  * tunable, but that is strictly not necessary.
 375  *
 376  * MAX_SIZE should be as large as the number of cgrp_ids. Ideally, we could get
 377  * this constant directly from cgroup, but it is understandable that this is
 378  * better kept as an internal representation in cgroup.c. In any case, the
 379  * cgrp_id space is not getting any smaller, and we don't have to necessarily
 380  * increase ours as well if it increases.
 381  */
 382 #define MEMCG_CACHES_MIN_SIZE 4
 383 #define MEMCG_CACHES_MAX_SIZE MEM_CGROUP_ID_MAX
 384
 385 /*
 386  * A lot of the calls to the cache allocation functions are expected to be
 387  * inlined by the compiler. Since the calls to memcg_slab_pre_alloc_hook() are
 388  * conditional to this static branch, we'll have to allow modules that does
 389  * kmem_cache_alloc and the such to see this symbol as well
 390  */
 391 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_kmem_enabled_key);
 392 EXPORT_SYMBOL(memcg_kmem_enabled_key);
 393 #endif
 394
 395 /**
 396  * mem_cgroup_css_from_page - css of the memcg associated with a page
 397  * @page: page of interest
 398  *
 399  * If memcg is bound to the default hierarchy, css of the memcg associated
 400  * with @page is returned.  The returned css remains associated with @page
 401  * until it is released.
 402  *
 403  * If memcg is bound to a traditional hierarchy, the css of root_mem_cgroup
 404  * is returned.
 405  */
 406 struct cgroup_subsys_state *mem_cgroup_css_from_page(struct page *page)
 407 {
 408         struct mem_cgroup *memcg;
 409
 410         memcg = page_memcg(page);
 411
 412         if (!memcg || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
 413                 memcg = root_mem_cgroup;
 414
 415         return &memcg->css;
 416 }
 417
 418 /**
 419  * page_cgroup_ino - return inode number of the memcg a page is charged to
 420  * @page: the page
 421  *
 422  * Look up the closest online ancestor of the memory cgroup @page is charged to
 423  * and return its inode number or 0 if @page is not charged to any cgroup. It
 424  * is safe to call this function without holding a reference to @page.
 425  *
 426  * Note, this function is inherently racy, because there is nothing to prevent
 427  * the cgroup inode from getting torn down and potentially reallocated a moment
 428  * after page_cgroup_ino() returns, so it only should be used by callers that
 429  * do not care (such as procfs interfaces).
 430  */
 431 ino_t page_cgroup_ino(struct page *page)
 432 {
 433         struct mem_cgroup *memcg;
 434         unsigned long ino = 0;
 435
 436         rcu_read_lock();
 437         memcg = page_memcg_check(page);
 438
 439         while (memcg && !(memcg->css.flags & CSS_ONLINE))
 440                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
 441         if (memcg)
 442                 ino = cgroup_ino(memcg->css.cgroup);
 443         rcu_read_unlock();
 444         return ino;
 445 }
 446
 447 static struct mem_cgroup_per_node *
 448 mem_cgroup_page_nodeinfo(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
 449 {
 450         int nid = page_to_nid(page);
 451
 452         return memcg->nodeinfo[nid];
 453 }
 454
 455 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
 456 soft_limit_tree_node(int nid)
 457 {
 458         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
 459 }
 460
 461 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
 462 soft_limit_tree_from_page(struct page *page)
 463 {
 464         int nid = page_to_nid(page);
 465
 466         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
 467 }
 468
 469 static void __mem_cgroup_insert_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
 470                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz,
 471                                          unsigned long new_usage_in_excess)
 472 {
 473         struct rb_node **p = &mctz->rb_root.rb_node;
 474         struct rb_node *parent = NULL;
 475         struct mem_cgroup_per_node *mz_node;
 476         bool rightmost = true;
 477
 478         if (mz->on_tree)
 479                 return;
 480
 481         mz->usage_in_excess = new_usage_in_excess;
 482         if (!mz->usage_in_excess)
 483                 return;
 484         while (*p) {
 485                 parent = *p;
 486                 mz_node = rb_entry(parent, struct mem_cgroup_per_node,
 487                                         tree_node);
 488                 if (mz->usage_in_excess < mz_node->usage_in_excess) {
 489                         p = &(*p)->rb_left;
 490                         rightmost = false;
 491                 } else {
 492                         p = &(*p)->rb_right;
 493                 }
 494         }
 495
 496         if (rightmost)
 497                 mctz->rb_rightmost = &mz->tree_node;
 498
 499         rb_link_node(&mz->tree_node, parent, p);
 500         rb_insert_color(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
 501         mz->on_tree = true;
 502 }
 503
 504 static void __mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
 505                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
 506 {
 507         if (!mz->on_tree)
 508                 return;
 509
 510         if (&mz->tree_node == mctz->rb_rightmost)
 511                 mctz->rb_rightmost = rb_prev(&mz->tree_node);
 512
 513         rb_erase(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
 514         mz->on_tree = false;
 515 }
 516
 517 static void mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
 518                                        struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
 519 {
 520         unsigned long flags;
 521
 522         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
 523         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
 524         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
 525 }
 526
 527 static unsigned long soft_limit_excess(struct mem_cgroup *memcg)
 528 {
 529         unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
 530         unsigned long soft_limit = READ_ONCE(memcg->soft_limit);
 531         unsigned long excess = 0;
 532
 533         if (nr_pages > soft_limit)
 534                 excess = nr_pages - soft_limit;
 535
 536         return excess;
 537 }
 538
 539 static void mem_cgroup_update_tree(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
 540 {
 541         unsigned long excess;
 542         struct mem_cgroup_per_node *mz;
 543         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
 544
 545         mctz = soft_limit_tree_from_page(page);
 546         if (!mctz)
 547                 return;
 548         /*
 549          * Necessary to update all ancestors when hierarchy is used.
 550          * because their event counter is not touched.
 551          */
 552         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
 553                 mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
 554                 excess = soft_limit_excess(memcg);
 555                 /*
 556                  * We have to update the tree if mz is on RB-tree or
 557                  * mem is over its softlimit.
 558                  */
 559                 if (excess || mz->on_tree) {
 560                         unsigned long flags;
 561
 562                         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
 563                         /* if on-tree, remove it */
 564                         if (mz->on_tree)
 565                                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
 566                         /*
 567                          * Insert again. mz->usage_in_excess will be updated.
 568                          * If excess is 0, no tree ops.
 569                          */
 570                         __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
 571                         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
 572                 }
 573         }
 574 }
 575
 576 static void mem_cgroup_remove_from_trees(struct mem_cgroup *memcg)
 577 {
 578         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
 579         struct mem_cgroup_per_node *mz;
 580         int nid;
 581
 582         for_each_node(nid) {
 583                 mz = memcg->nodeinfo[nid];
 584                 mctz = soft_limit_tree_node(nid);
 585                 if (mctz)
 586                         mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
 587         }
 588 }
 589
 590 static struct mem_cgroup_per_node *
 591 __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
 592 {
 593         struct mem_cgroup_per_node *mz;
 594
 595 retry:
 596         mz = NULL;
 597         if (!mctz->rb_rightmost)
 598                 goto done;              /* Nothing to reclaim from */
 599
 600         mz = rb_entry(mctz->rb_rightmost,
 601                       struct mem_cgroup_per_node, tree_node);
 602         /*
 603          * Remove the node now but someone else can add it back,
 604          * we will to add it back at the end of reclaim to its correct
 605          * position in the tree.
 606          */
 607         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
 608         if (!soft_limit_excess(mz->memcg) ||
 609             !css_tryget(&mz->memcg->css))
 610                 goto retry;
 611 done:
 612         return mz;
 613 }
 614
 615 static struct mem_cgroup_per_node *
 616 mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
 617 {
 618         struct mem_cgroup_per_node *mz;
 619
 620         spin_lock_irq(&mctz->lock);
 621         mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
 622         spin_unlock_irq(&mctz->lock);
 623         return mz;
 624 }
 625
 626 /**
 627  * __mod_memcg_state - update cgroup memory statistics
 628  * @memcg: the memory cgroup
 629  * @idx: the stat item - can be enum memcg_stat_item or enum node_stat_item
 630  * @val: delta to add to the counter, can be negative
 631  */
 632 void __mod_memcg_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx, int val)
 633 {
 634         if (mem_cgroup_disabled())
 635                 return;
 636
 637         __this_cpu_add(memcg->vmstats_percpu->state[idx], val);
 638         cgroup_rstat_updated(memcg->css.cgroup, smp_processor_id());
 639 }
 640
 641 /* idx can be of type enum memcg_stat_item or node_stat_item. */
 642 static unsigned long memcg_page_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx)
 643 {
 644         long x = READ_ONCE(memcg->vmstats.state[idx]);
 645 #ifdef CONFIG_SMP
 646         if (x < 0)
 647                 x = 0;
 648 #endif
 649         return x;
 650 }
 651
 652 /* idx can be of type enum memcg_stat_item or node_stat_item. */
 653 static unsigned long memcg_page_state_local(struct mem_cgroup *memcg, int idx)
 654 {
 655         long x = 0;
 656         int cpu;
 657
 658         for_each_possible_cpu(cpu)
 659                 x += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->state[idx], cpu);
 660 #ifdef CONFIG_SMP
 661         if (x < 0)
 662                 x = 0;
 663 #endif
 664         return x;
 665 }
 666
 667 static struct mem_cgroup_per_node *
 668 parent_nodeinfo(struct mem_cgroup_per_node *pn, int nid)
 669 {
 670         struct mem_cgroup *parent;
 671
 672         parent = parent_mem_cgroup(pn->memcg);
 673         if (!parent)
 674                 return NULL;
 675         return parent->nodeinfo[nid];
 676 }
 677
 678 void __mod_memcg_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
 679                               int val)
 680 {
 681         struct mem_cgroup_per_node *pn;
 682         struct mem_cgroup *memcg;
 683         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
 684
 685         pn = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
 686         memcg = pn->memcg;
 687
 688         /* Update memcg */
 689         __mod_memcg_state(memcg, idx, val);
 690
 691         /* Update lruvec */
 692         __this_cpu_add(pn->lruvec_stat_local->count[idx], val);
 693
 694         if (vmstat_item_in_bytes(idx))
 695                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
 696
 697         x = val + __this_cpu_read(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx]);
 698         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
 699                 pg_data_t *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
 700                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
 701
 702                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, pgdat->node_id))
 703                         atomic_long_add(x, &pi->lruvec_stat[idx]);
 704                 x = 0;
 705         }
 706         __this_cpu_write(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx], x);
 707 }
 708
 709 /**
 710  * __mod_lruvec_state - update lruvec memory statistics
 711  * @lruvec: the lruvec
 712  * @idx: the stat item
 713  * @val: delta to add to the counter, can be negative
 714  *
 715  * The lruvec is the intersection of the NUMA node and a cgroup. This
 716  * function updates the all three counters that are affected by a
 717  * change of state at this level: per-node, per-cgroup, per-lruvec.
 718  */
 719 void __mod_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
 720                         int val)
 721 {
 722         /* Update node */
 723         __mod_node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), idx, val);
 724
 725         /* Update memcg and lruvec */
 726         if (!mem_cgroup_disabled())
 727                 __mod_memcg_lruvec_state(lruvec, idx, val);
 728 }
 729
 730 void __mod_lruvec_page_state(struct page *page, enum node_stat_item idx,
 731                              int val)
 732 {
 733         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
 734         struct mem_cgroup *memcg;
 735         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
 736         struct lruvec *lruvec;
 737
 738         rcu_read_lock();
 739         memcg = page_memcg(head);
 740         /* Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the node */
 741         if (!memcg) {
 742                 rcu_read_unlock();
 743                 __mod_node_page_state(pgdat, idx, val);
 744                 return;
 745         }
 746
 747         lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
 748         __mod_lruvec_state(lruvec, idx, val);
 749         rcu_read_unlock();
 750 }
 751 EXPORT_SYMBOL(__mod_lruvec_page_state);
 752
 753 void __mod_lruvec_kmem_state(void *p, enum node_stat_item idx, int val)
 754 {
 755         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(virt_to_page(p));
 756         struct mem_cgroup *memcg;
 757         struct lruvec *lruvec;
 758
 759         rcu_read_lock();
 760         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
 761
 762         /*
 763          * Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the
 764          * node. If we reparent the slab objects to the root memcg,
 765          * when we free the slab object, we need to update the per-memcg
 766          * vmstats to keep it correct for the root memcg.
 767          */
 768         if (!memcg) {
 769                 __mod_node_page_state(pgdat, idx, val);
 770         } else {
 771                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
 772                 __mod_lruvec_state(lruvec, idx, val);
 773         }
 774         rcu_read_unlock();
 775 }
 776
 777 /*
 778  * mod_objcg_mlstate() may be called with irq enabled, so
 779  * mod_memcg_lruvec_state() should be used.
 780  */
 781 static inline void mod_objcg_mlstate(struct obj_cgroup *objcg,
 782                                      struct pglist_data *pgdat,
 783                                      enum node_stat_item idx, int nr)
 784 {
 785         struct mem_cgroup *memcg;
 786         struct lruvec *lruvec;
 787
 788         rcu_read_lock();
 789         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
 790         lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
 791         mod_memcg_lruvec_state(lruvec, idx, nr);
 792         rcu_read_unlock();
 793 }
 794
 795 /**
 796  * __count_memcg_events - account VM events in a cgroup
 797  * @memcg: the memory cgroup
 798  * @idx: the event item
 799  * @count: the number of events that occurred
 800  */
 801 void __count_memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, enum vm_event_item idx,
 802                           unsigned long count)
 803 {
 804         if (mem_cgroup_disabled())
 805                 return;
 806
 807         __this_cpu_add(memcg->vmstats_percpu->events[idx], count);
 808         cgroup_rstat_updated(memcg->css.cgroup, smp_processor_id());
 809 }
 810
 811 static unsigned long memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, int event)
 812 {
 813         return READ_ONCE(memcg->vmstats.events[event]);
 814 }
 815
 816 static unsigned long memcg_events_local(struct mem_cgroup *memcg, int event)
 817 {
 818         long x = 0;
 819         int cpu;
 820
 821         for_each_possible_cpu(cpu)
 822                 x += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->events[event], cpu);
 823         return x;
 824 }
 825
 826 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
 827                                          struct page *page,
 828                                          int nr_pages)
 829 {
 830         /* pagein of a big page is an event. So, ignore page size */
 831         if (nr_pages > 0)
 832                 __count_memcg_events(memcg, PGPGIN, 1);
 833         else {
 834                 __count_memcg_events(memcg, PGPGOUT, 1);
 835                 nr_pages = -nr_pages; /* for event */
 836         }
 837
 838         __this_cpu_add(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, nr_pages);
 839 }
 840
 841 static bool mem_cgroup_event_ratelimit(struct mem_cgroup *memcg,
 842                                        enum mem_cgroup_events_target target)
 843 {
 844         unsigned long val, next;
 845
 846         val = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events);
 847         next = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->targets[target]);
 848         /* from time_after() in jiffies.h */
 849         if ((long)(next - val) < 0) {
 850                 switch (target) {
 851                 case MEM_CGROUP_TARGET_THRESH:
 852                         next = val + THRESHOLDS_EVENTS_TARGET;
 853                         break;
 854                 case MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT:
 855                         next = val + SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET;
 856                         break;
 857                 default:
 858                         break;
 859                 }
 860                 __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->targets[target], next);
 861                 return true;
 862         }
 863         return false;
 864 }
 865
 866 /*
 867  * Check events in order.
 868  *
 869  */
 870 static void memcg_check_events(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
 871 {
 872         /* threshold event is triggered in finer grain than soft limit */
 873         if (unlikely(mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
 874                                                 MEM_CGROUP_TARGET_THRESH))) {
 875                 bool do_softlimit;
 876
 877                 do_softlimit = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
 878                                                 MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT);
 879                 mem_cgroup_threshold(memcg);
 880                 if (unlikely(do_softlimit))
 881                         mem_cgroup_update_tree(memcg, page);
 882         }
 883 }
 884
 885 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
 886 {
 887         /*
 888          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
 889          * if it races with swapoff, page migration, etc.
 890          * So this can be called with p == NULL.
 891          */
 892         if (unlikely(!p))
 893                 return NULL;
 894
 895         return mem_cgroup_from_css(task_css(p, memory_cgrp_id));
 896 }
 897 EXPORT_SYMBOL(mem_cgroup_from_task);
 898
 899 /**
 900  * get_mem_cgroup_from_mm: Obtain a reference on given mm_struct's memcg.
 901  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
 902  *
 903  * Obtain a reference on mm->memcg and returns it if successful. Otherwise
 904  * root_mem_cgroup is returned. However if mem_cgroup is disabled, NULL is
 905  * returned.
 906  */
 907 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_mm(struct mm_struct *mm)
 908 {
 909         struct mem_cgroup *memcg;
 910
 911         if (mem_cgroup_disabled())
 912                 return NULL;
 913
 914         /*
 915          * Page cache insertions can happen without an
 916          * actual mm context, e.g. during disk probing
 917          * on boot, loopback IO, acct() writes etc.
 918          *
 919          * No need to css_get on root memcg as the reference
 920          * counting is disabled on the root level in the
 921          * cgroup core. See CSS_NO_REF.
 922          */
 923         if (unlikely(!mm))
 924                 return root_mem_cgroup;
 925
 926         rcu_read_lock();
 927         do {
 928                 memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
 929                 if (unlikely(!memcg))
 930                         memcg = root_mem_cgroup;
 931         } while (!css_tryget(&memcg->css));
 932         rcu_read_unlock();
 933         return memcg;
 934 }
 935 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_mm);
 936
 937 static __always_inline struct mem_cgroup *active_memcg(void)
 938 {
 939         if (in_interrupt())
 940                 return this_cpu_read(int_active_memcg);
 941         else
 942                 return current->active_memcg;
 943 }
 944
 945 static __always_inline bool memcg_kmem_bypass(void)
 946 {
 947         /* Allow remote memcg charging from any context. */
 948         if (unlikely(active_memcg()))
 949                 return false;
 950
 951         /* Memcg to charge can't be determined. */
 952         if (in_interrupt() || !current->mm || (current->flags & PF_KTHREAD))
 953                 return true;
 954
 955         return false;
 956 }
 957
 958 /**
 959  * mem_cgroup_iter - iterate over memory cgroup hierarchy
 960  * @root: hierarchy root
 961  * @prev: previously returned memcg, NULL on first invocation
 962  * @reclaim: cookie for shared reclaim walks, NULL for full walks
 963  *
 964  * Returns references to children of the hierarchy below @root, or
 965  * @root itself, or %NULL after a full round-trip.
 966  *
 967  * Caller must pass the return value in @prev on subsequent
 968  * invocations for reference counting, or use mem_cgroup_iter_break()
 969  * to cancel a hierarchy walk before the round-trip is complete.
 970  *
 971  * Reclaimers can specify a node in @reclaim to divide up the memcgs
 972  * in the hierarchy among all concurrent reclaimers operating on the
 973  * same node.
 974  */
 975 struct mem_cgroup *mem_cgroup_iter(struct mem_cgroup *root,
 976                                    struct mem_cgroup *prev,
 977                                    struct mem_cgroup_reclaim_cookie *reclaim)
 978 {
 979         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
 980         struct cgroup_subsys_state *css = NULL;
 981         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
 982         struct mem_cgroup *pos = NULL;
 983
 984         if (mem_cgroup_disabled())
 985                 return NULL;
 986
 987         if (!root)
 988                 root = root_mem_cgroup;
 989
 990         if (prev && !reclaim)
 991                 pos = prev;
 992
 993         rcu_read_lock();
 994
 995         if (reclaim) {
 996                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
 997
 998                 mz = root->nodeinfo[reclaim->pgdat->node_id];
 999                 iter = &mz->iter;
1000
1001                 if (prev && reclaim->generation != iter->generation)
1002                         goto out_unlock;
1003
1004                 while (1) {
1005                         pos = READ_ONCE(iter->position);
1006                         if (!pos || css_tryget(&pos->css))
1007                                 break;
1008                         /*
1009                          * css reference reached zero, so iter->position will
1010                          * be cleared by ->css_released. However, we should not
1011                          * rely on this happening soon, because ->css_released
1012                          * is called from a work queue, and by busy-waiting we
1013                          * might block it. So we clear iter->position right
1014                          * away.
1015                          */
1016                         (void)cmpxchg(&iter->position, pos, NULL);
1017                 }
1018         }
1019
1020         if (pos)
1021                 css = &pos->css;
1022
1023         for (;;) {
1024                 css = css_next_descendant_pre(css, &root->css);
1025                 if (!css) {
1026                         /*
1027                          * Reclaimers share the hierarchy walk, and a
1028                          * new one might jump in right at the end of
1029                          * the hierarchy - make sure they see at least
1030                          * one group and restart from the beginning.
1031                          */
1032                         if (!prev)
1033                                 continue;
1034                         break;
1035                 }
1036
1037                 /*
1038                  * Verify the css and acquire a reference.  The root
1039                  * is provided by the caller, so we know it's alive
1040                  * and kicking, and don't take an extra reference.
1041                  */
1042                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
1043
1044                 if (css == &root->css)
1045                         break;
1046
1047                 if (css_tryget(css))
1048                         break;
1049
1050                 memcg = NULL;
1051         }
1052
1053         if (reclaim) {
1054                 /*
1055                  * The position could have already been updated by a competing
1056                  * thread, so check that the value hasn't changed since we read
1057                  * it to avoid reclaiming from the same cgroup twice.
1058                  */
1059                 (void)cmpxchg(&iter->position, pos, memcg);
1060
1061                 if (pos)
1062                         css_put(&pos->css);
1063
1064                 if (!memcg)
1065                         iter->generation++;
1066                 else if (!prev)
1067                         reclaim->generation = iter->generation;
1068         }
1069
1070 out_unlock:
1071         rcu_read_unlock();
1072         if (prev && prev != root)
1073                 css_put(&prev->css);
1074
1075         return memcg;
1076 }
1077
1078 /**
1079  * mem_cgroup_iter_break - abort a hierarchy walk prematurely
1080  * @root: hierarchy root
1081  * @prev: last visited hierarchy member as returned by mem_cgroup_iter()
1082  */
1083 void mem_cgroup_iter_break(struct mem_cgroup *root,
1084                            struct mem_cgroup *prev)
1085 {
1086         if (!root)
1087                 root = root_mem_cgroup;
1088         if (prev && prev != root)
1089                 css_put(&prev->css);
1090 }
1091
1092 static void __invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *from,
1093                                         struct mem_cgroup *dead_memcg)
1094 {
1095         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1096         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1097         int nid;
1098
1099         for_each_node(nid) {
1100                 mz = from->nodeinfo[nid];
1101                 iter = &mz->iter;
1102                 cmpxchg(&iter->position, dead_memcg, NULL);
1103         }
1104 }
1105
1106 static void invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *dead_memcg)
1107 {
1108         struct mem_cgroup *memcg = dead_memcg;
1109         struct mem_cgroup *last;
1110
1111         do {
1112                 __invalidate_reclaim_iterators(memcg, dead_memcg);
1113                 last = memcg;
1114         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
1115
1116         /*
1117          * When cgruop1 non-hierarchy mode is used,
1118          * parent_mem_cgroup() does not walk all the way up to the
1119          * cgroup root (root_mem_cgroup). So we have to handle
1120          * dead_memcg from cgroup root separately.
1121          */
1122         if (last != root_mem_cgroup)
1123                 __invalidate_reclaim_iterators(root_mem_cgroup,
1124                                                 dead_memcg);
1125 }
1126
1127 /**
1128  * mem_cgroup_scan_tasks - iterate over tasks of a memory cgroup hierarchy
1129  * @memcg: hierarchy root
1130  * @fn: function to call for each task
1131  * @arg: argument passed to @fn
1132  *
1133  * This function iterates over tasks attached to @memcg or to any of its
1134  * descendants and calls @fn for each task. If @fn returns a non-zero
1135  * value, the function breaks the iteration loop and returns the value.
1136  * Otherwise, it will iterate over all tasks and return 0.
1137  *
1138  * This function must not be called for the root memory cgroup.
1139  */
1140 int mem_cgroup_scan_tasks(struct mem_cgroup *memcg,
1141                           int (*fn)(struct task_struct *, void *), void *arg)
1142 {
1143         struct mem_cgroup *iter;
1144         int ret = 0;
1145
1146         BUG_ON(memcg == root_mem_cgroup);
1147
1148         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1149                 struct css_task_iter it;
1150                 struct task_struct *task;
1151
1152                 css_task_iter_start(&iter->css, CSS_TASK_ITER_PROCS, &it);
1153                 while (!ret && (task = css_task_iter_next(&it)))
1154                         ret = fn(task, arg);
1155                 css_task_iter_end(&it);
1156                 if (ret) {
1157                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1158                         break;
1159                 }
1160         }
1161         return ret;
1162 }
1163
1164 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1165 void lruvec_memcg_debug(struct lruvec *lruvec, struct page *page)
1166 {
1167         struct mem_cgroup *memcg;
1168
1169         if (mem_cgroup_disabled())
1170                 return;
1171
1172         memcg = page_memcg(page);
1173
1174         if (!memcg)
1175                 VM_BUG_ON_PAGE(lruvec_memcg(lruvec) != root_mem_cgroup, page);
1176         else
1177                 VM_BUG_ON_PAGE(lruvec_memcg(lruvec) != memcg, page);
1178 }
1179 #endif
1180
1181 /**
1182  * lock_page_lruvec - lock and return lruvec for a given page.
1183  * @page: the page
1184  *
1185  * These functions are safe to use under any of the following conditions:
1186  * - page locked
1187  * - PageLRU cleared
1188  * - lock_page_memcg()
1189  * - page->_refcount is zero
1190  */
1191 struct lruvec *lock_page_lruvec(struct page *page)
1192 {
1193         struct lruvec *lruvec;
1194
1195         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page);
1196         spin_lock(&lruvec->lru_lock);
1197
1198         lruvec_memcg_debug(lruvec, page);
1199
1200         return lruvec;
1201 }
1202
1203 struct lruvec *lock_page_lruvec_irq(struct page *page)
1204 {
1205         struct lruvec *lruvec;
1206
1207         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page);
1208         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1209
1210         lruvec_memcg_debug(lruvec, page);
1211
1212         return lruvec;
1213 }
1214
1215 struct lruvec *lock_page_lruvec_irqsave(struct page *page, unsigned long *flags)
1216 {
1217         struct lruvec *lruvec;
1218
1219         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page);
1220         spin_lock_irqsave(&lruvec->lru_lock, *flags);
1221
1222         lruvec_memcg_debug(lruvec, page);
1223
1224         return lruvec;
1225 }
1226
1227 /**
1228  * mem_cgroup_update_lru_size - account for adding or removing an lru page
1229  * @lruvec: mem_cgroup per zone lru vector
1230  * @lru: index of lru list the page is sitting on
1231  * @zid: zone id of the accounted pages
1232  * @nr_pages: positive when adding or negative when removing
1233  *
1234  * This function must be called under lru_lock, just before a page is added
1235  * to or just after a page is removed from an lru list (that ordering being
1236  * so as to allow it to check that lru_size 0 is consistent with list_empty).
1237  */
1238 void mem_cgroup_update_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
1239                                 int zid, int nr_pages)
1240 {
1241         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1242         unsigned long *lru_size;
1243         long size;
1244
1245         if (mem_cgroup_disabled())
1246                 return;
1247
1248         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
1249         lru_size = &mz->lru_zone_size[zid][lru];
1250
1251         if (nr_pages < 0)
1252                 *lru_size += nr_pages;
1253
1254         size = *lru_size;
1255         if (WARN_ONCE(size < 0,
1256                 "%s(%p, %d, %d): lru_size %ld\n",
1257                 __func__, lruvec, lru, nr_pages, size)) {
1258                 VM_BUG_ON(1);
1259                 *lru_size = 0;
1260         }
1261
1262         if (nr_pages > 0)
1263                 *lru_size += nr_pages;
1264 }
1265
1266 /**
1267  * mem_cgroup_margin - calculate chargeable space of a memory cgroup
1268  * @memcg: the memory cgroup
1269  *
1270  * Returns the maximum amount of memory @mem can be charged with, in
1271  * pages.
1272  */
1273 static unsigned long mem_cgroup_margin(struct mem_cgroup *memcg)
1274 {
1275         unsigned long margin = 0;
1276         unsigned long count;
1277         unsigned long limit;
1278
1279         count = page_counter_read(&memcg->memory);
1280         limit = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1281         if (count < limit)
1282                 margin = limit - count;
1283
1284         if (do_memsw_account()) {
1285                 count = page_counter_read(&memcg->memsw);
1286                 limit = READ_ONCE(memcg->memsw.max);
1287                 if (count < limit)
1288                         margin = min(margin, limit - count);
1289                 else
1290                         margin = 0;
1291         }
1292
1293         return margin;
1294 }
1295
1296 /*
1297  * A routine for checking "mem" is under move_account() or not.
1298  *
1299  * Checking a cgroup is mc.from or mc.to or under hierarchy of
1300  * moving cgroups. This is for waiting at high-memory pressure
1301  * caused by "move".
1302  */
1303 static bool mem_cgroup_under_move(struct mem_cgroup *memcg)
1304 {
1305         struct mem_cgroup *from;
1306         struct mem_cgroup *to;
1307         bool ret = false;
1308         /*
1309          * Unlike task_move routines, we access mc.to, mc.from not under
1310          * mutual exclusion by cgroup_mutex. Here, we take spinlock instead.
1311          */
1312         spin_lock(&mc.lock);
1313         from = mc.from;
1314         to = mc.to;
1315         if (!from)
1316                 goto unlock;
1317
1318         ret = mem_cgroup_is_descendant(from, memcg) ||
1319                 mem_cgroup_is_descendant(to, memcg);
1320 unlock:
1321         spin_unlock(&mc.lock);
1322         return ret;
1323 }
1324
1325 static bool mem_cgroup_wait_acct_move(struct mem_cgroup *memcg)
1326 {
1327         if (mc.moving_task && current != mc.moving_task) {
1328                 if (mem_cgroup_under_move(memcg)) {
1329                         DEFINE_WAIT(wait);
1330                         prepare_to_wait(&mc.waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
1331                         /* moving charge context might have finished. */
1332                         if (mc.moving_task)
1333                                 schedule();
1334                         finish_wait(&mc.waitq, &wait);
1335                         return true;
1336                 }
1337         }
1338         return false;
1339 }
1340
1341 struct memory_stat {
1342         const char *name;
1343         unsigned int idx;
1344 };
1345
1346 static const struct memory_stat memory_stats[] = {
1347         { "anon",                       NR_ANON_MAPPED                  },
1348         { "file",                       NR_FILE_PAGES                   },
1349         { "kernel_stack",               NR_KERNEL_STACK_KB              },
1350         { "pagetables",                 NR_PAGETABLE                    },
1351         { "percpu",                     MEMCG_PERCPU_B                  },
1352         { "sock",                       MEMCG_SOCK                      },
1353         { "shmem",                      NR_SHMEM                        },
1354         { "file_mapped",                NR_FILE_MAPPED                  },
1355         { "file_dirty",                 NR_FILE_DIRTY                   },
1356         { "file_writeback",             NR_WRITEBACK                    },
1357 #ifdef CONFIG_SWAP
1358         { "swapcached",                 NR_SWAPCACHE                    },
1359 #endif
1360 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1361         { "anon_thp",                   NR_ANON_THPS                    },
1362         { "file_thp",                   NR_FILE_THPS                    },
1363         { "shmem_thp",                  NR_SHMEM_THPS                   },
1364 #endif
1365         { "inactive_anon",              NR_INACTIVE_ANON                },
1366         { "active_anon",                NR_ACTIVE_ANON                  },
1367         { "inactive_file",              NR_INACTIVE_FILE                },
1368         { "active_file",                NR_ACTIVE_FILE                  },
1369         { "unevictable",                NR_UNEVICTABLE                  },
1370         { "slab_reclaimable",           NR_SLAB_RECLAIMABLE_B           },
1371         { "slab_unreclaimable",         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B         },
1372
1373         /* The memory events */
1374         { "workingset_refault_anon",    WORKINGSET_REFAULT_ANON         },
1375         { "workingset_refault_file",    WORKINGSET_REFAULT_FILE         },
1376         { "workingset_activate_anon",   WORKINGSET_ACTIVATE_ANON        },
1377         { "workingset_activate_file",   WORKINGSET_ACTIVATE_FILE        },
1378         { "workingset_restore_anon",    WORKINGSET_RESTORE_ANON         },
1379         { "workingset_restore_file",    WORKINGSET_RESTORE_FILE         },
1380         { "workingset_nodereclaim",     WORKINGSET_NODERECLAIM          },
1381 };
1382
1383 /* Translate stat items to the correct unit for memory.stat output */
1384 static int memcg_page_state_unit(int item)
1385 {
1386         switch (item) {
1387         case MEMCG_PERCPU_B:
1388         case NR_SLAB_RECLAIMABLE_B:
1389         case NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B:
1390         case WORKINGSET_REFAULT_ANON:
1391         case WORKINGSET_REFAULT_FILE:
1392         case WORKINGSET_ACTIVATE_ANON:
1393         case WORKINGSET_ACTIVATE_FILE:
1394         case WORKINGSET_RESTORE_ANON:
1395         case WORKINGSET_RESTORE_FILE:
1396         case WORKINGSET_NODERECLAIM:
1397                 return 1;
1398         case NR_KERNEL_STACK_KB:
1399                 return SZ_1K;
1400         default:
1401                 return PAGE_SIZE;
1402         }
1403 }
1404
1405 static inline unsigned long memcg_page_state_output(struct mem_cgroup *memcg,
1406                                                     int item)
1407 {
1408         return memcg_page_state(memcg, item) * memcg_page_state_unit(item);
1409 }
1410
1411 static char *memory_stat_format(struct mem_cgroup *memcg)
1412 {
1413         struct seq_buf s;
1414         int i;
1415
1416         seq_buf_init(&s, kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL), PAGE_SIZE);
1417         if (!s.buffer)
1418                 return NULL;
1419
1420         /*
1421          * Provide statistics on the state of the memory subsystem as
1422          * well as cumulative event counters that show past behavior.
1423          *
1424          * This list is ordered following a combination of these gradients:
1425          * 1) generic big picture -> specifics and details
1426          * 2) reflecting userspace activity -> reflecting kernel heuristics
1427          *
1428          * Current memory state:
1429          */
1430         cgroup_rstat_flush(memcg->css.cgroup);
1431
1432         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1433                 u64 size;
1434
1435                 size = memcg_page_state_output(memcg, memory_stats[i].idx);
1436                 seq_buf_printf(&s, "%s %llu\n", memory_stats[i].name, size);
1437
1438                 if (unlikely(memory_stats[i].idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B)) {
1439                         size += memcg_page_state_output(memcg,
1440                                                         NR_SLAB_RECLAIMABLE_B);
1441                         seq_buf_printf(&s, "slab %llu\n", size);
1442                 }
1443         }
1444
1445         /* Accumulated memory events */
1446
1447         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGFAULT),
1448                        memcg_events(memcg, PGFAULT));
1449         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGMAJFAULT),
1450                        memcg_events(memcg, PGMAJFAULT));
1451         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n",  vm_event_name(PGREFILL),
1452                        memcg_events(memcg, PGREFILL));
1453         seq_buf_printf(&s, "pgscan %lu\n",
1454                        memcg_events(memcg, PGSCAN_KSWAPD) +
1455                        memcg_events(memcg, PGSCAN_DIRECT));
1456         seq_buf_printf(&s, "pgsteal %lu\n",
1457                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_KSWAPD) +
1458                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_DIRECT));
1459         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGACTIVATE),
1460                        memcg_events(memcg, PGACTIVATE));
1461         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGDEACTIVATE),
1462                        memcg_events(memcg, PGDEACTIVATE));
1463         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREE),
1464                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREE));
1465         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREED),
1466                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREED));
1467
1468 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1469         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_FAULT_ALLOC),
1470                        memcg_events(memcg, THP_FAULT_ALLOC));
1471         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_COLLAPSE_ALLOC),
1472                        memcg_events(memcg, THP_COLLAPSE_ALLOC));
1473 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1474
1475         /* The above should easily fit into one page */
1476         WARN_ON_ONCE(seq_buf_has_overflowed(&s));
1477
1478         return s.buffer;
1479 }
1480
1481 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1482 /**
1483  * mem_cgroup_print_oom_context: Print OOM information relevant to
1484  * memory controller.
1485  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1486  * @p: Task that is going to be killed
1487  *
1488  * NOTE: @memcg and @p's mem_cgroup can be different when hierarchy is
1489  * enabled
1490  */
1491 void mem_cgroup_print_oom_context(struct mem_cgroup *memcg, struct task_struct *p)
1492 {
1493         rcu_read_lock();
1494
1495         if (memcg) {
1496                 pr_cont(",oom_memcg=");
1497                 pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1498         } else
1499                 pr_cont(",global_oom");
1500         if (p) {
1501                 pr_cont(",task_memcg=");
1502                 pr_cont_cgroup_path(task_cgroup(p, memory_cgrp_id));
1503         }
1504         rcu_read_unlock();
1505 }
1506
1507 /**
1508  * mem_cgroup_print_oom_meminfo: Print OOM memory information relevant to
1509  * memory controller.
1510  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1511  */
1512 void mem_cgroup_print_oom_meminfo(struct mem_cgroup *memcg)
1513 {
1514         char *buf;
1515
1516         pr_info("memory: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1517                 K((u64)page_counter_read(&memcg->memory)),
1518                 K((u64)READ_ONCE(memcg->memory.max)), memcg->memory.failcnt);
1519         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
1520                 pr_info("swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1521                         K((u64)page_counter_read(&memcg->swap)),
1522                         K((u64)READ_ONCE(memcg->swap.max)), memcg->swap.failcnt);
1523         else {
1524                 pr_info("memory+swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1525                         K((u64)page_counter_read(&memcg->memsw)),
1526                         K((u64)memcg->memsw.max), memcg->memsw.failcnt);
1527                 pr_info("kmem: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1528                         K((u64)page_counter_read(&memcg->kmem)),
1529                         K((u64)memcg->kmem.max), memcg->kmem.failcnt);
1530         }
1531
1532         pr_info("Memory cgroup stats for ");
1533         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1534         pr_cont(":");
1535         buf = memory_stat_format(memcg);
1536         if (!buf)
1537                 return;
1538         pr_info("%s", buf);
1539         kfree(buf);
1540 }
1541
1542 /*
1543  * Return the memory (and swap, if configured) limit for a memcg.
1544  */
1545 unsigned long mem_cgroup_get_max(struct mem_cgroup *memcg)
1546 {
1547         unsigned long max = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1548
1549         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
1550                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg))
1551                         max += min(READ_ONCE(memcg->swap.max),
1552                                    (unsigned long)total_swap_pages);
1553         } else { /* v1 */
1554                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg)) {
1555                         /* Calculate swap excess capacity from memsw limit */
1556                         unsigned long swap = READ_ONCE(memcg->memsw.max) - max;
1557
1558                         max += min(swap, (unsigned long)total_swap_pages);
1559                 }
1560         }
1561         return max;
1562 }
1563
1564 unsigned long mem_cgroup_size(struct mem_cgroup *memcg)
1565 {
1566         return page_counter_read(&memcg->memory);
1567 }
1568
1569 static bool mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
1570                                      int order)
1571 {
1572         struct oom_control oc = {
1573                 .zonelist = NULL,
1574                 .nodemask = NULL,
1575                 .memcg = memcg,
1576                 .gfp_mask = gfp_mask,
1577                 .order = order,
1578         };
1579         bool ret = true;
1580
1581         if (mutex_lock_killable(&oom_lock))
1582                 return true;
1583
1584         if (mem_cgroup_margin(memcg) >= (1 << order))
1585                 goto unlock;
1586
1587         /*
1588          * A few threads which were not waiting at mutex_lock_killable() can
1589          * fail to bail out. Therefore, check again after holding oom_lock.
1590          */
1591         ret = should_force_charge() || out_of_memory(&oc);
1592
1593 unlock:
1594         mutex_unlock(&oom_lock);
1595         return ret;
1596 }
1597
1598 static int mem_cgroup_soft_reclaim(struct mem_cgroup *root_memcg,
1599                                    pg_data_t *pgdat,
1600                                    gfp_t gfp_mask,
1601                                    unsigned long *total_scanned)
1602 {
1603         struct mem_cgroup *victim = NULL;
1604         int total = 0;
1605         int loop = 0;
1606         unsigned long excess;
1607         unsigned long nr_scanned;
1608         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1609                 .pgdat = pgdat,
1610         };
1611
1612         excess = soft_limit_excess(root_memcg);
1613
1614         while (1) {
1615                 victim = mem_cgroup_iter(root_memcg, victim, &reclaim);
1616                 if (!victim) {
1617                         loop++;
1618                         if (loop >= 2) {
1619                                 /*
1620                                  * If we have not been able to reclaim
1621                                  * anything, it might because there are
1622                                  * no reclaimable pages under this hierarchy
1623                                  */
1624                                 if (!total)
1625                                         break;
1626                                 /*
1627                                  * We want to do more targeted reclaim.
1628                                  * excess >> 2 is not to excessive so as to
1629                                  * reclaim too much, nor too less that we keep
1630                                  * coming back to reclaim from this cgroup
1631                                  */
1632                                 if (total >= (excess >> 2) ||
1633                                         (loop > MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS))
1634                                         break;
1635                         }
1636                         continue;
1637                 }
1638                 total += mem_cgroup_shrink_node(victim, gfp_mask, false,
1639                                         pgdat, &nr_scanned);
1640                 *total_scanned += nr_scanned;
1641                 if (!soft_limit_excess(root_memcg))
1642                         break;
1643         }
1644         mem_cgroup_iter_break(root_memcg, victim);
1645         return total;
1646 }
1647
1648 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1649 static struct lockdep_map memcg_oom_lock_dep_map = {
1650         .name = "memcg_oom_lock",
1651 };
1652 #endif
1653
1654 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_oom_lock);
1655
1656 /*
1657  * Check OOM-Killer is already running under our hierarchy.
1658  * If someone is running, return false.
1659  */
1660 static bool mem_cgroup_oom_trylock(struct mem_cgroup *memcg)
1661 {
1662         struct mem_cgroup *iter, *failed = NULL;
1663
1664         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1665
1666         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1667                 if (iter->oom_lock) {
1668                         /*
1669                          * this subtree of our hierarchy is already locked
1670                          * so we cannot give a lock.
1671                          */
1672                         failed = iter;
1673                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1674                         break;
1675                 } else
1676                         iter->oom_lock = true;
1677         }
1678
1679         if (failed) {
1680                 /*
1681                  * OK, we failed to lock the whole subtree so we have
1682                  * to clean up what we set up to the failing subtree
1683                  */
1684                 for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1685                         if (iter == failed) {
1686                                 mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1687                                 break;
1688                         }
1689                         iter->oom_lock = false;
1690                 }
1691         } else
1692                 mutex_acquire(&memcg_oom_lock_dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1693
1694         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1695
1696         return !failed;
1697 }
1698
1699 static void mem_cgroup_oom_unlock(struct mem_cgroup *memcg)
1700 {
1701         struct mem_cgroup *iter;
1702
1703         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1704         mutex_release(&memcg_oom_lock_dep_map, _RET_IP_);
1705         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1706                 iter->oom_lock = false;
1707         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1708 }
1709
1710 static void mem_cgroup_mark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1711 {
1712         struct mem_cgroup *iter;
1713
1714         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1715         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1716                 iter->under_oom++;
1717         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1718 }
1719
1720 static void mem_cgroup_unmark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1721 {
1722         struct mem_cgroup *iter;
1723
1724         /*
1725          * Be careful about under_oom underflows because a child memcg
1726          * could have been added after mem_cgroup_mark_under_oom.
1727          */
1728         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1729         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1730                 if (iter->under_oom > 0)
1731                         iter->under_oom--;
1732         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1733 }
1734
1735 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_oom_waitq);
1736
1737 struct oom_wait_info {
1738         struct mem_cgroup *memcg;
1739         wait_queue_entry_t      wait;
1740 };
1741
1742 static int memcg_oom_wake_function(wait_queue_entry_t *wait,
1743         unsigned mode, int sync, void *arg)
1744 {
1745         struct mem_cgroup *wake_memcg = (struct mem_cgroup *)arg;
1746         struct mem_cgroup *oom_wait_memcg;
1747         struct oom_wait_info *oom_wait_info;
1748
1749         oom_wait_info = container_of(wait, struct oom_wait_info, wait);
1750         oom_wait_memcg = oom_wait_info->memcg;
1751
1752         if (!mem_cgroup_is_descendant(wake_memcg, oom_wait_memcg) &&
1753             !mem_cgroup_is_descendant(oom_wait_memcg, wake_memcg))
1754                 return 0;
1755         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, arg);
1756 }
1757
1758 static void memcg_oom_recover(struct mem_cgroup *memcg)
1759 {
1760         /*
1761          * For the following lockless ->under_oom test, the only required
1762          * guarantee is that it must see the state asserted by an OOM when
1763          * this function is called as a result of userland actions
1764          * triggered by the notification of the OOM.  This is trivially
1765          * achieved by invoking mem_cgroup_mark_under_oom() before
1766          * triggering notification.
1767          */
1768         if (memcg && memcg->under_oom)
1769                 __wake_up(&memcg_oom_waitq, TASK_NORMAL, 0, memcg);
1770 }
1771
1772 enum oom_status {
1773         OOM_SUCCESS,
1774         OOM_FAILED,
1775         OOM_ASYNC,
1776         OOM_SKIPPED
1777 };
1778
1779 static enum oom_status mem_cgroup_oom(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t mask, int order)
1780 {
1781         enum oom_status ret;
1782         bool locked;
1783
1784         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1785                 return OOM_SKIPPED;
1786
1787         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
1788
1789         /*
1790          * We are in the middle of the charge context here, so we
1791          * don't want to block when potentially sitting on a callstack
1792          * that holds all kinds of filesystem and mm locks.
1793          *
1794          * cgroup1 allows disabling the OOM killer and waiting for outside
1795          * handling until the charge can succeed; remember the context and put
1796          * the task to sleep at the end of the page fault when all locks are
1797          * released.
1798          *
1799          * On the other hand, in-kernel OOM killer allows for an async victim
1800          * memory reclaim (oom_reaper) and that means that we are not solely
1801          * relying on the oom victim to make a forward progress and we can
1802          * invoke the oom killer here.
1803          *
1804          * Please note that mem_cgroup_out_of_memory might fail to find a
1805          * victim and then we have to bail out from the charge path.
1806          */
1807         if (memcg->oom_kill_disable) {
1808                 if (!current->in_user_fault)
1809                         return OOM_SKIPPED;
1810                 css_get(&memcg->css);
1811                 current->memcg_in_oom = memcg;
1812                 current->memcg_oom_gfp_mask = mask;
1813                 current->memcg_oom_order = order;
1814
1815                 return OOM_ASYNC;
1816         }
1817
1818         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
1819
1820         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
1821
1822         if (locked)
1823                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
1824
1825         mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1826         if (mem_cgroup_out_of_memory(memcg, mask, order))
1827                 ret = OOM_SUCCESS;
1828         else
1829                 ret = OOM_FAILED;
1830
1831         if (locked)
1832                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
1833
1834         return ret;
1835 }
1836
1837 /**
1838  * mem_cgroup_oom_synchronize - complete memcg OOM handling
1839  * @handle: actually kill/wait or just clean up the OOM state
1840  *
1841  * This has to be called at the end of a page fault if the memcg OOM
1842  * handler was enabled.
1843  *
1844  * Memcg supports userspace OOM handling where failed allocations must
1845  * sleep on a waitqueue until the userspace task resolves the
1846  * situation.  Sleeping directly in the charge context with all kinds
1847  * of locks held is not a good idea, instead we remember an OOM state
1848  * in the task and mem_cgroup_oom_synchronize() has to be called at
1849  * the end of the page fault to complete the OOM handling.
1850  *
1851  * Returns %true if an ongoing memcg OOM situation was detected and
1852  * completed, %false otherwise.
1853  */
1854 bool mem_cgroup_oom_synchronize(bool handle)
1855 {
1856         struct mem_cgroup *memcg = current->memcg_in_oom;
1857         struct oom_wait_info owait;
1858         bool locked;
1859
1860         /* OOM is global, do not handle */
1861         if (!memcg)
1862                 return false;
1863
1864         if (!handle)
1865                 goto cleanup;
1866
1867         owait.memcg = memcg;
1868         owait.wait.flags = 0;
1869         owait.wait.func = memcg_oom_wake_function;
1870         owait.wait.private = current;
1871         INIT_LIST_HEAD(&owait.wait.entry);
1872
1873         prepare_to_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait, TASK_KILLABLE);
1874         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
1875
1876         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
1877
1878         if (locked)
1879                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
1880
1881         if (locked && !memcg->oom_kill_disable) {
1882                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1883                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
1884                 mem_cgroup_out_of_memory(memcg, current->memcg_oom_gfp_mask,
1885                                          current->memcg_oom_order);
1886         } else {
1887                 schedule();
1888                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1889                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
1890         }
1891
1892         if (locked) {
1893                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
1894                 /*
1895                  * There is no guarantee that an OOM-lock contender
1896                  * sees the wakeups triggered by the OOM kill
1897                  * uncharges.  Wake any sleepers explicitly.
1898                  */
1899                 memcg_oom_recover(memcg);
1900         }
1901 cleanup:
1902         current->memcg_in_oom = NULL;
1903         css_put(&memcg->css);
1904         return true;
1905 }
1906
1907 /**
1908  * mem_cgroup_get_oom_group - get a memory cgroup to clean up after OOM
1909  * @victim: task to be killed by the OOM killer
1910  * @oom_domain: memcg in case of memcg OOM, NULL in case of system-wide OOM
1911  *
1912  * Returns a pointer to a memory cgroup, which has to be cleaned up
1913  * by killing all belonging OOM-killable tasks.
1914  *
1915  * Caller has to call mem_cgroup_put() on the returned non-NULL memcg.
1916  */
1917 struct mem_cgroup *mem_cgroup_get_oom_group(struct task_struct *victim,
1918                                             struct mem_cgroup *oom_domain)
1919 {
1920         struct mem_cgroup *oom_group = NULL;
1921         struct mem_cgroup *memcg;
1922
1923         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
1924                 return NULL;
1925
1926         if (!oom_domain)
1927                 oom_domain = root_mem_cgroup;
1928
1929         rcu_read_lock();
1930
1931         memcg = mem_cgroup_from_task(victim);
1932         if (memcg == root_mem_cgroup)
1933                 goto out;
1934
1935         /*
1936          * If the victim task has been asynchronously moved to a different
1937          * memory cgroup, we might end up killing tasks outside oom_domain.
1938          * In this case it's better to ignore memory.group.oom.
1939          */
1940         if (unlikely(!mem_cgroup_is_descendant(memcg, oom_domain)))
1941                 goto out;
1942
1943         /*
1944          * Traverse the memory cgroup hierarchy from the victim task's
1945          * cgroup up to the OOMing cgroup (or root) to find the
1946          * highest-level memory cgroup with oom.group set.
1947          */
1948         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
1949                 if (memcg->oom_group)
1950                         oom_group = memcg;
1951
1952                 if (memcg == oom_domain)
1953                         break;
1954         }
1955
1956         if (oom_group)
1957                 css_get(&oom_group->css);
1958 out:
1959         rcu_read_unlock();
1960
1961         return oom_group;
1962 }
1963
1964 void mem_cgroup_print_oom_group(struct mem_cgroup *memcg)
1965 {
1966         pr_info("Tasks in ");
1967         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1968         pr_cont(" are going to be killed due to memory.oom.group set\n");
1969 }
1970
1971 /**
1972  * lock_page_memcg - lock a page and memcg binding
1973  * @page: the page
1974  *
1975  * This function protects unlocked LRU pages from being moved to
1976  * another cgroup.
1977  *
1978  * It ensures lifetime of the locked memcg. Caller is responsible
1979  * for the lifetime of the page.
1980  */
1981 void lock_page_memcg(struct page *page)
1982 {
1983         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
1984         struct mem_cgroup *memcg;
1985         unsigned long flags;
1986
1987         /*
1988          * The RCU lock is held throughout the transaction.  The fast
1989          * path can get away without acquiring the memcg->move_lock
1990          * because page moving starts with an RCU grace period.
1991          */
1992         rcu_read_lock();
1993
1994         if (mem_cgroup_disabled())
1995                 return;
1996 again:
1997         memcg = page_memcg(head);
1998         if (unlikely(!memcg))
1999                 return;
2000
2001 #ifdef CONFIG_PROVE_LOCKING
2002         local_irq_save(flags);
2003         might_lock(&memcg->move_lock);
2004         local_irq_restore(flags);
2005 #endif
2006
2007         if (atomic_read(&memcg->moving_account) <= 0)
2008                 return;
2009
2010         spin_lock_irqsave(&memcg->move_lock, flags);
2011         if (memcg != page_memcg(head)) {
2012                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2013                 goto again;
2014         }
2015
2016         /*
2017          * When charge migration first begins, we can have multiple
2018          * critical sections holding the fast-path RCU lock and one
2019          * holding the slowpath move_lock. Track the task who has the
2020          * move_lock for unlock_page_memcg().
2021          */
2022         memcg->move_lock_task = current;
2023         memcg->move_lock_flags = flags;
2024 }
2025 EXPORT_SYMBOL(lock_page_memcg);
2026
2027 static void __unlock_page_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
2028 {
2029         if (memcg && memcg->move_lock_task == current) {
2030                 unsigned long flags = memcg->move_lock_flags;
2031
2032                 memcg->move_lock_task = NULL;
2033                 memcg->move_lock_flags = 0;
2034
2035                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2036         }
2037
2038         rcu_read_unlock();
2039 }
2040
2041 /**
2042  * unlock_page_memcg - unlock a page and memcg binding
2043  * @page: the page
2044  */
2045 void unlock_page_memcg(struct page *page)
2046 {
2047         struct page *head = compound_head(page);
2048
2049         __unlock_page_memcg(page_memcg(head));
2050 }
2051 EXPORT_SYMBOL(unlock_page_memcg);
2052
2053 struct obj_stock {
2054 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2055         struct obj_cgroup *cached_objcg;
2056         struct pglist_data *cached_pgdat;
2057         unsigned int nr_bytes;
2058         int nr_slab_reclaimable_b;
2059         int nr_slab_unreclaimable_b;
2060 #else
2061         int dummy[0];
2062 #endif
2063 };
2064
2065 struct memcg_stock_pcp {
2066         struct mem_cgroup *cached; /* this never be root cgroup */
2067         unsigned int nr_pages;
2068         struct obj_stock task_obj;
2069         struct obj_stock irq_obj;
2070
2071         struct work_struct work;
2072         unsigned long flags;
2073 #define FLUSHING_CACHED_CHARGE  0
2074 };
2075 static DEFINE_PER_CPU(struct memcg_stock_pcp, memcg_stock);
2076 static DEFINE_MUTEX(percpu_charge_mutex);
2077
2078 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2079 static void drain_obj_stock(struct obj_stock *stock);
2080 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2081                                      struct mem_cgroup *root_memcg);
2082
2083 #else
2084 static inline void drain_obj_stock(struct obj_stock *stock)
2085 {
2086 }
2087 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2088                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
2089 {
2090         return false;
2091 }
2092 #endif
2093
2094 /*
2095  * Most kmem_cache_alloc() calls are from user context. The irq disable/enable
2096  * sequence used in this case to access content from object stock is slow.
2097  * To optimize for user context access, there are now two object stocks for
2098  * task context and interrupt context access respectively.
2099  *
2100  * The task context object stock can be accessed by disabling preemption only
2101  * which is cheap in non-preempt kernel. The interrupt context object stock
2102  * can only be accessed after disabling interrupt. User context code can
2103  * access interrupt object stock, but not vice versa.
2104  */
2105 static inline struct obj_stock *get_obj_stock(unsigned long *pflags)
2106 {
2107         struct memcg_stock_pcp *stock;
2108
2109         if (likely(in_task())) {
2110                 *pflags = 0UL;
2111                 preempt_disable();
2112                 stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2113                 return &stock->task_obj;
2114         }
2115
2116         local_irq_save(*pflags);
2117         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2118         return &stock->irq_obj;
2119 }
2120
2121 static inline void put_obj_stock(unsigned long flags)
2122 {
2123         if (likely(in_task()))
2124                 preempt_enable();
2125         else
2126                 local_irq_restore(flags);
2127 }
2128
2129 /**
2130  * consume_stock: Try to consume stocked charge on this cpu.
2131  * @memcg: memcg to consume from.
2132  * @nr_pages: how many pages to charge.
2133  *
2134  * The charges will only happen if @memcg matches the current cpu's memcg
2135  * stock, and at least @nr_pages are available in that stock.  Failure to
2136  * service an allocation will refill the stock.
2137  *
2138  * returns true if successful, false otherwise.
2139  */
2140 static bool consume_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2141 {
2142         struct memcg_stock_pcp *stock;
2143         unsigned long flags;
2144         bool ret = false;
2145
2146         if (nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2147                 return ret;
2148
2149         local_irq_save(flags);
2150
2151         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2152         if (memcg == stock->cached && stock->nr_pages >= nr_pages) {
2153                 stock->nr_pages -= nr_pages;
2154                 ret = true;
2155         }
2156
2157         local_irq_restore(flags);
2158
2159         return ret;
2160 }
2161
2162 /*
2163  * Returns stocks cached in percpu and reset cached information.
2164  */
2165 static void drain_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2166 {
2167         struct mem_cgroup *old = stock->cached;
2168
2169         if (!old)
2170                 return;
2171
2172         if (stock->nr_pages) {
2173                 page_counter_uncharge(&old->memory, stock->nr_pages);
2174                 if (do_memsw_account())
2175                         page_counter_uncharge(&old->memsw, stock->nr_pages);
2176                 stock->nr_pages = 0;
2177         }
2178
2179         css_put(&old->css);
2180         stock->cached = NULL;
2181 }
2182
2183 static void drain_local_stock(struct work_struct *dummy)
2184 {
2185         struct memcg_stock_pcp *stock;
2186         unsigned long flags;
2187
2188         /*
2189          * The only protection from memory hotplug vs. drain_stock races is
2190          * that we always operate on local CPU stock here with IRQ disabled
2191          */
2192         local_irq_save(flags);
2193
2194         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2195         drain_obj_stock(&stock->irq_obj);
2196         if (in_task())
2197                 drain_obj_stock(&stock->task_obj);
2198         drain_stock(stock);
2199         clear_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags);
2200
2201         local_irq_restore(flags);
2202 }
2203
2204 /*
2205  * Cache charges(val) to local per_cpu area.
2206  * This will be consumed by consume_stock() function, later.
2207  */
2208 static void refill_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2209 {
2210         struct memcg_stock_pcp *stock;
2211         unsigned long flags;
2212
2213         local_irq_save(flags);
2214
2215         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2216         if (stock->cached != memcg) { /* reset if necessary */
2217                 drain_stock(stock);
2218                 css_get(&memcg->css);
2219                 stock->cached = memcg;
2220         }
2221         stock->nr_pages += nr_pages;
2222
2223         if (stock->nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2224                 drain_stock(stock);
2225
2226         local_irq_restore(flags);
2227 }
2228
2229 /*
2230  * Drains all per-CPU charge caches for given root_memcg resp. subtree
2231  * of the hierarchy under it.
2232  */
2233 static void drain_all_stock(struct mem_cgroup *root_memcg)
2234 {
2235         int cpu, curcpu;
2236
2237         /* If someone's already draining, avoid adding running more workers. */
2238         if (!mutex_trylock(&percpu_charge_mutex))
2239                 return;
2240         /*
2241          * Notify other cpus that system-wide "drain" is running
2242          * We do not care about races with the cpu hotplug because cpu down
2243          * as well as workers from this path always operate on the local
2244          * per-cpu data. CPU up doesn't touch memcg_stock at all.
2245          */
2246         curcpu = get_cpu();
2247         for_each_online_cpu(cpu) {
2248                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2249                 struct mem_cgroup *memcg;
2250                 bool flush = false;
2251
2252                 rcu_read_lock();
2253                 memcg = stock->cached;
2254                 if (memcg && stock->nr_pages &&
2255                     mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
2256                         flush = true;
2257                 if (obj_stock_flush_required(stock, root_memcg))
2258                         flush = true;
2259                 rcu_read_unlock();
2260
2261                 if (flush &&
2262                     !test_and_set_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags)) {
2263                         if (cpu == curcpu)
2264                                 drain_local_stock(&stock->work);
2265                         else
2266                                 schedule_work_on(cpu, &stock->work);
2267                 }
2268         }
2269         put_cpu();
2270         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2271 }
2272
2273 static void memcg_flush_lruvec_page_state(struct mem_cgroup *memcg, int cpu)
2274 {
2275         int nid;
2276
2277         for_each_node(nid) {
2278                 struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[nid];
2279                 unsigned long stat[NR_VM_NODE_STAT_ITEMS];
2280                 struct batched_lruvec_stat *lstatc;
2281                 int i;
2282
2283                 lstatc = per_cpu_ptr(pn->lruvec_stat_cpu, cpu);
2284                 for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++) {
2285                         stat[i] = lstatc->count[i];
2286                         lstatc->count[i] = 0;
2287                 }
2288
2289                 do {
2290                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
2291                                 atomic_long_add(stat[i], &pn->lruvec_stat[i]);
2292                 } while ((pn = parent_nodeinfo(pn, nid)));
2293         }
2294 }
2295
2296 static int memcg_hotplug_cpu_dead(unsigned int cpu)
2297 {
2298         struct memcg_stock_pcp *stock;
2299         struct mem_cgroup *memcg;
2300
2301         stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2302         drain_stock(stock);
2303
2304         for_each_mem_cgroup(memcg)
2305                 memcg_flush_lruvec_page_state(memcg, cpu);
2306
2307         return 0;
2308 }
2309
2310 static unsigned long reclaim_high(struct mem_cgroup *memcg,
2311                                   unsigned int nr_pages,
2312                                   gfp_t gfp_mask)
2313 {
2314         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2315
2316         do {
2317                 unsigned long pflags;
2318
2319                 if (page_counter_read(&memcg->memory) <=
2320                     READ_ONCE(memcg->memory.high))
2321                         continue;
2322
2323                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_HIGH);
2324
2325                 psi_memstall_enter(&pflags);
2326                 nr_reclaimed += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages,
2327                                                              gfp_mask, true);
2328                 psi_memstall_leave(&pflags);
2329         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2330                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2331
2332         return nr_reclaimed;
2333 }
2334
2335 static void high_work_func(struct work_struct *work)
2336 {
2337         struct mem_cgroup *memcg;
2338
2339         memcg = container_of(work, struct mem_cgroup, high_work);
2340         reclaim_high(memcg, MEMCG_CHARGE_BATCH, GFP_KERNEL);
2341 }
2342
2343 /*
2344  * Clamp the maximum sleep time per allocation batch to 2 seconds. This is
2345  * enough to still cause a significant slowdown in most cases, while still
2346  * allowing diagnostics and tracing to proceed without becoming stuck.
2347  */
2348 #define MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES (2UL*HZ)
2349
2350 /*
2351  * When calculating the delay, we use these either side of the exponentiation to
2352  * maintain precision and scale to a reasonable number of jiffies (see the table
2353  * below.
2354  *
2355  * - MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT: Extra precision bits while translating the
2356  *   overage ratio to a delay.
2357  * - MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT: The number of bits to scale down the
2358  *   proposed penalty in order to reduce to a reasonable number of jiffies, and
2359  *   to produce a reasonable delay curve.
2360  *
2361  * MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT just happens to be a number that produces a
2362  * reasonable delay curve compared to precision-adjusted overage, not
2363  * penalising heavily at first, but still making sure that growth beyond the
2364  * limit penalises misbehaviour cgroups by slowing them down exponentially. For
2365  * example, with a high of 100 megabytes:
2366  *
2367  *  +-------+------------------------+
2368  *  | usage | time to allocate in ms |
2369  *  +-------+------------------------+
2370  *  | 100M  |                      0 |
2371  *  | 101M  |                      6 |
2372  *  | 102M  |                     25 |
2373  *  | 103M  |                     57 |
2374  *  | 104M  |                    102 |
2375  *  | 105M  |                    159 |
2376  *  | 106M  |                    230 |
2377  *  | 107M  |                    313 |
2378  *  | 108M  |                    409 |
2379  *  | 109M  |                    518 |
2380  *  | 110M  |                    639 |
2381  *  | 111M  |                    774 |
2382  *  | 112M  |                    921 |
2383  *  | 113M  |                   1081 |
2384  *  | 114M  |                   1254 |
2385  *  | 115M  |                   1439 |
2386  *  | 116M  |                   1638 |
2387  *  | 117M  |                   1849 |
2388  *  | 118M  |                   2000 |
2389  *  | 119M  |                   2000 |
2390  *  | 120M  |                   2000 |
2391  *  +-------+------------------------+
2392  */
2393  #define MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT 20
2394  #define MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT 14
2395
2396 static u64 calculate_overage(unsigned long usage, unsigned long high)
2397 {
2398         u64 overage;
2399
2400         if (usage <= high)
2401                 return 0;
2402
2403         /*
2404          * Prevent division by 0 in overage calculation by acting as if
2405          * it was a threshold of 1 page
2406          */
2407         high = max(high, 1UL);
2408
2409         overage = usage - high;
2410         overage <<= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2411         return div64_u64(overage, high);
2412 }
2413
2414 static u64 mem_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2415 {
2416         u64 overage, max_overage = 0;
2417
2418         do {
2419                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->memory),
2420                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
2421                 max_overage = max(overage, max_overage);
2422         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2423                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2424
2425         return max_overage;
2426 }
2427
2428 static u64 swap_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2429 {
2430         u64 overage, max_overage = 0;
2431
2432         do {
2433                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->swap),
2434                                             READ_ONCE(memcg->swap.high));
2435                 if (overage)
2436                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_HIGH);
2437                 max_overage = max(overage, max_overage);
2438         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2439                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2440
2441         return max_overage;
2442 }
2443
2444 /*
2445  * Get the number of jiffies that we should penalise a mischievous cgroup which
2446  * is exceeding its memory.high by checking both it and its ancestors.
2447  */
2448 static unsigned long calculate_high_delay(struct mem_cgroup *memcg,
2449                                           unsigned int nr_pages,
2450                                           u64 max_overage)
2451 {
2452         unsigned long penalty_jiffies;
2453
2454         if (!max_overage)
2455                 return 0;
2456
2457         /*
2458          * We use overage compared to memory.high to calculate the number of
2459          * jiffies to sleep (penalty_jiffies). Ideally this value should be
2460          * fairly lenient on small overages, and increasingly harsh when the
2461          * memcg in question makes it clear that it has no intention of stopping
2462          * its crazy behaviour, so we exponentially increase the delay based on
2463          * overage amount.
2464          */
2465         penalty_jiffies = max_overage * max_overage * HZ;
2466         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2467         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT;
2468
2469         /*
2470          * Factor in the task's own contribution to the overage, such that four
2471          * N-sized allocations are throttled approximately the same as one
2472          * 4N-sized allocation.
2473          *
2474          * MEMCG_CHARGE_BATCH pages is nominal, so work out how much smaller or
2475          * larger the current charge patch is than that.
2476          */
2477         return penalty_jiffies * nr_pages / MEMCG_CHARGE_BATCH;
2478 }
2479
2480 /*
2481  * Scheduled by try_charge() to be executed from the userland return path
2482  * and reclaims memory over the high limit.
2483  */
2484 void mem_cgroup_handle_over_high(void)
2485 {
2486         unsigned long penalty_jiffies;
2487         unsigned long pflags;
2488         unsigned long nr_reclaimed;
2489         unsigned int nr_pages = current->memcg_nr_pages_over_high;
2490         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2491         struct mem_cgroup *memcg;
2492         bool in_retry = false;
2493
2494         if (likely(!nr_pages))
2495                 return;
2496
2497         memcg = get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
2498         current->memcg_nr_pages_over_high = 0;
2499
2500 retry_reclaim:
2501         /*
2502          * The allocating task should reclaim at least the batch size, but for
2503          * subsequent retries we only want to do what's necessary to prevent oom
2504          * or breaching resource isolation.
2505          *
2506          * This is distinct from memory.max or page allocator behaviour because
2507          * memory.high is currently batched, whereas memory.max and the page
2508          * allocator run every time an allocation is made.
2509          */
2510         nr_reclaimed = reclaim_high(memcg,
2511                                     in_retry ? SWAP_CLUSTER_MAX : nr_pages,
2512                                     GFP_KERNEL);
2513
2514         /*
2515          * memory.high is breached and reclaim is unable to keep up. Throttle
2516          * allocators proactively to slow down excessive growth.
2517          */
2518         penalty_jiffies = calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2519                                                mem_find_max_overage(memcg));
2520
2521         penalty_jiffies += calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2522                                                 swap_find_max_overage(memcg));
2523
2524         /*
2525          * Clamp the max delay per usermode return so as to still keep the
2526          * application moving forwards and also permit diagnostics, albeit
2527          * extremely slowly.
2528          */
2529         penalty_jiffies = min(penalty_jiffies, MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES);
2530
2531         /*
2532          * Don't sleep if the amount of jiffies this memcg owes us is so low
2533          * that it's not even worth doing, in an attempt to be nice to those who
2534          * go only a small amount over their memory.high value and maybe haven't
2535          * been aggressively reclaimed enough yet.
2536          */
2537         if (penalty_jiffies <= HZ / 100)
2538                 goto out;
2539
2540         /*
2541          * If reclaim is making forward progress but we're still over
2542          * memory.high, we want to encourage that rather than doing allocator
2543          * throttling.
2544          */
2545         if (nr_reclaimed || nr_retries--) {
2546                 in_retry = true;
2547                 goto retry_reclaim;
2548         }
2549
2550         /*
2551          * If we exit early, we're guaranteed to die (since
2552          * schedule_timeout_killable sets TASK_KILLABLE). This means we don't
2553          * need to account for any ill-begotten jiffies to pay them off later.
2554          */
2555         psi_memstall_enter(&pflags);
2556         schedule_timeout_killable(penalty_jiffies);
2557         psi_memstall_leave(&pflags);
2558
2559 out:
2560         css_put(&memcg->css);
2561 }
2562
2563 static int try_charge_memcg(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2564                         unsigned int nr_pages)
2565 {
2566         unsigned int batch = max(MEMCG_CHARGE_BATCH, nr_pages);
2567         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2568         struct mem_cgroup *mem_over_limit;
2569         struct page_counter *counter;
2570         enum oom_status oom_status;
2571         unsigned long nr_reclaimed;
2572         bool may_swap = true;
2573         bool drained = false;
2574         unsigned long pflags;
2575
2576 retry:
2577         if (consume_stock(memcg, nr_pages))
2578                 return 0;
2579
2580         if (!do_memsw_account() ||
2581             page_counter_try_charge(&memcg->memsw, batch, &counter)) {
2582                 if (page_counter_try_charge(&memcg->memory, batch, &counter))
2583                         goto done_restock;
2584                 if (do_memsw_account())
2585                         page_counter_uncharge(&memcg->memsw, batch);
2586                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memory);
2587         } else {
2588                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memsw);
2589                 may_swap = false;
2590         }
2591
2592         if (batch > nr_pages) {
2593                 batch = nr_pages;
2594                 goto retry;
2595         }
2596
2597         /*
2598          * Memcg doesn't have a dedicated reserve for atomic
2599          * allocations. But like the global atomic pool, we need to
2600          * put the burden of reclaim on regular allocation requests
2601          * and let these go through as privileged allocations.
2602          */
2603         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC)
2604                 goto force;
2605
2606         /*
2607          * Unlike in global OOM situations, memcg is not in a physical
2608          * memory shortage.  Allow dying and OOM-killed tasks to
2609          * bypass the last charges so that they can exit quickly and
2610          * free their memory.
2611          */
2612         if (unlikely(should_force_charge()))
2613                 goto force;
2614
2615         /*
2616          * Prevent unbounded recursion when reclaim operations need to
2617          * allocate memory. This might exceed the limits temporarily,
2618          * but we prefer facilitating memory reclaim and getting back
2619          * under the limit over triggering OOM kills in these cases.
2620          */
2621         if (unlikely(current->flags & PF_MEMALLOC))
2622                 goto force;
2623
2624         if (unlikely(task_in_memcg_oom(current)))
2625                 goto nomem;
2626
2627         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2628                 goto nomem;
2629
2630         memcg_memory_event(mem_over_limit, MEMCG_MAX);
2631
2632         psi_memstall_enter(&pflags);
2633         nr_reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem_over_limit, nr_pages,
2634                                                     gfp_mask, may_swap);
2635         psi_memstall_leave(&pflags);
2636
2637         if (mem_cgroup_margin(mem_over_limit) >= nr_pages)
2638                 goto retry;
2639
2640         if (!drained) {
2641                 drain_all_stock(mem_over_limit);
2642                 drained = true;
2643                 goto retry;
2644         }
2645
2646         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2647                 goto nomem;
2648         /*
2649          * Even though the limit is exceeded at this point, reclaim
2650          * may have been able to free some pages.  Retry the charge
2651          * before killing the task.
2652          *
2653          * Only for regular pages, though: huge pages are rather
2654          * unlikely to succeed so close to the limit, and we fall back
2655          * to regular pages anyway in case of failure.
2656          */
2657         if (nr_reclaimed && nr_pages <= (1 << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER))
2658                 goto retry;
2659         /*
2660          * At task move, charge accounts can be doubly counted. So, it's
2661          * better to wait until the end of task_move if something is going on.
2662          */
2663         if (mem_cgroup_wait_acct_move(mem_over_limit))
2664                 goto retry;
2665
2666         if (nr_retries--)
2667                 goto retry;
2668
2669         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
2670                 goto nomem;
2671
2672         if (fatal_signal_pending(current))
2673                 goto force;
2674
2675         /*
2676          * keep retrying as long as the memcg oom killer is able to make
2677          * a forward progress or bypass the charge if the oom killer
2678          * couldn't make any progress.
2679          */
2680         oom_status = mem_cgroup_oom(mem_over_limit, gfp_mask,
2681                        get_order(nr_pages * PAGE_SIZE));
2682         switch (oom_status) {
2683         case OOM_SUCCESS:
2684                 nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2685                 goto retry;
2686         case OOM_FAILED:
2687                 goto force;
2688         default:
2689                 goto nomem;
2690         }
2691 nomem:
2692         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2693                 return -ENOMEM;
2694 force:
2695         /*
2696          * The allocation either can't fail or will lead to more memory
2697          * being freed very soon.  Allow memory usage go over the limit
2698          * temporarily by force charging it.
2699          */
2700         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
2701         if (do_memsw_account())
2702                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
2703
2704         return 0;
2705
2706 done_restock:
2707         if (batch > nr_pages)
2708                 refill_stock(memcg, batch - nr_pages);
2709
2710         /*
2711          * If the hierarchy is above the normal consumption range, schedule
2712          * reclaim on returning to userland.  We can perform reclaim here
2713          * if __GFP_RECLAIM but let's always punt for simplicity and so that
2714          * GFP_KERNEL can consistently be used during reclaim.  @memcg is
2715          * not recorded as it most likely matches current's and won't
2716          * change in the meantime.  As high limit is checked again before
2717          * reclaim, the cost of mismatch is negligible.
2718          */
2719         do {
2720                 bool mem_high, swap_high;
2721
2722                 mem_high = page_counter_read(&memcg->memory) >
2723                         READ_ONCE(memcg->memory.high);
2724                 swap_high = page_counter_read(&memcg->swap) >
2725                         READ_ONCE(memcg->swap.high);
2726
2727                 /* Don't bother a random interrupted task */
2728                 if (in_interrupt()) {
2729                         if (mem_high) {
2730                                 schedule_work(&memcg->high_work);
2731                                 break;
2732                         }
2733                         continue;
2734                 }
2735
2736                 if (mem_high || swap_high) {
2737                         /*
2738                          * The allocating tasks in this cgroup will need to do
2739                          * reclaim or be throttled to prevent further growth
2740                          * of the memory or swap footprints.
2741                          *
2742                          * Target some best-effort fairness between the tasks,
2743                          * and distribute reclaim work and delay penalties
2744                          * based on how much each task is actually allocating.
2745                          */
2746                         current->memcg_nr_pages_over_high += batch;
2747                         set_notify_resume(current);
2748                         break;
2749                 }
2750         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
2751
2752         return 0;
2753 }
2754
2755 static inline int try_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2756                              unsigned int nr_pages)
2757 {
2758         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2759                 return 0;
2760
2761         return try_charge_memcg(memcg, gfp_mask, nr_pages);
2762 }
2763
2764 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) || defined(CONFIG_MMU)
2765 static void cancel_charge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2766 {
2767         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2768                 return;
2769
2770         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
2771         if (do_memsw_account())
2772                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
2773 }
2774 #endif
2775
2776 static void commit_charge(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
2777 {
2778         VM_BUG_ON_PAGE(page_memcg(page), page);
2779         /*
2780          * Any of the following ensures page's memcg stability:
2781          *
2782          * - the page lock
2783          * - LRU isolation
2784          * - lock_page_memcg()
2785          * - exclusive reference
2786          */
2787         page->memcg_data = (unsigned long)memcg;
2788 }
2789
2790 static struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_objcg(struct obj_cgroup *objcg)
2791 {
2792         struct mem_cgroup *memcg;
2793
2794         rcu_read_lock();
2795 retry:
2796         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
2797         if (unlikely(!css_tryget(&memcg->css)))
2798                 goto retry;
2799         rcu_read_unlock();
2800
2801         return memcg;
2802 }
2803
2804 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2805 /*
2806  * The allocated objcg pointers array is not accounted directly.
2807  * Moreover, it should not come from DMA buffer and is not readily
2808  * reclaimable. So those GFP bits should be masked off.
2809  */
2810 #define OBJCGS_CLEAR_MASK       (__GFP_DMA | __GFP_RECLAIMABLE | __GFP_ACCOUNT)
2811
2812 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
2813                                  gfp_t gfp, bool new_page)
2814 {
2815         unsigned int objects = objs_per_slab_page(s, page);
2816         unsigned long memcg_data;
2817         void *vec;
2818
2819         gfp &= ~OBJCGS_CLEAR_MASK;
2820         vec = kcalloc_node(objects, sizeof(struct obj_cgroup *), gfp,
2821                            page_to_nid(page));
2822         if (!vec)
2823                 return -ENOMEM;
2824
2825         memcg_data = (unsigned long) vec | MEMCG_DATA_OBJCGS;
2826         if (new_page) {
2827                 /*
2828                  * If the slab page is brand new and nobody can yet access
2829                  * it's memcg_data, no synchronization is required and
2830                  * memcg_data can be simply assigned.
2831                  */
2832                 page->memcg_data = memcg_data;
2833         } else if (cmpxchg(&page->memcg_data, 0, memcg_data)) {
2834                 /*
2835                  * If the slab page is already in use, somebody can allocate
2836                  * and assign obj_cgroups in parallel. In this case the existing
2837                  * objcg vector should be reused.
2838                  */
2839                 kfree(vec);
2840                 return 0;
2841         }
2842
2843         kmemleak_not_leak(vec);
2844         return 0;
2845 }
2846
2847 /*
2848  * Returns a pointer to the memory cgroup to which the kernel object is charged.
2849  *
2850  * A passed kernel object can be a slab object or a generic kernel page, so
2851  * different mechanisms for getting the memory cgroup pointer should be used.
2852  * In certain cases (e.g. kernel stacks or large kmallocs with SLUB) the caller
2853  * can not know for sure how the kernel object is implemented.
2854  * mem_cgroup_from_obj() can be safely used in such cases.
2855  *
2856  * The caller must ensure the memcg lifetime, e.g. by taking rcu_read_lock(),
2857  * cgroup_mutex, etc.
2858  */
2859 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_obj(void *p)
2860 {
2861         struct page *page;
2862
2863         if (mem_cgroup_disabled())
2864                 return NULL;
2865
2866         page = virt_to_head_page(p);
2867
2868         /*
2869          * Slab objects are accounted individually, not per-page.
2870          * Memcg membership data for each individual object is saved in
2871          * the page->obj_cgroups.
2872          */
2873         if (page_objcgs_check(page)) {
2874                 struct obj_cgroup *objcg;
2875                 unsigned int off;
2876
2877                 off = obj_to_index(page->slab_cache, page, p);
2878                 objcg = page_objcgs(page)[off];
2879                 if (objcg)
2880                         return obj_cgroup_memcg(objcg);
2881
2882                 return NULL;
2883         }
2884
2885         /*
2886          * page_memcg_check() is used here, because page_has_obj_cgroups()
2887          * check above could fail because the object cgroups vector wasn't set
2888          * at that moment, but it can be set concurrently.
2889          * page_memcg_check(page) will guarantee that a proper memory
2890          * cgroup pointer or NULL will be returned.
2891          */
2892         return page_memcg_check(page);
2893 }
2894
2895 __always_inline struct obj_cgroup *get_obj_cgroup_from_current(void)
2896 {
2897         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
2898         struct mem_cgroup *memcg;
2899
2900         if (memcg_kmem_bypass())
2901                 return NULL;
2902
2903         rcu_read_lock();
2904         if (unlikely(active_memcg()))
2905                 memcg = active_memcg();
2906         else
2907                 memcg = mem_cgroup_from_task(current);
2908
2909         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2910                 objcg = rcu_dereference(memcg->objcg);
2911                 if (objcg && obj_cgroup_tryget(objcg))
2912                         break;
2913                 objcg = NULL;
2914         }
2915         rcu_read_unlock();
2916
2917         return objcg;
2918 }
2919
2920 static int memcg_alloc_cache_id(void)
2921 {
2922         int id, size;
2923         int err;
2924
2925         id = ida_simple_get(&memcg_cache_ida,
2926                             0, MEMCG_CACHES_MAX_SIZE, GFP_KERNEL);
2927         if (id < 0)
2928                 return id;
2929
2930         if (id < memcg_nr_cache_ids)
2931                 return id;
2932
2933         /*
2934          * There's no space for the new id in memcg_caches arrays,
2935          * so we have to grow them.
2936          */
2937         down_write(&memcg_cache_ids_sem);
2938
2939         size = 2 * (id + 1);
2940         if (size < MEMCG_CACHES_MIN_SIZE)
2941                 size = MEMCG_CACHES_MIN_SIZE;
2942         else if (size > MEMCG_CACHES_MAX_SIZE)
2943                 size = MEMCG_CACHES_MAX_SIZE;
2944
2945         err = memcg_update_all_list_lrus(size);
2946         if (!err)
2947                 memcg_nr_cache_ids = size;
2948
2949         up_write(&memcg_cache_ids_sem);
2950
2951         if (err) {
2952                 ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
2953                 return err;
2954         }
2955         return id;
2956 }
2957
2958 static void memcg_free_cache_id(int id)
2959 {
2960         ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
2961 }
2962
2963 /*
2964  * obj_cgroup_uncharge_pages: uncharge a number of kernel pages from a objcg
2965  * @objcg: object cgroup to uncharge
2966  * @nr_pages: number of pages to uncharge
2967  */
2968 static void obj_cgroup_uncharge_pages(struct obj_cgroup *objcg,
2969                                       unsigned int nr_pages)
2970 {
2971         struct mem_cgroup *memcg;
2972
2973         memcg = get_mem_cgroup_from_objcg(objcg);
2974
2975         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
2976                 page_counter_uncharge(&memcg->kmem, nr_pages);
2977         refill_stock(memcg, nr_pages);
2978
2979         css_put(&memcg->css);
2980 }
2981
2982 /*
2983  * obj_cgroup_charge_pages: charge a number of kernel pages to a objcg
2984  * @objcg: object cgroup to charge
2985  * @gfp: reclaim mode
2986  * @nr_pages: number of pages to charge
2987  *
2988  * Returns 0 on success, an error code on failure.
2989  */
2990 static int obj_cgroup_charge_pages(struct obj_cgroup *objcg, gfp_t gfp,
2991                                    unsigned int nr_pages)
2992 {
2993         struct page_counter *counter;
2994         struct mem_cgroup *memcg;
2995         int ret;
2996
2997         memcg = get_mem_cgroup_from_objcg(objcg);
2998
2999         ret = try_charge_memcg(memcg, gfp, nr_pages);
3000         if (ret)
3001                 goto out;
3002
3003         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) &&
3004             !page_counter_try_charge(&memcg->kmem, nr_pages, &counter)) {
3005
3006                 /*
3007                  * Enforce __GFP_NOFAIL allocation because callers are not
3008                  * prepared to see failures and likely do not have any failure
3009                  * handling code.
3010                  */
3011                 if (gfp & __GFP_NOFAIL) {
3012                         page_counter_charge(&memcg->kmem, nr_pages);
3013                         goto out;
3014                 }
3015                 cancel_charge(memcg, nr_pages);
3016                 ret = -ENOMEM;
3017         }
3018 out:
3019         css_put(&memcg->css);
3020
3021         return ret;
3022 }
3023
3024 /**
3025  * __memcg_kmem_charge_page: charge a kmem page to the current memory cgroup
3026  * @page: page to charge
3027  * @gfp: reclaim mode
3028  * @order: allocation order
3029  *
3030  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3031  */
3032 int __memcg_kmem_charge_page(struct page *page, gfp_t gfp, int order)
3033 {
3034         struct obj_cgroup *objcg;
3035         int ret = 0;
3036
3037         objcg = get_obj_cgroup_from_current();
3038         if (objcg) {
3039                 ret = obj_cgroup_charge_pages(objcg, gfp, 1 << order);
3040                 if (!ret) {
3041                         page->memcg_data = (unsigned long)objcg |
3042                                 MEMCG_DATA_KMEM;
3043                         return 0;
3044                 }
3045                 obj_cgroup_put(objcg);
3046         }
3047         return ret;
3048 }
3049
3050 /**
3051  * __memcg_kmem_uncharge_page: uncharge a kmem page
3052  * @page: page to uncharge
3053  * @order: allocation order
3054  */
3055 void __memcg_kmem_uncharge_page(struct page *page, int order)
3056 {
3057         struct obj_cgroup *objcg;
3058         unsigned int nr_pages = 1 << order;
3059
3060         if (!PageMemcgKmem(page))
3061                 return;
3062
3063         objcg = __page_objcg(page);
3064         obj_cgroup_uncharge_pages(objcg, nr_pages);
3065         page->memcg_data = 0;
3066         obj_cgroup_put(objcg);
3067 }
3068
3069 void mod_objcg_state(struct obj_cgroup *objcg, struct pglist_data *pgdat,
3070                      enum node_stat_item idx, int nr)
3071 {
3072         unsigned long flags;
3073         struct obj_stock *stock = get_obj_stock(&flags);
3074         int *bytes;
3075
3076         /*
3077          * Save vmstat data in stock and skip vmstat array update unless
3078          * accumulating over a page of vmstat data or when pgdat or idx
3079          * changes.
3080          */
3081         if (stock->cached_objcg != objcg) {
3082                 drain_obj_stock(stock);
3083                 obj_cgroup_get(objcg);
3084                 stock->nr_bytes = atomic_read(&objcg->nr_charged_bytes)
3085                                 ? atomic_xchg(&objcg->nr_charged_bytes, 0) : 0;
3086                 stock->cached_objcg = objcg;
3087                 stock->cached_pgdat = pgdat;
3088         } else if (stock->cached_pgdat != pgdat) {
3089                 /* Flush the existing cached vmstat data */
3090                 if (stock->nr_slab_reclaimable_b) {
3091                         mod_objcg_mlstate(objcg, pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
3092                                           stock->nr_slab_reclaimable_b);
3093                         stock->nr_slab_reclaimable_b = 0;
3094                 }
3095                 if (stock->nr_slab_unreclaimable_b) {
3096                         mod_objcg_mlstate(objcg, pgdat, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
3097                                           stock->nr_slab_unreclaimable_b);
3098                         stock->nr_slab_unreclaimable_b = 0;
3099                 }
3100                 stock->cached_pgdat = pgdat;
3101         }
3102
3103         bytes = (idx == NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) ? &stock->nr_slab_reclaimable_b
3104                                                : &stock->nr_slab_unreclaimable_b;
3105         /*
3106          * Even for large object >= PAGE_SIZE, the vmstat data will still be
3107          * cached locally at least once before pushing it out.
3108          */
3109         if (!*bytes) {
3110                 *bytes = nr;
3111                 nr = 0;
3112         } else {
3113                 *bytes += nr;
3114                 if (abs(*bytes) > PAGE_SIZE) {
3115                         nr = *bytes;
3116                         *bytes = 0;
3117                 } else {
3118                         nr = 0;
3119                 }
3120         }
3121         if (nr)
3122                 mod_objcg_mlstate(objcg, pgdat, idx, nr);
3123
3124         put_obj_stock(flags);
3125 }
3126
3127 static bool consume_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3128 {
3129         unsigned long flags;
3130         struct obj_stock *stock = get_obj_stock(&flags);
3131         bool ret = false;
3132
3133         if (objcg == stock->cached_objcg && stock->nr_bytes >= nr_bytes) {
3134                 stock->nr_bytes -= nr_bytes;
3135                 ret = true;
3136         }
3137
3138         put_obj_stock(flags);
3139
3140         return ret;
3141 }
3142
3143 static void drain_obj_stock(struct obj_stock *stock)
3144 {
3145         struct obj_cgroup *old = stock->cached_objcg;
3146
3147         if (!old)
3148                 return;
3149
3150         if (stock->nr_bytes) {
3151                 unsigned int nr_pages = stock->nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
3152                 unsigned int nr_bytes = stock->nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1);
3153
3154                 if (nr_pages)
3155                         obj_cgroup_uncharge_pages(old, nr_pages);
3156
3157                 /*
3158                  * The leftover is flushed to the centralized per-memcg value.
3159                  * On the next attempt to refill obj stock it will be moved
3160                  * to a per-cpu stock (probably, on an other CPU), see
3161                  * refill_obj_stock().
3162                  *
3163                  * How often it's flushed is a trade-off between the memory
3164                  * limit enforcement accuracy and potential CPU contention,
3165                  * so it might be changed in the future.
3166                  */
3167                 atomic_add(nr_bytes, &old->nr_charged_bytes);
3168                 stock->nr_bytes = 0;
3169         }
3170
3171         /*
3172          * Flush the vmstat data in current stock
3173          */
3174         if (stock->nr_slab_reclaimable_b || stock->nr_slab_unreclaimable_b) {
3175                 if (stock->nr_slab_reclaimable_b) {
3176                         mod_objcg_mlstate(old, stock->cached_pgdat,
3177                                           NR_SLAB_RECLAIMABLE_B,
3178                                           stock->nr_slab_reclaimable_b);
3179                         stock->nr_slab_reclaimable_b = 0;
3180                 }
3181                 if (stock->nr_slab_unreclaimable_b) {
3182                         mod_objcg_mlstate(old, stock->cached_pgdat,
3183                                           NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B,
3184                                           stock->nr_slab_unreclaimable_b);
3185                         stock->nr_slab_unreclaimable_b = 0;
3186                 }
3187                 stock->cached_pgdat = NULL;
3188         }
3189
3190         obj_cgroup_put(old);
3191         stock->cached_objcg = NULL;
3192 }
3193
3194 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
3195                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
3196 {
3197         struct mem_cgroup *memcg;
3198
3199         if (in_task() && stock->task_obj.cached_objcg) {
3200                 memcg = obj_cgroup_memcg(stock->task_obj.cached_objcg);
3201                 if (memcg && mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
3202                         return true;
3203         }
3204         if (stock->irq_obj.cached_objcg) {
3205                 memcg = obj_cgroup_memcg(stock->irq_obj.cached_objcg);
3206                 if (memcg && mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
3207                         return true;
3208         }
3209
3210         return false;
3211 }
3212
3213 static void refill_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes,
3214                              bool allow_uncharge)
3215 {
3216         unsigned long flags;
3217         struct obj_stock *stock = get_obj_stock(&flags);
3218         unsigned int nr_pages = 0;
3219
3220         if (stock->cached_objcg != objcg) { /* reset if necessary */
3221                 drain_obj_stock(stock);
3222                 obj_cgroup_get(objcg);
3223                 stock->cached_objcg = objcg;
3224                 stock->nr_bytes = atomic_read(&objcg->nr_charged_bytes)
3225                                 ? atomic_xchg(&objcg->nr_charged_bytes, 0) : 0;
3226                 allow_uncharge = true;  /* Allow uncharge when objcg changes */
3227         }
3228         stock->nr_bytes += nr_bytes;
3229
3230         if (allow_uncharge && (stock->nr_bytes > PAGE_SIZE)) {
3231                 nr_pages = stock->nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
3232                 stock->nr_bytes &= (PAGE_SIZE - 1);
3233         }
3234
3235         put_obj_stock(flags);
3236
3237         if (nr_pages)
3238                 obj_cgroup_uncharge_pages(objcg, nr_pages);
3239 }
3240
3241 int obj_cgroup_charge(struct obj_cgroup *objcg, gfp_t gfp, size_t size)
3242 {
3243         unsigned int nr_pages, nr_bytes;
3244         int ret;
3245
3246         if (consume_obj_stock(objcg, size))
3247                 return 0;
3248
3249         /*
3250          * In theory, objcg->nr_charged_bytes can have enough
3251          * pre-charged bytes to satisfy the allocation. However,
3252          * flushing objcg->nr_charged_bytes requires two atomic
3253          * operations, and objcg->nr_charged_bytes can't be big.
3254          * The shared objcg->nr_charged_bytes can also become a
3255          * performance bottleneck if all tasks of the same memcg are
3256          * trying to update it. So it's better to ignore it and try
3257          * grab some new pages. The stock's nr_bytes will be flushed to
3258          * objcg->nr_charged_bytes later on when objcg changes.
3259          *
3260          * The stock's nr_bytes may contain enough pre-charged bytes
3261          * to allow one less page from being charged, but we can't rely
3262          * on the pre-charged bytes not being changed outside of
3263          * consume_obj_stock() or refill_obj_stock(). So ignore those
3264          * pre-charged bytes as well when charging pages. To avoid a
3265          * page uncharge right after a page charge, we set the
3266          * allow_uncharge flag to false when calling refill_obj_stock()
3267          * to temporarily allow the pre-charged bytes to exceed the page
3268          * size limit. The maximum reachable value of the pre-charged
3269          * bytes is (sizeof(object) + PAGE_SIZE - 2) if there is no data
3270          * race.
3271          */
3272         nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3273         nr_bytes = size & (PAGE_SIZE - 1);
3274
3275         if (nr_bytes)
3276                 nr_pages += 1;
3277
3278         ret = obj_cgroup_charge_pages(objcg, gfp, nr_pages);
3279         if (!ret && nr_bytes)
3280                 refill_obj_stock(objcg, PAGE_SIZE - nr_bytes, false);
3281
3282         return ret;
3283 }
3284
3285 void obj_cgroup_uncharge(struct obj_cgroup *objcg, size_t size)
3286 {
3287         refill_obj_stock(objcg, size, true);
3288 }
3289
3290 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3291
3292 /*
3293  * Because page_memcg(head) is not set on tails, set it now.
3294  */
3295 void split_page_memcg(struct page *head, unsigned int nr)
3296 {
3297         struct mem_cgroup *memcg = page_memcg(head);
3298         int i;
3299
3300         if (mem_cgroup_disabled() || !memcg)
3301                 return;
3302
3303         for (i = 1; i < nr; i++)
3304                 head[i].memcg_data = head->memcg_data;
3305
3306         if (PageMemcgKmem(head))
3307                 obj_cgroup_get_many(__page_objcg(head), nr - 1);
3308         else
3309                 css_get_many(&memcg->css, nr - 1);
3310 }
3311
3312 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3313 /**
3314  * mem_cgroup_move_swap_account - move swap charge and swap_cgroup's record.
3315  * @entry: swap entry to be moved
3316  * @from:  mem_cgroup which the entry is moved from
3317  * @to:  mem_cgroup which the entry is moved to
3318  *
3319  * It succeeds only when the swap_cgroup's record for this entry is the same
3320  * as the mem_cgroup's id of @from.
3321  *
3322  * Returns 0 on success, -EINVAL on failure.
3323  *
3324  * The caller must have charged to @to, IOW, called page_counter_charge() about
3325  * both res and memsw, and called css_get().
3326  */
3327 static int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3328                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3329 {
3330         unsigned short old_id, new_id;
3331
3332         old_id = mem_cgroup_id(from);
3333         new_id = mem_cgroup_id(to);
3334
3335         if (swap_cgroup_cmpxchg(entry, old_id, new_id) == old_id) {
3336                 mod_memcg_state(from, MEMCG_SWAP, -1);
3337                 mod_memcg_state(to, MEMCG_SWAP, 1);
3338                 return 0;
3339         }
3340         return -EINVAL;
3341 }
3342 #else
3343 static inline int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3344                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3345 {
3346         return -EINVAL;
3347 }
3348 #endif
3349
3350 static DEFINE_MUTEX(memcg_max_mutex);
3351
3352 static int mem_cgroup_resize_max(struct mem_cgroup *memcg,
3353                                  unsigned long max, bool memsw)
3354 {
3355         bool enlarge = false;
3356         bool drained = false;
3357         int ret;
3358         bool limits_invariant;
3359         struct page_counter *counter = memsw ? &memcg->memsw : &memcg->memory;
3360
3361         do {
3362                 if (signal_pending(current)) {
3363                         ret = -EINTR;
3364                         break;
3365                 }
3366
3367                 mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3368                 /*
3369                  * Make sure that the new limit (memsw or memory limit) doesn't
3370                  * break our basic invariant rule memory.max <= memsw.max.
3371                  */
3372                 limits_invariant = memsw ? max >= READ_ONCE(memcg->memory.max) :
3373                                            max <= memcg->memsw.max;
3374                 if (!limits_invariant) {
3375                         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3376                         ret = -EINVAL;
3377                         break;
3378                 }
3379                 if (max > counter->max)
3380                         enlarge = true;
3381                 ret = page_counter_set_max(counter, max);
3382                 mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3383
3384                 if (!ret)
3385                         break;
3386
3387                 if (!drained) {
3388                         drain_all_stock(memcg);
3389                         drained = true;
3390                         continue;
3391                 }
3392
3393                 if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3394                                         GFP_KERNEL, !memsw)) {
3395                         ret = -EBUSY;
3396                         break;
3397                 }
3398         } while (true);
3399
3400         if (!ret && enlarge)
3401                 memcg_oom_recover(memcg);
3402
3403         return ret;
3404 }
3405
3406 unsigned long mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pg_data_t *pgdat, int order,
3407                                             gfp_t gfp_mask,
3408                                             unsigned long *total_scanned)
3409 {
3410         unsigned long nr_reclaimed = 0;
3411         struct mem_cgroup_per_node *mz, *next_mz = NULL;
3412         unsigned long reclaimed;
3413         int loop = 0;
3414         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
3415         unsigned long excess;
3416         unsigned long nr_scanned;
3417
3418         if (order > 0)
3419                 return 0;
3420
3421         mctz = soft_limit_tree_node(pgdat->node_id);
3422
3423         /*
3424          * Do not even bother to check the largest node if the root
3425          * is empty. Do it lockless to prevent lock bouncing. Races
3426          * are acceptable as soft limit is best effort anyway.
3427          */
3428         if (!mctz || RB_EMPTY_ROOT(&mctz->rb_root))
3429                 return 0;
3430
3431         /*
3432          * This loop can run a while, specially if mem_cgroup's continuously
3433          * keep exceeding their soft limit and putting the system under
3434          * pressure
3435          */
3436         do {
3437                 if (next_mz)
3438                         mz = next_mz;
3439                 else
3440                         mz = mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3441                 if (!mz)
3442                         break;
3443
3444                 nr_scanned = 0;
3445                 reclaimed = mem_cgroup_soft_reclaim(mz->memcg, pgdat,
3446                                                     gfp_mask, &nr_scanned);
3447                 nr_reclaimed += reclaimed;
3448                 *total_scanned += nr_scanned;
3449                 spin_lock_irq(&mctz->lock);
3450                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
3451
3452                 /*
3453                  * If we failed to reclaim anything from this memory cgroup
3454                  * it is time to move on to the next cgroup
3455                  */
3456                 next_mz = NULL;
3457                 if (!reclaimed)
3458                         next_mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3459
3460                 excess = soft_limit_excess(mz->memcg);
3461                 /*
3462                  * One school of thought says that we should not add
3463                  * back the node to the tree if reclaim returns 0.
3464                  * But our reclaim could return 0, simply because due
3465                  * to priority we are exposing a smaller subset of
3466                  * memory to reclaim from. Consider this as a longer
3467                  * term TODO.
3468                  */
3469                 /* If excess == 0, no tree ops */
3470                 __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
3471                 spin_unlock_irq(&mctz->lock);
3472                 css_put(&mz->memcg->css);
3473                 loop++;
3474                 /*
3475                  * Could not reclaim anything and there are no more
3476                  * mem cgroups to try or we seem to be looping without
3477                  * reclaiming anything.
3478                  */
3479                 if (!nr_reclaimed &&
3480                         (next_mz == NULL ||
3481                         loop > MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS))
3482                         break;
3483         } while (!nr_reclaimed);
3484         if (next_mz)
3485                 css_put(&next_mz->memcg->css);
3486         return nr_reclaimed;
3487 }
3488
3489 /*
3490  * Reclaims as many pages from the given memcg as possible.
3491  *
3492  * Caller is responsible for holding css reference for memcg.
3493  */
3494 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *memcg)
3495 {
3496         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
3497
3498         /* we call try-to-free pages for make this cgroup empty */
3499         lru_add_drain_all();
3500
3501         drain_all_stock(memcg);
3502
3503         /* try to free all pages in this cgroup */
3504         while (nr_retries && page_counter_read(&memcg->memory)) {
3505                 int progress;
3506
3507                 if (signal_pending(current))
3508                         return -EINTR;
3509
3510                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3511                                                         GFP_KERNEL, true);
3512                 if (!progress) {
3513                         nr_retries--;
3514                         /* maybe some writeback is necessary */
3515                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3516                 }
3517
3518         }
3519
3520         return 0;
3521 }
3522
3523 static ssize_t mem_cgroup_force_empty_write(struct kernfs_open_file *of,
3524                                             char *buf, size_t nbytes,
3525                                             loff_t off)
3526 {
3527         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3528
3529         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
3530                 return -EINVAL;
3531         return mem_cgroup_force_empty(memcg) ?: nbytes;
3532 }
3533
3534 static u64 mem_cgroup_hierarchy_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3535                                      struct cftype *cft)
3536 {
3537         return 1;
3538 }
3539
3540 static int mem_cgroup_hierarchy_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3541                                       struct cftype *cft, u64 val)
3542 {
3543         if (val == 1)
3544                 return 0;
3545
3546         pr_warn_once("Non-hierarchical mode is deprecated. "
3547                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3548                      "depend on this functionality.\n");
3549
3550         return -EINVAL;
3551 }
3552
3553 static unsigned long mem_cgroup_usage(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
3554 {
3555         unsigned long val;
3556
3557         if (mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3558                 cgroup_rstat_flush(memcg->css.cgroup);
3559                 val = memcg_page_state(memcg, NR_FILE_PAGES) +
3560                         memcg_page_state(memcg, NR_ANON_MAPPED);
3561                 if (swap)
3562                         val += memcg_page_state(memcg, MEMCG_SWAP);
3563         } else {
3564                 if (!swap)
3565                         val = page_counter_read(&memcg->memory);
3566                 else
3567                         val = page_counter_read(&memcg->memsw);
3568         }
3569         return val;
3570 }
3571
3572 enum {
3573         RES_USAGE,
3574         RES_LIMIT,
3575         RES_MAX_USAGE,
3576         RES_FAILCNT,
3577         RES_SOFT_LIMIT,
3578 };
3579
3580 static u64 mem_cgroup_read_u64(struct cgroup_subsys_state *css,
3581                                struct cftype *cft)
3582 {
3583         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3584         struct page_counter *counter;
3585
3586         switch (MEMFILE_TYPE(cft->private)) {
3587         case _MEM:
3588                 counter = &memcg->memory;
3589                 break;
3590         case _MEMSWAP:
3591                 counter = &memcg->memsw;
3592                 break;
3593         case _KMEM:
3594                 counter = &memcg->kmem;
3595                 break;
3596         case _TCP:
3597                 counter = &memcg->tcpmem;
3598                 break;
3599         default:
3600                 BUG();
3601         }
3602
3603         switch (MEMFILE_ATTR(cft->private)) {
3604         case RES_USAGE:
3605                 if (counter == &memcg->memory)
3606                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, false) * PAGE_SIZE;
3607                 if (counter == &memcg->memsw)
3608                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, true) * PAGE_SIZE;
3609                 return (u64)page_counter_read(counter) * PAGE_SIZE;
3610         case RES_LIMIT:
3611                 return (u64)counter->max * PAGE_SIZE;
3612         case RES_MAX_USAGE:
3613                 return (u64)counter->watermark * PAGE_SIZE;
3614         case RES_FAILCNT:
3615                 return counter->failcnt;
3616         case RES_SOFT_LIMIT:
3617                 return (u64)memcg->soft_limit * PAGE_SIZE;
3618         default:
3619                 BUG();
3620         }
3621 }
3622
3623 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
3624 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3625 {
3626         struct obj_cgroup *objcg;
3627         int memcg_id;
3628
3629         if (cgroup_memory_nokmem)
3630                 return 0;
3631
3632         BUG_ON(memcg->kmemcg_id >= 0);
3633         BUG_ON(memcg->kmem_state);
3634
3635         memcg_id = memcg_alloc_cache_id();
3636         if (memcg_id < 0)
3637                 return memcg_id;
3638
3639         objcg = obj_cgroup_alloc();
3640         if (!objcg) {
3641                 memcg_free_cache_id(memcg_id);
3642                 return -ENOMEM;
3643         }
3644         objcg->memcg = memcg;
3645         rcu_assign_pointer(memcg->objcg, objcg);
3646
3647         static_branch_enable(&memcg_kmem_enabled_key);
3648
3649         memcg->kmemcg_id = memcg_id;
3650         memcg->kmem_state = KMEM_ONLINE;
3651
3652         return 0;
3653 }
3654
3655 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3656 {
3657         struct cgroup_subsys_state *css;
3658         struct mem_cgroup *parent, *child;
3659         int kmemcg_id;
3660
3661         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
3662                 return;
3663
3664         memcg->kmem_state = KMEM_ALLOCATED;
3665
3666         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
3667         if (!parent)
3668                 parent = root_mem_cgroup;
3669
3670         memcg_reparent_objcgs(memcg, parent);
3671
3672         kmemcg_id = memcg->kmemcg_id;
3673         BUG_ON(kmemcg_id < 0);
3674
3675         /*
3676          * Change kmemcg_id of this cgroup and all its descendants to the
3677          * parent's id, and then move all entries from this cgroup's list_lrus
3678          * to ones of the parent. After we have finished, all list_lrus
3679          * corresponding to this cgroup are guaranteed to remain empty. The
3680          * ordering is imposed by list_lru_node->lock taken by
3681          * memcg_drain_all_list_lrus().
3682          */
3683         rcu_read_lock(); /* can be called from css_free w/o cgroup_mutex */
3684         css_for_each_descendant_pre(css, &memcg->css) {
3685                 child = mem_cgroup_from_css(css);
3686                 BUG_ON(child->kmemcg_id != kmemcg_id);
3687                 child->kmemcg_id = parent->kmemcg_id;
3688         }
3689         rcu_read_unlock();
3690
3691         memcg_drain_all_list_lrus(kmemcg_id, parent);
3692
3693         memcg_free_cache_id(kmemcg_id);
3694 }
3695
3696 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3697 {
3698         /* css_alloc() failed, offlining didn't happen */
3699         if (unlikely(memcg->kmem_state == KMEM_ONLINE))
3700                 memcg_offline_kmem(memcg);
3701 }
3702 #else
3703 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3704 {
3705         return 0;
3706 }
3707 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3708 {
3709 }
3710 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3711 {
3712 }
3713 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3714
3715 static int memcg_update_kmem_max(struct mem_cgroup *memcg,
3716                                  unsigned long max)
3717 {
3718         int ret;
3719
3720         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3721         ret = page_counter_set_max(&memcg->kmem, max);
3722         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3723         return ret;
3724 }
3725
3726 static int memcg_update_tcp_max(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long max)
3727 {
3728         int ret;
3729
3730         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3731
3732         ret = page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, max);
3733         if (ret)
3734                 goto out;
3735
3736         if (!memcg->tcpmem_active) {
3737                 /*
3738                  * The active flag needs to be written after the static_key
3739                  * update. This is what guarantees that the socket activation
3740                  * function is the last one to run. See mem_cgroup_sk_alloc()
3741                  * for details, and note that we don't mark any socket as
3742                  * belonging to this memcg until that flag is up.
3743                  *
3744                  * We need to do this, because static_keys will span multiple
3745                  * sites, but we can't control their order. If we mark a socket
3746                  * as accounted, but the accounting functions are not patched in
3747                  * yet, we'll lose accounting.
3748                  *
3749                  * We never race with the readers in mem_cgroup_sk_alloc(),
3750                  * because when this value change, the code to process it is not
3751                  * patched in yet.
3752                  */
3753                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
3754                 memcg->tcpmem_active = true;
3755         }
3756 out:
3757         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3758         return ret;
3759 }
3760
3761 /*
3762  * The user of this function is...
3763  * RES_LIMIT.
3764  */
3765 static ssize_t mem_cgroup_write(struct kernfs_open_file *of,
3766                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
3767 {
3768         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3769         unsigned long nr_pages;
3770         int ret;
3771
3772         buf = strstrip(buf);
3773         ret = page_counter_memparse(buf, "-1", &nr_pages);
3774         if (ret)
3775                 return ret;
3776
3777         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3778         case RES_LIMIT:
3779                 if (mem_cgroup_is_root(memcg)) { /* Can't set limit on root */
3780                         ret = -EINVAL;
3781                         break;
3782                 }
3783                 switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3784                 case _MEM:
3785                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, false);
3786                         break;
3787                 case _MEMSWAP:
3788                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, true);
3789                         break;
3790                 case _KMEM:
3791                         pr_warn_once("kmem.limit_in_bytes is deprecated and will be removed. "
3792                                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3793                                      "depend on this functionality.\n");
3794                         ret = memcg_update_kmem_max(memcg, nr_pages);
3795                         break;
3796                 case _TCP:
3797                         ret = memcg_update_tcp_max(memcg, nr_pages);
3798                         break;
3799                 }
3800                 break;
3801         case RES_SOFT_LIMIT:
3802                 memcg->soft_limit = nr_pages;
3803                 ret = 0;
3804                 break;
3805         }
3806         return ret ?: nbytes;
3807 }
3808
3809 static ssize_t mem_cgroup_reset(struct kernfs_open_file *of, char *buf,
3810                                 size_t nbytes, loff_t off)
3811 {
3812         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3813         struct page_counter *counter;
3814
3815         switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3816         case _MEM:
3817                 counter = &memcg->memory;
3818                 break;
3819         case _MEMSWAP:
3820                 counter = &memcg->memsw;
3821                 break;
3822         case _KMEM:
3823                 counter = &memcg->kmem;
3824                 break;
3825         case _TCP:
3826                 counter = &memcg->tcpmem;
3827                 break;
3828         default:
3829                 BUG();
3830         }
3831
3832         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3833         case RES_MAX_USAGE:
3834                 page_counter_reset_watermark(counter);
3835                 break;
3836         case RES_FAILCNT:
3837                 counter->failcnt = 0;
3838                 break;
3839         default:
3840                 BUG();
3841         }
3842
3843         return nbytes;
3844 }
3845
3846 static u64 mem_cgroup_move_charge_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3847                                         struct cftype *cft)
3848 {
3849         return mem_cgroup_from_css(css)->move_charge_at_immigrate;
3850 }
3851
3852 #ifdef CONFIG_MMU
3853 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3854                                         struct cftype *cft, u64 val)
3855 {
3856         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3857
3858         if (val & ~MOVE_MASK)
3859                 return -EINVAL;
3860
3861         /*
3862          * No kind of locking is needed in here, because ->can_attach() will
3863          * check this value once in the beginning of the process, and then carry
3864          * on with stale data. This means that changes to this value will only
3865          * affect task migrations starting after the change.
3866          */
3867         memcg->move_charge_at_immigrate = val;
3868         return 0;
3869 }
3870 #else
3871 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3872                                         struct cftype *cft, u64 val)
3873 {
3874         return -ENOSYS;
3875 }
3876 #endif
3877
3878 #ifdef CONFIG_NUMA
3879
3880 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
3881 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
3882 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
3883
3884 static unsigned long mem_cgroup_node_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3885                                 int nid, unsigned int lru_mask, bool tree)
3886 {
3887         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
3888         unsigned long nr = 0;
3889         enum lru_list lru;
3890
3891         VM_BUG_ON((unsigned)nid >= nr_node_ids);
3892
3893         for_each_lru(lru) {
3894                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3895                         continue;
3896                 if (tree)
3897                         nr += lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3898                 else
3899                         nr += lruvec_page_state_local(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3900         }
3901         return nr;
3902 }
3903
3904 static unsigned long mem_cgroup_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3905                                              unsigned int lru_mask,
3906                                              bool tree)
3907 {
3908         unsigned long nr = 0;
3909         enum lru_list lru;
3910
3911         for_each_lru(lru) {
3912                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3913                         continue;
3914                 if (tree)
3915                         nr += memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3916                 else
3917                         nr += memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3918         }
3919         return nr;
3920 }
3921
3922 static int memcg_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
3923 {
3924         struct numa_stat {
3925                 const char *name;
3926                 unsigned int lru_mask;
3927         };
3928
3929         static const struct numa_stat stats[] = {
3930                 { "total", LRU_ALL },
3931                 { "file", LRU_ALL_FILE },
3932                 { "anon", LRU_ALL_ANON },
3933                 { "unevictable", BIT(LRU_UNEVICTABLE) },
3934         };
3935         const struct numa_stat *stat;
3936         int nid;
3937         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
3938
3939         cgroup_rstat_flush(memcg->css.cgroup);
3940
3941         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
3942                 seq_printf(m, "%s=%lu", stat->name,
3943                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
3944                                                    false));
3945                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3946                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
3947                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
3948                                                         stat->lru_mask, false));
3949                 seq_putc(m, '\n');
3950         }
3951
3952         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
3953
3954                 seq_printf(m, "hierarchical_%s=%lu", stat->name,
3955                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
3956                                                    true));
3957                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3958                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
3959                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
3960                                                         stat->lru_mask, true));
3961                 seq_putc(m, '\n');
3962         }
3963
3964         return 0;
3965 }
3966 #endif /* CONFIG_NUMA */
3967
3968 static const unsigned int memcg1_stats[] = {
3969         NR_FILE_PAGES,
3970         NR_ANON_MAPPED,
3971 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3972         NR_ANON_THPS,
3973 #endif
3974         NR_SHMEM,
3975         NR_FILE_MAPPED,
3976         NR_FILE_DIRTY,
3977         NR_WRITEBACK,
3978         MEMCG_SWAP,
3979 };
3980
3981 static const char *const memcg1_stat_names[] = {
3982         "cache",
3983         "rss",
3984 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3985         "rss_huge",
3986 #endif
3987         "shmem",
3988         "mapped_file",
3989         "dirty",
3990         "writeback",
3991         "swap",
3992 };
3993
3994 /* Universal VM events cgroup1 shows, original sort order */
3995 static const unsigned int memcg1_events[] = {
3996         PGPGIN,
3997         PGPGOUT,
3998         PGFAULT,
3999         PGMAJFAULT,
4000 };
4001
4002 static int memcg_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
4003 {
4004         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4005         unsigned long memory, memsw;
4006         struct mem_cgroup *mi;
4007         unsigned int i;
4008
4009         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(memcg1_stat_names) != ARRAY_SIZE(memcg1_stats));
4010
4011         cgroup_rstat_flush(memcg->css.cgroup);
4012
4013         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4014                 unsigned long nr;
4015
4016                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4017                         continue;
4018                 nr = memcg_page_state_local(memcg, memcg1_stats[i]);
4019                 seq_printf(m, "%s %lu\n", memcg1_stat_names[i], nr * PAGE_SIZE);
4020         }
4021
4022         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4023                 seq_printf(m, "%s %lu\n", vm_event_name(memcg1_events[i]),
4024                            memcg_events_local(memcg, memcg1_events[i]));
4025
4026         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4027                 seq_printf(m, "%s %lu\n", lru_list_name(i),
4028                            memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4029                            PAGE_SIZE);
4030
4031         /* Hierarchical information */
4032         memory = memsw = PAGE_COUNTER_MAX;
4033         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi)) {
4034                 memory = min(memory, READ_ONCE(mi->memory.max));
4035                 memsw = min(memsw, READ_ONCE(mi->memsw.max));
4036         }
4037         seq_printf(m, "hierarchical_memory_limit %llu\n",
4038                    (u64)memory * PAGE_SIZE);
4039         if (do_memsw_account())
4040                 seq_printf(m, "hierarchical_memsw_limit %llu\n",
4041                            (u64)memsw * PAGE_SIZE);
4042
4043         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4044                 unsigned long nr;
4045
4046                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4047                         continue;
4048                 nr = memcg_page_state(memcg, memcg1_stats[i]);
4049                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", memcg1_stat_names[i],
4050                                                 (u64)nr * PAGE_SIZE);
4051         }
4052
4053         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4054                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n",
4055                            vm_event_name(memcg1_events[i]),
4056                            (u64)memcg_events(memcg, memcg1_events[i]));
4057
4058         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4059                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", lru_list_name(i),
4060                            (u64)memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4061                            PAGE_SIZE);
4062
4063 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4064         {
4065                 pg_data_t *pgdat;
4066                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
4067                 unsigned long anon_cost = 0;
4068                 unsigned long file_cost = 0;
4069
4070                 for_each_online_pgdat(pgdat) {
4071                         mz = memcg->nodeinfo[pgdat->node_id];
4072
4073                         anon_cost += mz->lruvec.anon_cost;
4074                         file_cost += mz->lruvec.file_cost;
4075                 }
4076                 seq_printf(m, "anon_cost %lu\n", anon_cost);
4077                 seq_printf(m, "file_cost %lu\n", file_cost);
4078         }
4079 #endif
4080
4081         return 0;
4082 }
4083
4084 static u64 mem_cgroup_swappiness_read(struct cgroup_subsys_state *css,
4085                                       struct cftype *cft)
4086 {
4087         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4088
4089         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
4090 }
4091
4092 static int mem_cgroup_swappiness_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4093                                        struct cftype *cft, u64 val)
4094 {
4095         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4096
4097         if (val > 100)
4098                 return -EINVAL;
4099
4100         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
4101                 memcg->swappiness = val;
4102         else
4103                 vm_swappiness = val;
4104
4105         return 0;
4106 }
4107
4108 static void __mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
4109 {
4110         struct mem_cgroup_threshold_ary *t;
4111         unsigned long usage;
4112         int i;
4113
4114         rcu_read_lock();
4115         if (!swap)
4116                 t = rcu_dereference(memcg->thresholds.primary);
4117         else
4118                 t = rcu_dereference(memcg->memsw_thresholds.primary);
4119
4120         if (!t)
4121                 goto unlock;
4122
4123         usage = mem_cgroup_usage(memcg, swap);
4124
4125         /*
4126          * current_threshold points to threshold just below or equal to usage.
4127          * If it's not true, a threshold was crossed after last
4128          * call of __mem_cgroup_threshold().
4129          */
4130         i = t->current_threshold;
4131
4132         /*
4133          * Iterate backward over array of thresholds starting from
4134          * current_threshold and check if a threshold is crossed.
4135          * If none of thresholds below usage is crossed, we read
4136          * only one element of the array here.
4137          */
4138         for (; i >= 0 && unlikely(t->entries[i].threshold > usage); i--)
4139                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4140
4141         /* i = current_threshold + 1 */
4142         i++;
4143
4144         /*
4145          * Iterate forward over array of thresholds starting from
4146          * current_threshold+1 and check if a threshold is crossed.
4147          * If none of thresholds above usage is crossed, we read
4148          * only one element of the array here.
4149          */
4150         for (; i < t->size && unlikely(t->entries[i].threshold <= usage); i++)
4151                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4152
4153         /* Update current_threshold */
4154         t->current_threshold = i - 1;
4155 unlock:
4156         rcu_read_unlock();
4157 }
4158
4159 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg)
4160 {
4161         while (memcg) {
4162                 __mem_cgroup_threshold(memcg, false);
4163                 if (do_memsw_account())
4164                         __mem_cgroup_threshold(memcg, true);
4165
4166                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
4167         }
4168 }
4169
4170 static int compare_thresholds(const void *a, const void *b)
4171 {
4172         const struct mem_cgroup_threshold *_a = a;
4173         const struct mem_cgroup_threshold *_b = b;
4174
4175         if (_a->threshold > _b->threshold)
4176                 return 1;
4177
4178         if (_a->threshold < _b->threshold)
4179                 return -1;
4180
4181         return 0;
4182 }
4183
4184 static int mem_cgroup_oom_notify_cb(struct mem_cgroup *memcg)
4185 {
4186         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev;
4187
4188         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4189
4190         list_for_each_entry(ev, &memcg->oom_notify, list)
4191                 eventfd_signal(ev->eventfd, 1);
4192
4193         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4194         return 0;
4195 }
4196
4197 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg)
4198 {
4199         struct mem_cgroup *iter;
4200
4201         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
4202                 mem_cgroup_oom_notify_cb(iter);
4203 }
4204
4205 static int __mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4206         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args, enum res_type type)
4207 {
4208         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4209         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4210         unsigned long threshold;
4211         unsigned long usage;
4212         int i, size, ret;
4213
4214         ret = page_counter_memparse(args, "-1", &threshold);
4215         if (ret)
4216                 return ret;
4217
4218         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4219
4220         if (type == _MEM) {
4221                 thresholds = &memcg->thresholds;
4222                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4223         } else if (type == _MEMSWAP) {
4224                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4225                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4226         } else
4227                 BUG();
4228
4229         /* Check if a threshold crossed before adding a new one */
4230         if (thresholds->primary)
4231                 __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4232
4233         size = thresholds->primary ? thresholds->primary->size + 1 : 1;
4234
4235         /* Allocate memory for new array of thresholds */
4236         new = kmalloc(struct_size(new, entries, size), GFP_KERNEL);
4237         if (!new) {
4238                 ret = -ENOMEM;
4239                 goto unlock;
4240         }
4241         new->size = size;
4242
4243         /* Copy thresholds (if any) to new array */
4244         if (thresholds->primary)
4245                 memcpy(new->entries, thresholds->primary->entries,
4246                        flex_array_size(new, entries, size - 1));
4247
4248         /* Add new threshold */
4249         new->entries[size - 1].eventfd = eventfd;
4250         new->entries[size - 1].threshold = threshold;
4251
4252         /* Sort thresholds. Registering of new threshold isn't time-critical */
4253         sort(new->entries, size, sizeof(*new->entries),
4254                         compare_thresholds, NULL);
4255
4256         /* Find current threshold */
4257         new->current_threshold = -1;
4258         for (i = 0; i < size; i++) {
4259                 if (new->entries[i].threshold <= usage) {
4260                         /*
4261                          * new->current_threshold will not be used until
4262                          * rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4263                          * it here.
4264                          */
4265                         ++new->current_threshold;
4266                 } else
4267                         break;
4268         }
4269
4270         /* Free old spare buffer and save old primary buffer as spare */
4271         kfree(thresholds->spare);
4272         thresholds->spare = thresholds->primary;
4273
4274         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4275
4276         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4277         synchronize_rcu();
4278
4279 unlock:
4280         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4281
4282         return ret;
4283 }
4284
4285 static int mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4286         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4287 {
4288         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEM);
4289 }
4290
4291 static int memsw_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4292         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4293 {
4294         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEMSWAP);
4295 }
4296
4297 static void __mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4298         struct eventfd_ctx *eventfd, enum res_type type)
4299 {
4300         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4301         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4302         unsigned long usage;
4303         int i, j, size, entries;
4304
4305         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4306
4307         if (type == _MEM) {
4308                 thresholds = &memcg->thresholds;
4309                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4310         } else if (type == _MEMSWAP) {
4311                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4312                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4313         } else
4314                 BUG();
4315
4316         if (!thresholds->primary)
4317                 goto unlock;
4318
4319         /* Check if a threshold crossed before removing */
4320         __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4321
4322         /* Calculate new number of threshold */
4323         size = entries = 0;
4324         for (i = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4325                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd != eventfd)
4326                         size++;
4327                 else
4328                         entries++;
4329         }
4330
4331         new = thresholds->spare;
4332
4333         /* If no items related to eventfd have been cleared, nothing to do */
4334         if (!entries)
4335                 goto unlock;
4336
4337         /* Set thresholds array to NULL if we don't have thresholds */
4338         if (!size) {
4339                 kfree(new);
4340                 new = NULL;
4341                 goto swap_buffers;
4342         }
4343
4344         new->size = size;
4345
4346         /* Copy thresholds and find current threshold */
4347         new->current_threshold = -1;
4348         for (i = 0, j = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4349                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd == eventfd)
4350                         continue;
4351
4352                 new->entries[j] = thresholds->primary->entries[i];
4353                 if (new->entries[j].threshold <= usage) {
4354                         /*
4355                          * new->current_threshold will not be used
4356                          * until rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4357                          * it here.
4358                          */
4359                         ++new->current_threshold;
4360                 }
4361                 j++;
4362         }
4363
4364 swap_buffers:
4365         /* Swap primary and spare array */
4366         thresholds->spare = thresholds->primary;
4367
4368         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4369
4370         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4371         synchronize_rcu();
4372
4373         /* If all events are unregistered, free the spare array */
4374         if (!new) {
4375                 kfree(thresholds->spare);
4376                 thresholds->spare = NULL;
4377         }
4378 unlock:
4379         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4380 }
4381
4382 static void mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4383         struct eventfd_ctx *eventfd)
4384 {
4385         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEM);
4386 }
4387
4388 static void memsw_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4389         struct eventfd_ctx *eventfd)
4390 {
4391         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEMSWAP);
4392 }
4393
4394 static int mem_cgroup_oom_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4395         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4396 {
4397         struct mem_cgroup_eventfd_list *event;
4398
4399         event = kmalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4400         if (!event)
4401                 return -ENOMEM;
4402
4403         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4404
4405         event->eventfd = eventfd;
4406         list_add(&event->list, &memcg->oom_notify);
4407
4408         /* already in OOM ? */
4409         if (memcg->under_oom)
4410                 eventfd_signal(eventfd, 1);
4411         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4412
4413         return 0;
4414 }
4415
4416 static void mem_cgroup_oom_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4417         struct eventfd_ctx *eventfd)
4418 {
4419         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev, *tmp;
4420
4421         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4422
4423         list_for_each_entry_safe(ev, tmp, &memcg->oom_notify, list) {
4424                 if (ev->eventfd == eventfd) {
4425                         list_del(&ev->list);
4426                         kfree(ev);
4427                 }
4428         }
4429
4430         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4431 }
4432
4433 static int mem_cgroup_oom_control_read(struct seq_file *sf, void *v)
4434 {
4435         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(sf);
4436
4437         seq_printf(sf, "oom_kill_disable %d\n", memcg->oom_kill_disable);
4438         seq_printf(sf, "under_oom %d\n", (bool)memcg->under_oom);
4439         seq_printf(sf, "oom_kill %lu\n",
4440                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_OOM_KILL]));
4441         return 0;
4442 }
4443
4444 static int mem_cgroup_oom_control_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4445         struct cftype *cft, u64 val)
4446 {
4447         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4448
4449         /* cannot set to root cgroup and only 0 and 1 are allowed */
4450         if (mem_cgroup_is_root(memcg) || !((val == 0) || (val == 1)))
4451                 return -EINVAL;
4452
4453         memcg->oom_kill_disable = val;
4454         if (!val)
4455                 memcg_oom_recover(memcg);
4456
4457         return 0;
4458 }
4459
4460 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
4461
4462 #include <trace/events/writeback.h>
4463
4464 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4465 {
4466         return wb_domain_init(&memcg->cgwb_domain, gfp);
4467 }
4468
4469 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4470 {
4471         wb_domain_exit(&memcg->cgwb_domain);
4472 }
4473
4474 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4475 {
4476         wb_domain_size_changed(&memcg->cgwb_domain);
4477 }
4478
4479 struct wb_domain *mem_cgroup_wb_domain(struct bdi_writeback *wb)
4480 {
4481         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4482
4483         if (!memcg->css.parent)
4484                 return NULL;
4485
4486         return &memcg->cgwb_domain;
4487 }
4488
4489 /**
4490  * mem_cgroup_wb_stats - retrieve writeback related stats from its memcg
4491  * @wb: bdi_writeback in question
4492  * @pfilepages: out parameter for number of file pages
4493  * @pheadroom: out parameter for number of allocatable pages according to memcg
4494  * @pdirty: out parameter for number of dirty pages
4495  * @pwriteback: out parameter for number of pages under writeback
4496  *
4497  * Determine the numbers of file, headroom, dirty, and writeback pages in
4498  * @wb's memcg.  File, dirty and writeback are self-explanatory.  Headroom
4499  * is a bit more involved.
4500  *
4501  * A memcg's headroom is "min(max, high) - used".  In the hierarchy, the
4502  * headroom is calculated as the lowest headroom of itself and the
4503  * ancestors.  Note that this doesn't consider the actual amount of
4504  * available memory in the system.  The caller should further cap
4505  * *@pheadroom accordingly.
4506  */
4507 void mem_cgroup_wb_stats(struct bdi_writeback *wb, unsigned long *pfilepages,
4508                          unsigned long *pheadroom, unsigned long *pdirty,
4509                          unsigned long *pwriteback)
4510 {
4511         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4512         struct mem_cgroup *parent;
4513
4514         cgroup_rstat_flush_irqsafe(memcg->css.cgroup);
4515
4516         *pdirty = memcg_page_state(memcg, NR_FILE_DIRTY);
4517         *pwriteback = memcg_page_state(memcg, NR_WRITEBACK);
4518         *pfilepages = memcg_page_state(memcg, NR_INACTIVE_FILE) +
4519                         memcg_page_state(memcg, NR_ACTIVE_FILE);
4520
4521         *pheadroom = PAGE_COUNTER_MAX;
4522         while ((parent = parent_mem_cgroup(memcg))) {
4523                 unsigned long ceiling = min(READ_ONCE(memcg->memory.max),
4524                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
4525                 unsigned long used = page_counter_read(&memcg->memory);
4526
4527                 *pheadroom = min(*pheadroom, ceiling - min(ceiling, used));
4528                 memcg = parent;
4529         }
4530 }
4531
4532 /*
4533  * Foreign dirty flushing
4534  *
4535  * There's an inherent mismatch between memcg and writeback.  The former
4536  * tracks ownership per-page while the latter per-inode.  This was a
4537  * deliberate design decision because honoring per-page ownership in the
4538  * writeback path is complicated, may lead to higher CPU and IO overheads
4539  * and deemed unnecessary given that write-sharing an inode across
4540  * different cgroups isn't a common use-case.
4541  *
4542  * Combined with inode majority-writer ownership switching, this works well
4543  * enough in most cases but there are some pathological cases.  For
4544  * example, let's say there are two cgroups A and B which keep writing to
4545  * different but confined parts of the same inode.  B owns the inode and
4546  * A's memory is limited far below B's.  A's dirty ratio can rise enough to
4547  * trigger balance_dirty_pages() sleeps but B's can be low enough to avoid
4548  * triggering background writeback.  A will be slowed down without a way to
4549  * make writeback of the dirty pages happen.
4550  *
4551  * Conditions like the above can lead to a cgroup getting repeatedly and
4552  * severely throttled after making some progress after each
4553  * dirty_expire_interval while the underlying IO device is almost
4554  * completely idle.
4555  *
4556  * Solving this problem completely requires matching the ownership tracking
4557  * granularities between memcg and writeback in either direction.  However,
4558  * the more egregious behaviors can be avoided by simply remembering the
4559  * most recent foreign dirtying events and initiating remote flushes on
4560  * them when local writeback isn't enough to keep the memory clean enough.
4561  *
4562  * The following two functions implement such mechanism.  When a foreign
4563  * page - a page whose memcg and writeback ownerships don't match - is
4564  * dirtied, mem_cgroup_track_foreign_dirty() records the inode owning
4565  * bdi_writeback on the page owning memcg.  When balance_dirty_pages()
4566  * decides that the memcg needs to sleep due to high dirty ratio, it calls
4567  * mem_cgroup_flush_foreign() which queues writeback on the recorded
4568  * foreign bdi_writebacks which haven't expired.  Both the numbers of
4569  * recorded bdi_writebacks and concurrent in-flight foreign writebacks are
4570  * limited to MEMCG_CGWB_FRN_CNT.
4571  *
4572  * The mechanism only remembers IDs and doesn't hold any object references.
4573  * As being wrong occasionally doesn't matter, updates and accesses to the
4574  * records are lockless and racy.
4575  */
4576 void mem_cgroup_track_foreign_dirty_slowpath(struct page *page,
4577                                              struct bdi_writeback *wb)
4578 {
4579         struct mem_cgroup *memcg = page_memcg(page);
4580         struct memcg_cgwb_frn *frn;
4581         u64 now = get_jiffies_64();
4582         u64 oldest_at = now;
4583         int oldest = -1;
4584         int i;
4585
4586         trace_track_foreign_dirty(page, wb);
4587
4588         /*
4589          * Pick the slot to use.  If there is already a slot for @wb, keep
4590          * using it.  If not replace the oldest one which isn't being
4591          * written out.
4592          */
4593         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4594                 frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4595                 if (frn->bdi_id == wb->bdi->id &&
4596                     frn->memcg_id == wb->memcg_css->id)
4597                         break;
4598                 if (time_before64(frn->at, oldest_at) &&
4599                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4600                         oldest = i;
4601                         oldest_at = frn->at;
4602                 }
4603         }
4604
4605         if (i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT) {
4606                 /*
4607                  * Re-using an existing one.  Update timestamp lazily to
4608                  * avoid making the cacheline hot.  We want them to be
4609                  * reasonably up-to-date and significantly shorter than
4610                  * dirty_expire_interval as that's what expires the record.
4611                  * Use the shorter of 1s and dirty_expire_interval / 8.
4612                  */
4613                 unsigned long update_intv =
4614                         min_t(unsigned long, HZ,
4615                               msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10) / 8);
4616
4617                 if (time_before64(frn->at, now - update_intv))
4618                         frn->at = now;
4619         } else if (oldest >= 0) {
4620                 /* replace the oldest free one */
4621                 frn = &memcg->cgwb_frn[oldest];
4622                 frn->bdi_id = wb->bdi->id;
4623                 frn->memcg_id = wb->memcg_css->id;
4624                 frn->at = now;
4625         }
4626 }
4627
4628 /* issue foreign writeback flushes for recorded foreign dirtying events */
4629 void mem_cgroup_flush_foreign(struct bdi_writeback *wb)
4630 {
4631         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4632         unsigned long intv = msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10);
4633         u64 now = jiffies_64;
4634         int i;
4635
4636         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4637                 struct memcg_cgwb_frn *frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4638
4639                 /*
4640                  * If the record is older than dirty_expire_interval,
4641                  * writeback on it has already started.  No need to kick it
4642                  * off again.  Also, don't start a new one if there's
4643                  * already one in flight.
4644                  */
4645                 if (time_after64(frn->at, now - intv) &&
4646                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4647                         frn->at = 0;
4648                         trace_flush_foreign(wb, frn->bdi_id, frn->memcg_id);
4649                         cgroup_writeback_by_id(frn->bdi_id, frn->memcg_id, 0,
4650                                                WB_REASON_FOREIGN_FLUSH,
4651                                                &frn->done);
4652                 }
4653         }
4654 }
4655
4656 #else   /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4657
4658 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4659 {
4660         return 0;
4661 }
4662
4663 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4664 {
4665 }
4666
4667 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4668 {
4669 }
4670
4671 #endif  /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4672
4673 /*
4674  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4675  *
4676  * "cgroup.event_control" implementation.
4677  *
4678  * This is way over-engineered.  It tries to support fully configurable
4679  * events for each user.  Such level of flexibility is completely
4680  * unnecessary especially in the light of the planned unified hierarchy.
4681  *
4682  * Please deprecate this and replace with something simpler if at all
4683  * possible.
4684  */
4685
4686 /*
4687  * Unregister event and free resources.
4688  *
4689  * Gets called from workqueue.
4690  */
4691 static void memcg_event_remove(struct work_struct *work)
4692 {
4693         struct mem_cgroup_event *event =
4694                 container_of(work, struct mem_cgroup_event, remove);
4695         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4696
4697         remove_wait_queue(event->wqh, &event->wait);
4698
4699         event->unregister_event(memcg, event->eventfd);
4700
4701         /* Notify userspace the event is going away. */
4702         eventfd_signal(event->eventfd, 1);
4703
4704         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4705         kfree(event);
4706         css_put(&memcg->css);
4707 }
4708
4709 /*
4710  * Gets called on EPOLLHUP on eventfd when user closes it.
4711  *
4712  * Called with wqh->lock held and interrupts disabled.
4713  */
4714 static int memcg_event_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
4715                             int sync, void *key)
4716 {
4717         struct mem_cgroup_event *event =
4718                 container_of(wait, struct mem_cgroup_event, wait);
4719         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4720         __poll_t flags = key_to_poll(key);
4721
4722         if (flags & EPOLLHUP) {
4723                 /*
4724                  * If the event has been detached at cgroup removal, we
4725                  * can simply return knowing the other side will cleanup
4726                  * for us.
4727                  *
4728                  * We can't race against event freeing since the other
4729                  * side will require wqh->lock via remove_wait_queue(),
4730                  * which we hold.
4731                  */
4732                 spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4733                 if (!list_empty(&event->list)) {
4734                         list_del_init(&event->list);
4735                         /*
4736                          * We are in atomic context, but cgroup_event_remove()
4737                          * may sleep, so we have to call it in workqueue.
4738                          */
4739                         schedule_work(&event->remove);
4740                 }
4741                 spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4742         }
4743
4744         return 0;
4745 }
4746
4747 static void memcg_event_ptable_queue_proc(struct file *file,
4748                 wait_queue_head_t *wqh, poll_table *pt)
4749 {
4750         struct mem_cgroup_event *event =
4751                 container_of(pt, struct mem_cgroup_event, pt);
4752
4753         event->wqh = wqh;
4754         add_wait_queue(wqh, &event->wait);
4755 }
4756
4757 /*
4758  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4759  *
4760  * Parse input and register new cgroup event handler.
4761  *
4762  * Input must be in format '<event_fd> <control_fd> <args>'.
4763  * Interpretation of args is defined by control file implementation.
4764  */
4765 static ssize_t memcg_write_event_control(struct kernfs_open_file *of,
4766                                          char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
4767 {
4768         struct cgroup_subsys_state *css = of_css(of);
4769         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4770         struct mem_cgroup_event *event;
4771         struct cgroup_subsys_state *cfile_css;
4772         unsigned int efd, cfd;
4773         struct fd efile;
4774         struct fd cfile;
4775         const char *name;
4776         char *endp;
4777         int ret;
4778
4779         buf = strstrip(buf);
4780
4781         efd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4782         if (*endp != ' ')
4783                 return -EINVAL;
4784         buf = endp + 1;
4785
4786         cfd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4787         if ((*endp != ' ') && (*endp != '\0'))
4788                 return -EINVAL;
4789         buf = endp + 1;
4790
4791         event = kzalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4792         if (!event)
4793                 return -ENOMEM;
4794
4795         event->memcg = memcg;
4796         INIT_LIST_HEAD(&event->list);
4797         init_poll_funcptr(&event->pt, memcg_event_ptable_queue_proc);
4798         init_waitqueue_func_entry(&event->wait, memcg_event_wake);
4799         INIT_WORK(&event->remove, memcg_event_remove);
4800
4801         efile = fdget(efd);
4802         if (!efile.file) {
4803                 ret = -EBADF;
4804                 goto out_kfree;
4805         }
4806
4807         event->eventfd = eventfd_ctx_fileget(efile.file);
4808         if (IS_ERR(event->eventfd)) {
4809                 ret = PTR_ERR(event->eventfd);
4810                 goto out_put_efile;
4811         }
4812
4813         cfile = fdget(cfd);
4814         if (!cfile.file) {
4815                 ret = -EBADF;
4816                 goto out_put_eventfd;
4817         }
4818
4819         /* the process need read permission on control file */
4820         /* AV: shouldn't we check that it's been opened for read instead? */
4821         ret = file_permission(cfile.file, MAY_READ);
4822         if (ret < 0)
4823                 goto out_put_cfile;
4824
4825         /*
4826          * Determine the event callbacks and set them in @event.  This used
4827          * to be done via struct cftype but cgroup core no longer knows
4828          * about these events.  The following is crude but the whole thing
4829          * is for compatibility anyway.
4830          *
4831          * DO NOT ADD NEW FILES.
4832          */
4833         name = cfile.file->f_path.dentry->d_name.name;
4834
4835         if (!strcmp(name, "memory.usage_in_bytes")) {
4836                 event->register_event = mem_cgroup_usage_register_event;
4837                 event->unregister_event = mem_cgroup_usage_unregister_event;
4838         } else if (!strcmp(name, "memory.oom_control")) {
4839                 event->register_event = mem_cgroup_oom_register_event;
4840                 event->unregister_event = mem_cgroup_oom_unregister_event;
4841         } else if (!strcmp(name, "memory.pressure_level")) {
4842                 event->register_event = vmpressure_register_event;
4843                 event->unregister_event = vmpressure_unregister_event;
4844         } else if (!strcmp(name, "memory.memsw.usage_in_bytes")) {
4845                 event->register_event = memsw_cgroup_usage_register_event;
4846                 event->unregister_event = memsw_cgroup_usage_unregister_event;
4847         } else {
4848                 ret = -EINVAL;
4849                 goto out_put_cfile;
4850         }
4851
4852         /*
4853          * Verify @cfile should belong to @css.  Also, remaining events are
4854          * automatically removed on cgroup destruction but the removal is
4855          * asynchronous, so take an extra ref on @css.
4856          */
4857         cfile_css = css_tryget_online_from_dir(cfile.file->f_path.dentry->d_parent,
4858                                                &memory_cgrp_subsys);
4859         ret = -EINVAL;
4860         if (IS_ERR(cfile_css))
4861                 goto out_put_cfile;
4862         if (cfile_css != css) {
4863                 css_put(cfile_css);
4864                 goto out_put_cfile;
4865         }
4866
4867         ret = event->register_event(memcg, event->eventfd, buf);
4868         if (ret)
4869                 goto out_put_css;
4870
4871         vfs_poll(efile.file, &event->pt);
4872
4873         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4874         list_add(&event->list, &memcg->event_list);
4875         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4876
4877         fdput(cfile);
4878         fdput(efile);
4879
4880         return nbytes;
4881
4882 out_put_css:
4883         css_put(css);
4884 out_put_cfile:
4885         fdput(cfile);
4886 out_put_eventfd:
4887         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4888 out_put_efile:
4889         fdput(efile);
4890 out_kfree:
4891         kfree(event);
4892
4893         return ret;
4894 }
4895
4896 static struct cftype mem_cgroup_legacy_files[] = {
4897         {
4898                 .name = "usage_in_bytes",
4899                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_USAGE),
4900                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4901         },
4902         {
4903                 .name = "max_usage_in_bytes",
4904                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_MAX_USAGE),
4905                 .write = mem_cgroup_reset,
4906                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4907         },
4908         {
4909                 .name = "limit_in_bytes",
4910                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_LIMIT),
4911                 .write = mem_cgroup_write,
4912                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4913         },
4914         {
4915                 .name = "soft_limit_in_bytes",
4916                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_SOFT_LIMIT),
4917                 .write = mem_cgroup_write,
4918                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4919         },
4920         {
4921                 .name = "failcnt",
4922                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_FAILCNT),
4923                 .write = mem_cgroup_reset,
4924                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4925         },
4926         {
4927                 .name = "stat",
4928                 .seq_show = memcg_stat_show,
4929         },
4930         {
4931                 .name = "force_empty",
4932                 .write = mem_cgroup_force_empty_write,
4933         },
4934         {
4935                 .name = "use_hierarchy",
4936                 .write_u64 = mem_cgroup_hierarchy_write,
4937                 .read_u64 = mem_cgroup_hierarchy_read,
4938         },
4939         {
4940                 .name = "cgroup.event_control",         /* XXX: for compat */
4941                 .write = memcg_write_event_control,
4942                 .flags = CFTYPE_NO_PREFIX | CFTYPE_WORLD_WRITABLE,
4943         },
4944         {
4945                 .name = "swappiness",
4946                 .read_u64 = mem_cgroup_swappiness_read,
4947                 .write_u64 = mem_cgroup_swappiness_write,
4948         },
4949         {
4950                 .name = "move_charge_at_immigrate",
4951                 .read_u64 = mem_cgroup_move_charge_read,
4952                 .write_u64 = mem_cgroup_move_charge_write,
4953         },
4954         {
4955                 .name = "oom_control",
4956                 .seq_show = mem_cgroup_oom_control_read,
4957                 .write_u64 = mem_cgroup_oom_control_write,
4958                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_OOM_TYPE, OOM_CONTROL),
4959         },
4960         {
4961                 .name = "pressure_level",
4962         },
4963 #ifdef CONFIG_NUMA
4964         {
4965                 .name = "numa_stat",
4966                 .seq_show = memcg_numa_stat_show,
4967         },
4968 #endif
4969         {
4970                 .name = "kmem.limit_in_bytes",
4971                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_LIMIT),
4972                 .write = mem_cgroup_write,
4973                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4974         },
4975         {
4976                 .name = "kmem.usage_in_bytes",
4977                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_USAGE),
4978                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4979         },
4980         {
4981                 .name = "kmem.failcnt",
4982                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_FAILCNT),
4983                 .write = mem_cgroup_reset,
4984                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4985         },
4986         {
4987                 .name = "kmem.max_usage_in_bytes",
4988                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_MAX_USAGE),
4989                 .write = mem_cgroup_reset,
4990                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4991         },
4992 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) && \
4993         (defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG))
4994         {
4995                 .name = "kmem.slabinfo",
4996                 .seq_show = memcg_slab_show,
4997         },
4998 #endif
4999         {
5000                 .name = "kmem.tcp.limit_in_bytes",
5001                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_LIMIT),
5002                 .write = mem_cgroup_write,
5003                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5004         },
5005         {
5006                 .name = "kmem.tcp.usage_in_bytes",
5007                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_USAGE),
5008                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5009         },
5010         {
5011                 .name = "kmem.tcp.failcnt",
5012                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_FAILCNT),
5013                 .write = mem_cgroup_reset,
5014                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5015         },
5016         {
5017                 .name = "kmem.tcp.max_usage_in_bytes",
5018                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_MAX_USAGE),
5019                 .write = mem_cgroup_reset,
5020                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5021         },
5022         { },    /* terminate */
5023 };
5024
5025 /*
5026  * Private memory cgroup IDR
5027  *
5028  * Swap-out records and page cache shadow entries need to store memcg
5029  * references in constrained space, so we maintain an ID space that is
5030  * limited to 16 bit (MEM_CGROUP_ID_MAX), limiting the total number of
5031  * memory-controlled cgroups to 64k.
5032  *
5033  * However, there usually are many references to the offline CSS after
5034  * the cgroup has been destroyed, such as page cache or reclaimable
5035  * slab objects, that don't need to hang on to the ID. We want to keep
5036  * those dead CSS from occupying IDs, or we might quickly exhaust the
5037  * relatively small ID space and prevent the creation of new cgroups
5038  * even when there are much fewer than 64k cgroups - possibly none.
5039  *
5040  * Maintain a private 16-bit ID space for memcg, and allow the ID to
5041  * be freed and recycled when it's no longer needed, which is usually
5042  * when the CSS is offlined.
5043  *
5044  * The only exception to that are records of swapped out tmpfs/shmem
5045  * pages that need to be attributed to live ancestors on swapin. But
5046  * those references are manageable from userspace.
5047  */
5048
5049 static DEFINE_IDR(mem_cgroup_idr);
5050
5051 static void mem_cgroup_id_remove(struct mem_cgroup *memcg)
5052 {
5053         if (memcg->id.id > 0) {
5054                 idr_remove(&mem_cgroup_idr, memcg->id.id);
5055                 memcg->id.id = 0;
5056         }
5057 }
5058
5059 static void __maybe_unused mem_cgroup_id_get_many(struct mem_cgroup *memcg,
5060                                                   unsigned int n)
5061 {
5062         refcount_add(n, &memcg->id.ref);
5063 }
5064
5065 static void mem_cgroup_id_put_many(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int n)
5066 {
5067         if (refcount_sub_and_test(n, &memcg->id.ref)) {
5068                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5069
5070                 /* Memcg ID pins CSS */
5071                 css_put(&memcg->css);
5072         }
5073 }
5074
5075 static inline void mem_cgroup_id_put(struct mem_cgroup *memcg)
5076 {
5077         mem_cgroup_id_put_many(memcg, 1);
5078 }
5079
5080 /**
5081  * mem_cgroup_from_id - look up a memcg from a memcg id
5082  * @id: the memcg id to look up
5083  *
5084  * Caller must hold rcu_read_lock().
5085  */
5086 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_id(unsigned short id)
5087 {
5088         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
5089         return idr_find(&mem_cgroup_idr, id);
5090 }
5091
5092 static int alloc_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5093 {
5094         struct mem_cgroup_per_node *pn;
5095         int tmp = node;
5096         /*
5097          * This routine is called against possible nodes.
5098          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
5099          *
5100          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
5101          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
5102          *       function.
5103          */
5104         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
5105                 tmp = -1;
5106         pn = kzalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
5107         if (!pn)
5108                 return 1;
5109
5110         pn->lruvec_stat_local = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5111                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5112         if (!pn->lruvec_stat_local) {
5113                 kfree(pn);
5114                 return 1;
5115         }
5116
5117         pn->lruvec_stat_cpu = alloc_percpu_gfp(struct batched_lruvec_stat,
5118                                                GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5119         if (!pn->lruvec_stat_cpu) {
5120                 free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5121                 kfree(pn);
5122                 return 1;
5123         }
5124
5125         lruvec_init(&pn->lruvec);
5126         pn->usage_in_excess = 0;
5127         pn->on_tree = false;
5128         pn->memcg = memcg;
5129
5130         memcg->nodeinfo[node] = pn;
5131         return 0;
5132 }
5133
5134 static void free_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5135 {
5136         struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
5137
5138         if (!pn)
5139                 return;
5140
5141         free_percpu(pn->lruvec_stat_cpu);
5142         free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5143         kfree(pn);
5144 }
5145
5146 static void __mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5147 {
5148         int node;
5149
5150         for_each_node(node)
5151                 free_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node);
5152         free_percpu(memcg->vmstats_percpu);
5153         kfree(memcg);
5154 }
5155
5156 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5157 {
5158         int cpu;
5159
5160         memcg_wb_domain_exit(memcg);
5161         /*
5162          * Flush percpu lruvec stats to guarantee the value
5163          * correctness on parent's and all ancestor levels.
5164          */
5165         for_each_online_cpu(cpu)
5166                 memcg_flush_lruvec_page_state(memcg, cpu);
5167         __mem_cgroup_free(memcg);
5168 }
5169
5170 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
5171 {
5172         struct mem_cgroup *memcg;
5173         unsigned int size;
5174         int node;
5175         int __maybe_unused i;
5176         long error = -ENOMEM;
5177
5178         size = sizeof(struct mem_cgroup);
5179         size += nr_node_ids * sizeof(struct mem_cgroup_per_node *);
5180
5181         memcg = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
5182         if (!memcg)
5183                 return ERR_PTR(error);
5184
5185         memcg->id.id = idr_alloc(&mem_cgroup_idr, NULL,
5186                                  1, MEM_CGROUP_ID_MAX,
5187                                  GFP_KERNEL);
5188         if (memcg->id.id < 0) {
5189                 error = memcg->id.id;
5190                 goto fail;
5191         }
5192
5193         memcg->vmstats_percpu = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5194                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5195         if (!memcg->vmstats_percpu)
5196                 goto fail;
5197
5198         for_each_node(node)
5199                 if (alloc_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node))
5200                         goto fail;
5201
5202         if (memcg_wb_domain_init(memcg, GFP_KERNEL))
5203                 goto fail;
5204
5205         INIT_WORK(&memcg->high_work, high_work_func);
5206         INIT_LIST_HEAD(&memcg->oom_notify);
5207         mutex_init(&memcg->thresholds_lock);
5208         spin_lock_init(&memcg->move_lock);
5209         vmpressure_init(&memcg->vmpressure);
5210         INIT_LIST_HEAD(&memcg->event_list);
5211         spin_lock_init(&memcg->event_list_lock);
5212         memcg->socket_pressure = jiffies;
5213 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5214         memcg->kmemcg_id = -1;
5215         INIT_LIST_HEAD(&memcg->objcg_list);
5216 #endif
5217 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5218         INIT_LIST_HEAD(&memcg->cgwb_list);
5219         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5220                 memcg->cgwb_frn[i].done =
5221                         __WB_COMPLETION_INIT(&memcg_cgwb_frn_waitq);
5222 #endif
5223 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5224         spin_lock_init(&memcg->deferred_split_queue.split_queue_lock);
5225         INIT_LIST_HEAD(&memcg->deferred_split_queue.split_queue);
5226         memcg->deferred_split_queue.split_queue_len = 0;
5227 #endif
5228         idr_replace(&mem_cgroup_idr, memcg, memcg->id.id);
5229         return memcg;
5230 fail:
5231         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5232         __mem_cgroup_free(memcg);
5233         return ERR_PTR(error);
5234 }
5235
5236 static struct cgroup_subsys_state * __ref
5237 mem_cgroup_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
5238 {
5239         struct mem_cgroup *parent = mem_cgroup_from_css(parent_css);
5240         struct mem_cgroup *memcg, *old_memcg;
5241         long error = -ENOMEM;
5242
5243         old_memcg = set_active_memcg(parent);
5244         memcg = mem_cgroup_alloc();
5245         set_active_memcg(old_memcg);
5246         if (IS_ERR(memcg))
5247                 return ERR_CAST(memcg);
5248
5249         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5250         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5251         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5252         if (parent) {
5253                 memcg->swappiness = mem_cgroup_swappiness(parent);
5254                 memcg->oom_kill_disable = parent->oom_kill_disable;
5255
5256                 page_counter_init(&memcg->memory, &parent->memory);
5257                 page_counter_init(&memcg->swap, &parent->swap);
5258                 page_counter_init(&memcg->kmem, &parent->kmem);
5259                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &parent->tcpmem);
5260         } else {
5261                 page_counter_init(&memcg->memory, NULL);
5262                 page_counter_init(&memcg->swap, NULL);
5263                 page_counter_init(&memcg->kmem, NULL);
5264                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, NULL);
5265
5266                 root_mem_cgroup = memcg;
5267                 return &memcg->css;
5268         }
5269
5270         /* The following stuff does not apply to the root */
5271         error = memcg_online_kmem(memcg);
5272         if (error)
5273                 goto fail;
5274
5275         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5276                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
5277
5278         return &memcg->css;
5279 fail:
5280         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5281         mem_cgroup_free(memcg);
5282         return ERR_PTR(error);
5283 }
5284
5285 static int mem_cgroup_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
5286 {
5287         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5288
5289         /*
5290          * A memcg must be visible for expand_shrinker_info()
5291          * by the time the maps are allocated. So, we allocate maps
5292          * here, when for_each_mem_cgroup() can't skip it.
5293          */
5294         if (alloc_shrinker_info(memcg)) {
5295                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5296                 return -ENOMEM;
5297         }
5298
5299         /* Online state pins memcg ID, memcg ID pins CSS */
5300         refcount_set(&memcg->id.ref, 1);
5301         css_get(css);
5302         return 0;
5303 }
5304
5305 static void mem_cgroup_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
5306 {
5307         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5308         struct mem_cgroup_event *event, *tmp;
5309
5310         /*
5311          * Unregister events and notify userspace.
5312          * Notify userspace about cgroup removing only after rmdir of cgroup
5313          * directory to avoid race between userspace and kernelspace.
5314          */
5315         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
5316         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &memcg->event_list, list) {
5317                 list_del_init(&event->list);
5318                 schedule_work(&event->remove);
5319         }
5320         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
5321
5322         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5323         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5324
5325         memcg_offline_kmem(memcg);
5326         reparent_shrinker_deferred(memcg);
5327         wb_memcg_offline(memcg);
5328
5329         drain_all_stock(memcg);
5330
5331         mem_cgroup_id_put(memcg);
5332 }
5333
5334 static void mem_cgroup_css_released(struct cgroup_subsys_state *css)
5335 {
5336         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5337
5338         invalidate_reclaim_iterators(memcg);
5339 }
5340
5341 static void mem_cgroup_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
5342 {
5343         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5344         int __maybe_unused i;
5345
5346 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5347         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5348                 wb_wait_for_completion(&memcg->cgwb_frn[i].done);
5349 #endif
5350         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5351                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5352
5353         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && memcg->tcpmem_active)
5354                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5355
5356         vmpressure_cleanup(&memcg->vmpressure);
5357         cancel_work_sync(&memcg->high_work);
5358         mem_cgroup_remove_from_trees(memcg);
5359         free_shrinker_info(memcg);
5360         memcg_free_kmem(memcg);
5361         mem_cgroup_free(memcg);
5362 }
5363
5364 /**
5365  * mem_cgroup_css_reset - reset the states of a mem_cgroup
5366  * @css: the target css
5367  *
5368  * Reset the states of the mem_cgroup associated with @css.  This is
5369  * invoked when the userland requests disabling on the default hierarchy
5370  * but the memcg is pinned through dependency.  The memcg should stop
5371  * applying policies and should revert to the vanilla state as it may be
5372  * made visible again.
5373  *
5374  * The current implementation only resets the essential configurations.
5375  * This needs to be expanded to cover all the visible parts.
5376  */
5377 static void mem_cgroup_css_reset(struct cgroup_subsys_state *css)
5378 {
5379         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5380
5381         page_counter_set_max(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5382         page_counter_set_max(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5383         page_counter_set_max(&memcg->kmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5384         page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5385         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5386         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5387         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5388         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5389         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5390         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
5391 }
5392
5393 static void mem_cgroup_css_rstat_flush(struct cgroup_subsys_state *css, int cpu)
5394 {
5395         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5396         struct mem_cgroup *parent = parent_mem_cgroup(memcg);
5397         struct memcg_vmstats_percpu *statc;
5398         long delta, v;
5399         int i;
5400
5401         statc = per_cpu_ptr(memcg->vmstats_percpu, cpu);
5402
5403         for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++) {
5404                 /*
5405                  * Collect the aggregated propagation counts of groups
5406                  * below us. We're in a per-cpu loop here and this is
5407                  * a global counter, so the first cycle will get them.
5408                  */
5409                 delta = memcg->vmstats.state_pending[i];
5410                 if (delta)
5411                         memcg->vmstats.state_pending[i] = 0;
5412
5413                 /* Add CPU changes on this level since the last flush */
5414                 v = READ_ONCE(statc->state[i]);
5415                 if (v != statc->state_prev[i]) {
5416                         delta += v - statc->state_prev[i];
5417                         statc->state_prev[i] = v;
5418                 }
5419
5420                 if (!delta)
5421                         continue;
5422
5423                 /* Aggregate counts on this level and propagate upwards */
5424                 memcg->vmstats.state[i] += delta;
5425                 if (parent)
5426                         parent->vmstats.state_pending[i] += delta;
5427         }
5428
5429         for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++) {
5430                 delta = memcg->vmstats.events_pending[i];
5431                 if (delta)
5432                         memcg->vmstats.events_pending[i] = 0;
5433
5434                 v = READ_ONCE(statc->events[i]);
5435                 if (v != statc->events_prev[i]) {
5436                         delta += v - statc->events_prev[i];
5437                         statc->events_prev[i] = v;
5438                 }
5439
5440                 if (!delta)
5441                         continue;
5442
5443                 memcg->vmstats.events[i] += delta;
5444                 if (parent)
5445                         parent->vmstats.events_pending[i] += delta;
5446         }
5447 }
5448
5449 #ifdef CONFIG_MMU
5450 /* Handlers for move charge at task migration. */
5451 static int mem_cgroup_do_precharge(unsigned long count)
5452 {
5453         int ret;
5454
5455         /* Try a single bulk charge without reclaim first, kswapd may wake */
5456         ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, count);
5457         if (!ret) {
5458                 mc.precharge += count;
5459                 return ret;
5460         }
5461
5462         /* Try charges one by one with reclaim, but do not retry */
5463         while (count--) {
5464                 ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY, 1);
5465                 if (ret)
5466                         return ret;
5467                 mc.precharge++;
5468                 cond_resched();
5469         }
5470         return 0;
5471 }
5472
5473 union mc_target {
5474         struct page     *page;
5475         swp_entry_t     ent;
5476 };
5477
5478 enum mc_target_type {
5479         MC_TARGET_NONE = 0,
5480         MC_TARGET_PAGE,
5481         MC_TARGET_SWAP,
5482         MC_TARGET_DEVICE,
5483 };
5484
5485 static struct page *mc_handle_present_pte(struct vm_area_struct *vma,
5486                                                 unsigned long addr, pte_t ptent)
5487 {
5488         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
5489
5490         if (!page || !page_mapped(page))
5491                 return NULL;
5492         if (PageAnon(page)) {
5493                 if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5494                         return NULL;
5495         } else {
5496                 if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5497                         return NULL;
5498         }
5499         if (!get_page_unless_zero(page))
5500                 return NULL;
5501
5502         return page;
5503 }
5504
5505 #if defined(CONFIG_SWAP) || defined(CONFIG_DEVICE_PRIVATE)
5506 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5507                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5508 {
5509         struct page *page = NULL;
5510         swp_entry_t ent = pte_to_swp_entry(ptent);
5511
5512         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5513                 return NULL;
5514
5515         /*
5516          * Handle MEMORY_DEVICE_PRIVATE which are ZONE_DEVICE page belonging to
5517          * a device and because they are not accessible by CPU they are store
5518          * as special swap entry in the CPU page table.
5519          */
5520         if (is_device_private_entry(ent)) {
5521                 page = device_private_entry_to_page(ent);
5522                 /*
5523                  * MEMORY_DEVICE_PRIVATE means ZONE_DEVICE page and which have
5524                  * a refcount of 1 when free (unlike normal page)
5525                  */
5526                 if (!page_ref_add_unless(page, 1, 1))
5527                         return NULL;
5528                 return page;
5529         }
5530
5531         if (non_swap_entry(ent))
5532                 return NULL;
5533
5534         /*
5535          * Because lookup_swap_cache() updates some statistics counter,
5536          * we call find_get_page() with swapper_space directly.
5537          */
5538         page = find_get_page(swap_address_space(ent), swp_offset(ent));
5539         entry->val = ent.val;
5540
5541         return page;
5542 }
5543 #else
5544 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5545                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5546 {
5547         return NULL;
5548 }
5549 #endif
5550
5551 static struct page *mc_handle_file_pte(struct vm_area_struct *vma,
5552                         unsigned long addr, pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5553 {
5554         if (!vma->vm_file) /* anonymous vma */
5555                 return NULL;
5556         if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5557                 return NULL;
5558
5559         /* page is moved even if it's not RSS of this task(page-faulted). */
5560         /* shmem/tmpfs may report page out on swap: account for that too. */
5561         return find_get_incore_page(vma->vm_file->f_mapping,
5562                         linear_page_index(vma, addr));
5563 }
5564
5565 /**
5566  * mem_cgroup_move_account - move account of the page
5567  * @page: the page
5568  * @compound: charge the page as compound or small page
5569  * @from: mem_cgroup which the page is moved from.
5570  * @to: mem_cgroup which the page is moved to. @from != @to.
5571  *
5572  * The caller must make sure the page is not on LRU (isolate_page() is useful.)
5573  *
5574  * This function doesn't do "charge" to new cgroup and doesn't do "uncharge"
5575  * from old cgroup.
5576  */
5577 static int mem_cgroup_move_account(struct page *page,
5578                                    bool compound,
5579                                    struct mem_cgroup *from,
5580                                    struct mem_cgroup *to)
5581 {
5582         struct lruvec *from_vec, *to_vec;
5583         struct pglist_data *pgdat;
5584         unsigned int nr_pages = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
5585         int ret;
5586
5587         VM_BUG_ON(from == to);
5588         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
5589         VM_BUG_ON(compound && !PageTransHuge(page));
5590
5591         /*
5592          * Prevent mem_cgroup_migrate() from looking at
5593          * page's memory cgroup of its source page while we change it.
5594          */
5595         ret = -EBUSY;
5596         if (!trylock_page(page))
5597                 goto out;
5598
5599         ret = -EINVAL;
5600         if (page_memcg(page) != from)
5601                 goto out_unlock;
5602
5603         pgdat = page_pgdat(page);
5604         from_vec = mem_cgroup_lruvec(from, pgdat);
5605         to_vec = mem_cgroup_lruvec(to, pgdat);
5606
5607         lock_page_memcg(page);
5608
5609         if (PageAnon(page)) {
5610                 if (page_mapped(page)) {
5611                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_MAPPED, -nr_pages);
5612                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_MAPPED, nr_pages);
5613                         if (PageTransHuge(page)) {
5614                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_THPS,
5615                                                    -nr_pages);
5616                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_THPS,
5617                                                    nr_pages);
5618                         }
5619                 }
5620         } else {
5621                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_PAGES, -nr_pages);
5622                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_PAGES, nr_pages);
5623
5624                 if (PageSwapBacked(page)) {
5625                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_SHMEM, -nr_pages);
5626                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_SHMEM, nr_pages);
5627                 }
5628
5629                 if (page_mapped(page)) {
5630                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_MAPPED, -nr_pages);
5631                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_MAPPED, nr_pages);
5632                 }
5633
5634                 if (PageDirty(page)) {
5635                         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
5636
5637                         if (mapping_can_writeback(mapping)) {
5638                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_DIRTY,
5639                                                    -nr_pages);
5640                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_DIRTY,
5641                                                    nr_pages);
5642                         }
5643                 }
5644         }
5645
5646         if (PageWriteback(page)) {
5647                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_WRITEBACK, -nr_pages);
5648                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_WRITEBACK, nr_pages);
5649         }
5650
5651         /*
5652          * All state has been migrated, let's switch to the new memcg.
5653          *
5654          * It is safe to change page's memcg here because the page
5655          * is referenced, charged, isolated, and locked: we can't race
5656          * with (un)charging, migration, LRU putback, or anything else
5657          * that would rely on a stable page's memory cgroup.
5658          *
5659          * Note that lock_page_memcg is a memcg lock, not a page lock,
5660          * to save space. As soon as we switch page's memory cgroup to a
5661          * new memcg that isn't locked, the above state can change
5662          * concurrently again. Make sure we're truly done with it.
5663          */
5664         smp_mb();
5665
5666         css_get(&to->css);
5667         css_put(&from->css);
5668
5669         page->memcg_data = (unsigned long)to;
5670
5671         __unlock_page_memcg(from);
5672
5673         ret = 0;
5674
5675         local_irq_disable();
5676         mem_cgroup_charge_statistics(to, page, nr_pages);
5677         memcg_check_events(to, page);
5678         mem_cgroup_charge_statistics(from, page, -nr_pages);
5679         memcg_check_events(from, page);
5680         local_irq_enable();
5681 out_unlock:
5682         unlock_page(page);
5683 out:
5684         return ret;
5685 }
5686
5687 /**
5688  * get_mctgt_type - get target type of moving charge
5689  * @vma: the vma the pte to be checked belongs
5690  * @addr: the address corresponding to the pte to be checked
5691  * @ptent: the pte to be checked
5692  * @target: the pointer the target page or swap ent will be stored(can be NULL)
5693  *
5694  * Returns
5695  *   0(MC_TARGET_NONE): if the pte is not a target for move charge.
5696  *   1(MC_TARGET_PAGE): if the page corresponding to this pte is a target for
5697  *     move charge. if @target is not NULL, the page is stored in target->page
5698  *     with extra refcnt got(Callers should handle it).
5699  *   2(MC_TARGET_SWAP): if the swap entry corresponding to this pte is a
5700  *     target for charge migration. if @target is not NULL, the entry is stored
5701  *     in target->ent.
5702  *   3(MC_TARGET_DEVICE): like MC_TARGET_PAGE  but page is MEMORY_DEVICE_PRIVATE
5703  *     (so ZONE_DEVICE page and thus not on the lru).
5704  *     For now we such page is charge like a regular page would be as for all
5705  *     intent and purposes it is just special memory taking the place of a
5706  *     regular page.
5707  *
5708  *     See Documentations/vm/hmm.txt and include/linux/hmm.h
5709  *
5710  * Called with pte lock held.
5711  */
5712
5713 static enum mc_target_type get_mctgt_type(struct vm_area_struct *vma,
5714                 unsigned long addr, pte_t ptent, union mc_target *target)
5715 {
5716         struct page *page = NULL;
5717         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5718         swp_entry_t ent = { .val = 0 };
5719
5720         if (pte_present(ptent))
5721                 page = mc_handle_present_pte(vma, addr, ptent);
5722         else if (is_swap_pte(ptent))
5723                 page = mc_handle_swap_pte(vma, ptent, &ent);
5724         else if (pte_none(ptent))
5725                 page = mc_handle_file_pte(vma, addr, ptent, &ent);
5726
5727         if (!page && !ent.val)
5728                 return ret;
5729         if (page) {
5730                 /*
5731                  * Do only loose check w/o serialization.
5732                  * mem_cgroup_move_account() checks the page is valid or
5733                  * not under LRU exclusion.
5734                  */
5735                 if (page_memcg(page) == mc.from) {
5736                         ret = MC_TARGET_PAGE;
5737                         if (is_device_private_page(page))
5738                                 ret = MC_TARGET_DEVICE;
5739                         if (target)
5740                                 target->page = page;
5741                 }
5742                 if (!ret || !target)
5743                         put_page(page);
5744         }
5745         /*
5746          * There is a swap entry and a page doesn't exist or isn't charged.
5747          * But we cannot move a tail-page in a THP.
5748          */
5749         if (ent.val && !ret && (!page || !PageTransCompound(page)) &&
5750             mem_cgroup_id(mc.from) == lookup_swap_cgroup_id(ent)) {
5751                 ret = MC_TARGET_SWAP;
5752                 if (target)
5753                         target->ent = ent;
5754         }
5755         return ret;
5756 }
5757
5758 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5759 /*
5760  * We don't consider PMD mapped swapping or file mapped pages because THP does
5761  * not support them for now.
5762  * Caller should make sure that pmd_trans_huge(pmd) is true.
5763  */
5764 static enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5765                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5766 {
5767         struct page *page = NULL;
5768         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5769
5770         if (unlikely(is_swap_pmd(pmd))) {
5771                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5772                                   !is_pmd_migration_entry(pmd));
5773                 return ret;
5774         }
5775         page = pmd_page(pmd);
5776         VM_BUG_ON_PAGE(!page || !PageHead(page), page);
5777         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5778                 return ret;
5779         if (page_memcg(page) == mc.from) {
5780                 ret = MC_TARGET_PAGE;
5781                 if (target) {
5782                         get_page(page);
5783                         target->page = page;
5784                 }
5785         }
5786         return ret;
5787 }
5788 #else
5789 static inline enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5790                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5791 {
5792         return MC_TARGET_NONE;
5793 }
5794 #endif
5795
5796 static int mem_cgroup_count_precharge_pte_range(pmd_t *pmd,
5797                                         unsigned long addr, unsigned long end,
5798                                         struct mm_walk *walk)
5799 {
5800         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5801         pte_t *pte;
5802         spinlock_t *ptl;
5803
5804         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
5805         if (ptl) {
5806                 /*
5807                  * Note their can not be MC_TARGET_DEVICE for now as we do not
5808                  * support transparent huge page with MEMORY_DEVICE_PRIVATE but
5809                  * this might change.
5810                  */
5811                 if (get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, NULL) == MC_TARGET_PAGE)
5812                         mc.precharge += HPAGE_PMD_NR;
5813                 spin_unlock(ptl);
5814                 return 0;
5815         }
5816
5817         if (pmd_trans_unstable(pmd))
5818                 return 0;
5819         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
5820         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE)
5821                 if (get_mctgt_type(vma, addr, *pte, NULL))
5822                         mc.precharge++; /* increment precharge temporarily */
5823         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
5824         cond_resched();
5825
5826         return 0;
5827 }
5828
5829 static const struct mm_walk_ops precharge_walk_ops = {
5830         .pmd_entry      = mem_cgroup_count_precharge_pte_range,
5831 };
5832
5833 static unsigned long mem_cgroup_count_precharge(struct mm_struct *mm)
5834 {
5835         unsigned long precharge;
5836
5837         mmap_read_lock(mm);
5838         walk_page_range(mm, 0, mm->highest_vm_end, &precharge_walk_ops, NULL);
5839         mmap_read_unlock(mm);
5840
5841         precharge = mc.precharge;
5842         mc.precharge = 0;
5843
5844         return precharge;
5845 }
5846
5847 static int mem_cgroup_precharge_mc(struct mm_struct *mm)
5848 {
5849         unsigned long precharge = mem_cgroup_count_precharge(mm);
5850
5851         VM_BUG_ON(mc.moving_task);
5852         mc.moving_task = current;
5853         return mem_cgroup_do_precharge(precharge);
5854 }
5855
5856 /* cancels all extra charges on mc.from and mc.to, and wakes up all waiters. */
5857 static void __mem_cgroup_clear_mc(void)
5858 {
5859         struct mem_cgroup *from = mc.from;
5860         struct mem_cgroup *to = mc.to;
5861
5862         /* we must uncharge all the leftover precharges from mc.to */
5863         if (mc.precharge) {
5864                 cancel_charge(mc.to, mc.precharge);
5865                 mc.precharge = 0;
5866         }
5867         /*
5868          * we didn't uncharge from mc.from at mem_cgroup_move_account(), so
5869          * we must uncharge here.
5870          */
5871         if (mc.moved_charge) {
5872                 cancel_charge(mc.from, mc.moved_charge);
5873                 mc.moved_charge = 0;
5874         }
5875         /* we must fixup refcnts and charges */
5876         if (mc.moved_swap) {
5877                 /* uncharge swap account from the old cgroup */
5878                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.from))
5879                         page_counter_uncharge(&mc.from->memsw, mc.moved_swap);
5880
5881                 mem_cgroup_id_put_many(mc.from, mc.moved_swap);
5882
5883                 /*
5884                  * we charged both to->memory and to->memsw, so we
5885                  * should uncharge to->memory.
5886                  */
5887                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.to))
5888                         page_counter_uncharge(&mc.to->memory, mc.moved_swap);
5889
5890                 mc.moved_swap = 0;
5891         }
5892         memcg_oom_recover(from);
5893         memcg_oom_recover(to);
5894         wake_up_all(&mc.waitq);
5895 }
5896
5897 static void mem_cgroup_clear_mc(void)
5898 {
5899         struct mm_struct *mm = mc.mm;
5900
5901         /*
5902          * we must clear moving_task before waking up waiters at the end of
5903          * task migration.
5904          */
5905         mc.moving_task = NULL;
5906         __mem_cgroup_clear_mc();
5907         spin_lock(&mc.lock);
5908         mc.from = NULL;
5909         mc.to = NULL;
5910         mc.mm = NULL;
5911         spin_unlock(&mc.lock);
5912
5913         mmput(mm);
5914 }
5915
5916 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
5917 {
5918         struct cgroup_subsys_state *css;
5919         struct mem_cgroup *memcg = NULL; /* unneeded init to make gcc happy */
5920         struct mem_cgroup *from;
5921         struct task_struct *leader, *p;
5922         struct mm_struct *mm;
5923         unsigned long move_flags;
5924         int ret = 0;
5925
5926         /* charge immigration isn't supported on the default hierarchy */
5927         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
5928                 return 0;
5929
5930         /*
5931          * Multi-process migrations only happen on the default hierarchy
5932          * where charge immigration is not used.  Perform charge
5933          * immigration if @tset contains a leader and whine if there are
5934          * multiple.
5935          */
5936         p = NULL;
5937         cgroup_taskset_for_each_leader(leader, css, tset) {
5938                 WARN_ON_ONCE(p);
5939                 p = leader;
5940                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5941         }
5942         if (!p)
5943                 return 0;
5944
5945         /*
5946          * We are now committed to this value whatever it is. Changes in this
5947          * tunable will only affect upcoming migrations, not the current one.
5948          * So we need to save it, and keep it going.
5949          */
5950         move_flags = READ_ONCE(memcg->move_charge_at_immigrate);
5951         if (!move_flags)
5952                 return 0;
5953
5954         from = mem_cgroup_from_task(p);
5955
5956         VM_BUG_ON(from == memcg);
5957
5958         mm = get_task_mm(p);
5959         if (!mm)
5960                 return 0;
5961         /* We move charges only when we move a owner of the mm */
5962         if (mm->owner == p) {
5963                 VM_BUG_ON(mc.from);
5964                 VM_BUG_ON(mc.to);
5965                 VM_BUG_ON(mc.precharge);
5966                 VM_BUG_ON(mc.moved_charge);
5967                 VM_BUG_ON(mc.moved_swap);
5968
5969                 spin_lock(&mc.lock);
5970                 mc.mm = mm;
5971                 mc.from = from;
5972                 mc.to = memcg;
5973                 mc.flags = move_flags;
5974                 spin_unlock(&mc.lock);
5975                 /* We set mc.moving_task later */
5976
5977                 ret = mem_cgroup_precharge_mc(mm);
5978                 if (ret)
5979                         mem_cgroup_clear_mc();
5980         } else {
5981                 mmput(mm);
5982         }
5983         return ret;
5984 }
5985
5986 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
5987 {
5988         if (mc.to)
5989                 mem_cgroup_clear_mc();
5990 }
5991
5992 static int mem_cgroup_move_charge_pte_range(pmd_t *pmd,
5993                                 unsigned long addr, unsigned long end,
5994                                 struct mm_walk *walk)
5995 {
5996         int ret = 0;
5997         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5998         pte_t *pte;
5999         spinlock_t *ptl;
6000         enum mc_target_type target_type;
6001         union mc_target target;
6002         struct page *page;
6003
6004         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
6005         if (ptl) {
6006                 if (mc.precharge < HPAGE_PMD_NR) {
6007                         spin_unlock(ptl);
6008                         return 0;
6009                 }
6010                 target_type = get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, &target);
6011                 if (target_type == MC_TARGET_PAGE) {
6012                         page = target.page;
6013                         if (!isolate_lru_page(page)) {
6014                                 if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6015                                                              mc.from, mc.to)) {
6016                                         mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6017                                         mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6018                                 }
6019                                 putback_lru_page(page);
6020                         }
6021                         put_page(page);
6022                 } else if (target_type == MC_TARGET_DEVICE) {
6023                         page = target.page;
6024                         if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6025                                                      mc.from, mc.to)) {
6026                                 mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6027                                 mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6028                         }
6029                         put_page(page);
6030                 }
6031                 spin_unlock(ptl);
6032                 return 0;
6033         }
6034
6035         if (pmd_trans_unstable(pmd))
6036                 return 0;
6037 retry:
6038         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
6039         for (; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
6040                 pte_t ptent = *(pte++);
6041                 bool device = false;
6042                 swp_entry_t ent;
6043
6044                 if (!mc.precharge)
6045                         break;
6046
6047                 switch (get_mctgt_type(vma, addr, ptent, &target)) {
6048                 case MC_TARGET_DEVICE:
6049                         device = true;
6050                         fallthrough;
6051                 case MC_TARGET_PAGE:
6052                         page = target.page;
6053                         /*
6054                          * We can have a part of the split pmd here. Moving it
6055                          * can be done but it would be too convoluted so simply
6056                          * ignore such a partial THP and keep it in original
6057                          * memcg. There should be somebody mapping the head.
6058                          */
6059                         if (PageTransCompound(page))
6060                                 goto put;
6061                         if (!device && isolate_lru_page(page))
6062                                 goto put;
6063                         if (!mem_cgroup_move_account(page, false,
6064                                                 mc.from, mc.to)) {
6065                                 mc.precharge--;
6066                                 /* we uncharge from mc.from later. */
6067                                 mc.moved_charge++;
6068                         }
6069                         if (!device)
6070                                 putback_lru_page(page);
6071 put:                    /* get_mctgt_type() gets the page */
6072                         put_page(page);
6073                         break;
6074                 case MC_TARGET_SWAP:
6075                         ent = target.ent;
6076                         if (!mem_cgroup_move_swap_account(ent, mc.from, mc.to)) {
6077                                 mc.precharge--;
6078                                 mem_cgroup_id_get_many(mc.to, 1);
6079                                 /* we fixup other refcnts and charges later. */
6080                                 mc.moved_swap++;
6081                         }
6082                         break;
6083                 default:
6084                         break;
6085                 }
6086         }
6087         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
6088         cond_resched();
6089
6090         if (addr != end) {
6091                 /*
6092                  * We have consumed all precharges we got in can_attach().
6093                  * We try charge one by one, but don't do any additional
6094                  * charges to mc.to if we have failed in charge once in attach()
6095                  * phase.
6096                  */
6097                 ret = mem_cgroup_do_precharge(1);
6098                 if (!ret)
6099                         goto retry;
6100         }
6101
6102         return ret;
6103 }
6104
6105 static const struct mm_walk_ops charge_walk_ops = {
6106         .pmd_entry      = mem_cgroup_move_charge_pte_range,
6107 };
6108
6109 static void mem_cgroup_move_charge(void)
6110 {
6111         lru_add_drain_all();
6112         /*
6113          * Signal lock_page_memcg() to take the memcg's move_lock
6114          * while we're moving its pages to another memcg. Then wait
6115          * for already started RCU-only updates to finish.
6116          */
6117         atomic_inc(&mc.from->moving_account);
6118         synchronize_rcu();
6119 retry:
6120         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mc.mm))) {
6121                 /*
6122                  * Someone who are holding the mmap_lock might be waiting in
6123                  * waitq. So we cancel all extra charges, wake up all waiters,
6124                  * and retry. Because we cancel precharges, we might not be able
6125                  * to move enough charges, but moving charge is a best-effort
6126                  * feature anyway, so it wouldn't be a big problem.
6127                  */
6128                 __mem_cgroup_clear_mc();
6129                 cond_resched();
6130                 goto retry;
6131         }
6132         /*
6133          * When we have consumed all precharges and failed in doing
6134          * additional charge, the page walk just aborts.
6135          */
6136         walk_page_range(mc.mm, 0, mc.mm->highest_vm_end, &charge_walk_ops,
6137                         NULL);
6138
6139         mmap_read_unlock(mc.mm);
6140         atomic_dec(&mc.from->moving_account);
6141 }
6142
6143 static void mem_cgroup_move_task(void)
6144 {
6145         if (mc.to) {
6146                 mem_cgroup_move_charge();
6147                 mem_cgroup_clear_mc();
6148         }
6149 }
6150 #else   /* !CONFIG_MMU */
6151 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6152 {
6153         return 0;
6154 }
6155 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6156 {
6157 }
6158 static void mem_cgroup_move_task(void)
6159 {
6160 }
6161 #endif
6162
6163 static int seq_puts_memcg_tunable(struct seq_file *m, unsigned long value)
6164 {
6165         if (value == PAGE_COUNTER_MAX)
6166                 seq_puts(m, "max\n");
6167         else
6168                 seq_printf(m, "%llu\n", (u64)value * PAGE_SIZE);
6169
6170         return 0;
6171 }
6172
6173 static u64 memory_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
6174                                struct cftype *cft)
6175 {
6176         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
6177
6178         return (u64)page_counter_read(&memcg->memory) * PAGE_SIZE;
6179 }
6180
6181 static int memory_min_show(struct seq_file *m, void *v)
6182 {
6183         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6184                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.min));
6185 }
6186
6187 static ssize_t memory_min_write(struct kernfs_open_file *of,
6188                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6189 {
6190         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6191         unsigned long min;
6192         int err;
6193
6194         buf = strstrip(buf);
6195         err = page_counter_memparse(buf, "max", &min);
6196         if (err)
6197                 return err;
6198
6199         page_counter_set_min(&memcg->memory, min);
6200
6201         return nbytes;
6202 }
6203
6204 static int memory_low_show(struct seq_file *m, void *v)
6205 {
6206         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6207                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.low));
6208 }
6209
6210 static ssize_t memory_low_write(struct kernfs_open_file *of,
6211                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6212 {
6213         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6214         unsigned long low;
6215         int err;
6216
6217         buf = strstrip(buf);
6218         err = page_counter_memparse(buf, "max", &low);
6219         if (err)
6220                 return err;
6221
6222         page_counter_set_low(&memcg->memory, low);
6223
6224         return nbytes;
6225 }
6226
6227 static int memory_high_show(struct seq_file *m, void *v)
6228 {
6229         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6230                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.high));
6231 }
6232
6233 static ssize_t memory_high_write(struct kernfs_open_file *of,
6234                                  char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6235 {
6236         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6237         unsigned int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6238         bool drained = false;
6239         unsigned long high;
6240         int err;
6241
6242         buf = strstrip(buf);
6243         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
6244         if (err)
6245                 return err;
6246
6247         page_counter_set_high(&memcg->memory, high);
6248
6249         for (;;) {
6250                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6251                 unsigned long reclaimed;
6252
6253                 if (nr_pages <= high)
6254                         break;
6255
6256                 if (signal_pending(current))
6257                         break;
6258
6259                 if (!drained) {
6260                         drain_all_stock(memcg);
6261                         drained = true;
6262                         continue;
6263                 }
6264
6265                 reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - high,
6266                                                          GFP_KERNEL, true);
6267
6268                 if (!reclaimed && !nr_retries--)
6269                         break;
6270         }
6271
6272         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6273         return nbytes;
6274 }
6275
6276 static int memory_max_show(struct seq_file *m, void *v)
6277 {
6278         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6279                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.max));
6280 }
6281
6282 static ssize_t memory_max_write(struct kernfs_open_file *of,
6283                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6284 {
6285         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6286         unsigned int nr_reclaims = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6287         bool drained = false;
6288         unsigned long max;
6289         int err;
6290
6291         buf = strstrip(buf);
6292         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
6293         if (err)
6294                 return err;
6295
6296         xchg(&memcg->memory.max, max);
6297
6298         for (;;) {
6299                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6300
6301                 if (nr_pages <= max)
6302                         break;
6303
6304                 if (signal_pending(current))
6305                         break;
6306
6307                 if (!drained) {
6308                         drain_all_stock(memcg);
6309                         drained = true;
6310                         continue;
6311                 }
6312
6313                 if (nr_reclaims) {
6314                         if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - max,
6315                                                           GFP_KERNEL, true))
6316                                 nr_reclaims--;
6317                         continue;
6318                 }
6319
6320                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
6321                 if (!mem_cgroup_out_of_memory(memcg, GFP_KERNEL, 0))
6322                         break;
6323         }
6324
6325         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6326         return nbytes;
6327 }
6328
6329 static void __memory_events_show(struct seq_file *m, atomic_long_t *events)
6330 {
6331         seq_printf(m, "low %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_LOW]));
6332         seq_printf(m, "high %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_HIGH]));
6333         seq_printf(m, "max %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_MAX]));
6334         seq_printf(m, "oom %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM]));
6335         seq_printf(m, "oom_kill %lu\n",
6336                    atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM_KILL]));
6337 }
6338
6339 static int memory_events_show(struct seq_file *m, void *v)
6340 {
6341         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6342
6343         __memory_events_show(m, memcg->memory_events);
6344         return 0;
6345 }
6346
6347 static int memory_events_local_show(struct seq_file *m, void *v)
6348 {
6349         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6350
6351         __memory_events_show(m, memcg->memory_events_local);
6352         return 0;
6353 }
6354
6355 static int memory_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6356 {
6357         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6358         char *buf;
6359
6360         buf = memory_stat_format(memcg);
6361         if (!buf)
6362                 return -ENOMEM;
6363         seq_puts(m, buf);
6364         kfree(buf);
6365         return 0;
6366 }
6367
6368 #ifdef CONFIG_NUMA
6369 static inline unsigned long lruvec_page_state_output(struct lruvec *lruvec,
6370                                                      int item)
6371 {
6372         return lruvec_page_state(lruvec, item) * memcg_page_state_unit(item);
6373 }
6374
6375 static int memory_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6376 {
6377         int i;
6378         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6379
6380         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
6381                 int nid;
6382
6383                 if (memory_stats[i].idx >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
6384                         continue;
6385
6386                 seq_printf(m, "%s", memory_stats[i].name);
6387                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6388                         u64 size;
6389                         struct lruvec *lruvec;
6390
6391                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
6392                         size = lruvec_page_state_output(lruvec,
6393                                                         memory_stats[i].idx);
6394                         seq_printf(m, " N%d=%llu", nid, size);
6395                 }
6396                 seq_putc(m, '\n');
6397         }
6398
6399         return 0;
6400 }
6401 #endif
6402
6403 static int memory_oom_group_show(struct seq_file *m, void *v)
6404 {
6405         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6406
6407         seq_printf(m, "%d\n", memcg->oom_group);
6408
6409         return 0;
6410 }
6411
6412 static ssize_t memory_oom_group_write(struct kernfs_open_file *of,
6413                                       char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6414 {
6415         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6416         int ret, oom_group;
6417
6418         buf = strstrip(buf);
6419         if (!buf)
6420                 return -EINVAL;
6421
6422         ret = kstrtoint(buf, 0, &oom_group);
6423         if (ret)
6424                 return ret;
6425
6426         if (oom_group != 0 && oom_group != 1)
6427                 return -EINVAL;
6428
6429         memcg->oom_group = oom_group;
6430
6431         return nbytes;
6432 }
6433
6434 static struct cftype memory_files[] = {
6435         {
6436                 .name = "current",
6437                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6438                 .read_u64 = memory_current_read,
6439         },
6440         {
6441                 .name = "min",
6442                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6443                 .seq_show = memory_min_show,
6444                 .write = memory_min_write,
6445         },
6446         {
6447                 .name = "low",
6448                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6449                 .seq_show = memory_low_show,
6450                 .write = memory_low_write,
6451         },
6452         {
6453                 .name = "high",
6454                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6455                 .seq_show = memory_high_show,
6456                 .write = memory_high_write,
6457         },
6458         {
6459                 .name = "max",
6460                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6461                 .seq_show = memory_max_show,
6462                 .write = memory_max_write,
6463         },
6464         {
6465                 .name = "events",
6466                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6467                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_file),
6468                 .seq_show = memory_events_show,
6469         },
6470         {
6471                 .name = "events.local",
6472                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6473                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_local_file),
6474                 .seq_show = memory_events_local_show,
6475         },
6476         {
6477                 .name = "stat",
6478                 .seq_show = memory_stat_show,
6479         },
6480 #ifdef CONFIG_NUMA
6481         {
6482                 .name = "numa_stat",
6483                 .seq_show = memory_numa_stat_show,
6484         },
6485 #endif
6486         {
6487                 .name = "oom.group",
6488                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT | CFTYPE_NS_DELEGATABLE,
6489                 .seq_show = memory_oom_group_show,
6490                 .write = memory_oom_group_write,
6491         },
6492         { }     /* terminate */
6493 };
6494
6495 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys = {
6496         .css_alloc = mem_cgroup_css_alloc,
6497         .css_online = mem_cgroup_css_online,
6498         .css_offline = mem_cgroup_css_offline,
6499         .css_released = mem_cgroup_css_released,
6500         .css_free = mem_cgroup_css_free,
6501         .css_reset = mem_cgroup_css_reset,
6502         .css_rstat_flush = mem_cgroup_css_rstat_flush,
6503         .can_attach = mem_cgroup_can_attach,
6504         .cancel_attach = mem_cgroup_cancel_attach,
6505         .post_attach = mem_cgroup_move_task,
6506         .dfl_cftypes = memory_files,
6507         .legacy_cftypes = mem_cgroup_legacy_files,
6508         .early_init = 0,
6509 };
6510
6511 /*
6512  * This function calculates an individual cgroup's effective
6513  * protection which is derived from its own memory.min/low, its
6514  * parent's and siblings' settings, as well as the actual memory
6515  * distribution in the tree.
6516  *
6517  * The following rules apply to the effective protection values:
6518  *
6519  * 1. At the first level of reclaim, effective protection is equal to
6520  *    the declared protection in memory.min and memory.low.
6521  *
6522  * 2. To enable safe delegation of the protection configuration, at
6523  *    subsequent levels the effective protection is capped to the
6524  *    parent's effective protection.
6525  *
6526  * 3. To make complex and dynamic subtrees easier to configure, the
6527  *    user is allowed to overcommit the declared protection at a given
6528  *    level. If that is the case, the parent's effective protection is
6529  *    distributed to the children in proportion to how much protection
6530  *    they have declared and how much of it they are utilizing.
6531  *
6532  *    This makes distribution proportional, but also work-conserving:
6533  *    if one cgroup claims much more protection than it uses memory,
6534  *    the unused remainder is available to its siblings.
6535  *
6536  * 4. Conversely, when the declared protection is undercommitted at a
6537  *    given level, the distribution of the larger parental protection
6538  *    budget is NOT proportional. A cgroup's protection from a sibling
6539  *    is capped to its own memory.min/low setting.
6540  *
6541  * 5. However, to allow protecting recursive subtrees from each other
6542  *    without having to declare each individual cgroup's fixed share
6543  *    of the ancestor's claim to protection, any unutilized -
6544  *    "floating" - protection from up the tree is distributed in
6545  *    proportion to each cgroup's *usage*. This makes the protection
6546  *    neutral wrt sibling cgroups and lets them compete freely over
6547  *    the shared parental protection budget, but it protects the
6548  *    subtree as a whole from neighboring subtrees.
6549  *
6550  * Note that 4. and 5. are not in conflict: 4. is about protecting
6551  * against immediate siblings whereas 5. is about protecting against
6552  * neighboring subtrees.
6553  */
6554 static unsigned long effective_protection(unsigned long usage,
6555                                           unsigned long parent_usage,
6556                                           unsigned long setting,
6557                                           unsigned long parent_effective,
6558                                           unsigned long siblings_protected)
6559 {
6560         unsigned long protected;
6561         unsigned long ep;
6562
6563         protected = min(usage, setting);
6564         /*
6565          * If all cgroups at this level combined claim and use more
6566          * protection then what the parent affords them, distribute
6567          * shares in proportion to utilization.
6568          *
6569          * We are using actual utilization rather than the statically
6570          * claimed protection in order to be work-conserving: claimed
6571          * but unused protection is available to siblings that would
6572          * otherwise get a smaller chunk than what they claimed.
6573          */
6574         if (siblings_protected > parent_effective)
6575                 return protected * parent_effective / siblings_protected;
6576
6577         /*
6578          * Ok, utilized protection of all children is within what the
6579          * parent affords them, so we know whatever this child claims
6580          * and utilizes is effectively protected.
6581          *
6582          * If there is unprotected usage beyond this value, reclaim
6583          * will apply pressure in proportion to that amount.
6584          *
6585          * If there is unutilized protection, the cgroup will be fully
6586          * shielded from reclaim, but we do return a smaller value for
6587          * protection than what the group could enjoy in theory. This
6588          * is okay. With the overcommit distribution above, effective
6589          * protection is always dependent on how memory is actually
6590          * consumed among the siblings anyway.
6591          */
6592         ep = protected;
6593
6594         /*
6595          * If the children aren't claiming (all of) the protection
6596          * afforded to them by the parent, distribute the remainder in
6597          * proportion to the (unprotected) memory of each cgroup. That
6598          * way, cgroups that aren't explicitly prioritized wrt each
6599          * other compete freely over the allowance, but they are
6600          * collectively protected from neighboring trees.
6601          *
6602          * We're using unprotected memory for the weight so that if
6603          * some cgroups DO claim explicit protection, we don't protect
6604          * the same bytes twice.
6605          *
6606          * Check both usage and parent_usage against the respective
6607          * protected values. One should imply the other, but they
6608          * aren't read atomically - make sure the division is sane.
6609          */
6610         if (!(cgrp_dfl_root.flags & CGRP_ROOT_MEMORY_RECURSIVE_PROT))
6611                 return ep;
6612         if (parent_effective > siblings_protected &&
6613             parent_usage > siblings_protected &&
6614             usage > protected) {
6615                 unsigned long unclaimed;
6616
6617                 unclaimed = parent_effective - siblings_protected;
6618                 unclaimed *= usage - protected;
6619                 unclaimed /= parent_usage - siblings_protected;
6620
6621                 ep += unclaimed;
6622         }
6623
6624         return ep;
6625 }
6626
6627 /**
6628  * mem_cgroup_protected - check if memory consumption is in the normal range
6629  * @root: the top ancestor of the sub-tree being checked
6630  * @memcg: the memory cgroup to check
6631  *
6632  * WARNING: This function is not stateless! It can only be used as part
6633  *          of a top-down tree iteration, not for isolated queries.
6634  */
6635 void mem_cgroup_calculate_protection(struct mem_cgroup *root,
6636                                      struct mem_cgroup *memcg)
6637 {
6638         unsigned long usage, parent_usage;
6639         struct mem_cgroup *parent;
6640
6641         if (mem_cgroup_disabled())
6642                 return;
6643
6644         if (!root)
6645                 root = root_mem_cgroup;
6646
6647         /*
6648          * Effective values of the reclaim targets are ignored so they
6649          * can be stale. Have a look at mem_cgroup_protection for more
6650          * details.
6651          * TODO: calculation should be more robust so that we do not need
6652          * that special casing.
6653          */
6654         if (memcg == root)
6655                 return;
6656
6657         usage = page_counter_read(&memcg->memory);
6658         if (!usage)
6659                 return;
6660
6661         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
6662         /* No parent means a non-hierarchical mode on v1 memcg */
6663         if (!parent)
6664                 return;
6665
6666         if (parent == root) {
6667                 memcg->memory.emin = READ_ONCE(memcg->memory.min);
6668                 memcg->memory.elow = READ_ONCE(memcg->memory.low);
6669                 return;
6670         }
6671
6672         parent_usage = page_counter_read(&parent->memory);
6673
6674         WRITE_ONCE(memcg->memory.emin, effective_protection(usage, parent_usage,
6675                         READ_ONCE(memcg->memory.min),
6676                         READ_ONCE(parent->memory.emin),
6677                         atomic_long_read(&parent->memory.children_min_usage)));
6678
6679         WRITE_ONCE(memcg->memory.elow, effective_protection(usage, parent_usage,
6680                         READ_ONCE(memcg->memory.low),
6681                         READ_ONCE(parent->memory.elow),
6682                         atomic_long_read(&parent->memory.children_low_usage)));
6683 }
6684
6685 static int __mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg,
6686                                gfp_t gfp)
6687 {
6688         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
6689         int ret;
6690
6691         ret = try_charge(memcg, gfp, nr_pages);
6692         if (ret)
6693                 goto out;
6694
6695         css_get(&memcg->css);
6696         commit_charge(page, memcg);
6697
6698         local_irq_disable();
6699         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, nr_pages);
6700         memcg_check_events(memcg, page);
6701         local_irq_enable();
6702 out:
6703         return ret;
6704 }
6705
6706 /**
6707  * mem_cgroup_charge - charge a newly allocated page to a cgroup
6708  * @page: page to charge
6709  * @mm: mm context of the victim
6710  * @gfp_mask: reclaim mode
6711  *
6712  * Try to charge @page to the memcg that @mm belongs to, reclaiming
6713  * pages according to @gfp_mask if necessary.
6714  *
6715  * Do not use this for pages allocated for swapin.
6716  *
6717  * Returns 0 on success. Otherwise, an error code is returned.
6718  */
6719 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
6720 {
6721         struct mem_cgroup *memcg;
6722         int ret;
6723
6724         if (mem_cgroup_disabled())
6725                 return 0;
6726
6727         memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
6728         ret = __mem_cgroup_charge(page, memcg, gfp_mask);
6729         css_put(&memcg->css);
6730
6731         return ret;
6732 }
6733
6734 /**
6735  * mem_cgroup_swapin_charge_page - charge a newly allocated page for swapin
6736  * @page: page to charge
6737  * @mm: mm context of the victim
6738  * @gfp: reclaim mode
6739  * @entry: swap entry for which the page is allocated
6740  *
6741  * This function charges a page allocated for swapin. Please call this before
6742  * adding the page to the swapcache.
6743  *
6744  * Returns 0 on success. Otherwise, an error code is returned.
6745  */
6746 int mem_cgroup_swapin_charge_page(struct page *page, struct mm_struct *mm,
6747                                   gfp_t gfp, swp_entry_t entry)
6748 {
6749         struct mem_cgroup *memcg;
6750         unsigned short id;
6751         int ret;
6752
6753         if (mem_cgroup_disabled())
6754                 return 0;
6755
6756         id = lookup_swap_cgroup_id(entry);
6757         rcu_read_lock();
6758         memcg = mem_cgroup_from_id(id);
6759         if (!memcg || !css_tryget_online(&memcg->css))
6760                 memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
6761         rcu_read_unlock();
6762
6763         ret = __mem_cgroup_charge(page, memcg, gfp);
6764
6765         css_put(&memcg->css);
6766         return ret;
6767 }
6768
6769 /*
6770  * mem_cgroup_swapin_uncharge_swap - uncharge swap slot
6771  * @entry: swap entry for which the page is charged
6772  *
6773  * Call this function after successfully adding the charged page to swapcache.
6774  *
6775  * Note: This function assumes the page for which swap slot is being uncharged
6776  * is order 0 page.
6777  */
6778 void mem_cgroup_swapin_uncharge_swap(swp_entry_t entry)
6779 {
6780         /*
6781          * Cgroup1's unified memory+swap counter has been charged with the
6782          * new swapcache page, finish the transfer by uncharging the swap
6783          * slot. The swap slot would also get uncharged when it dies, but
6784          * it can stick around indefinitely and we'd count the page twice
6785          * the entire time.
6786          *
6787          * Cgroup2 has separate resource counters for memory and swap,
6788          * so this is a non-issue here. Memory and swap charge lifetimes
6789          * correspond 1:1 to page and swap slot lifetimes: we charge the
6790          * page to memory here, and uncharge swap when the slot is freed.
6791          */
6792         if (!mem_cgroup_disabled() && do_memsw_account()) {
6793                 /*
6794                  * The swap entry might not get freed for a long time,
6795                  * let's not wait for it.  The page already received a
6796                  * memory+swap charge, drop the swap entry duplicate.
6797                  */
6798                 mem_cgroup_uncharge_swap(entry, 1);
6799         }
6800 }
6801
6802 struct uncharge_gather {
6803         struct mem_cgroup *memcg;
6804         unsigned long nr_memory;
6805         unsigned long pgpgout;
6806         unsigned long nr_kmem;
6807         struct page *dummy_page;
6808 };
6809
6810 static inline void uncharge_gather_clear(struct uncharge_gather *ug)
6811 {
6812         memset(ug, 0, sizeof(*ug));
6813 }
6814
6815 static void uncharge_batch(const struct uncharge_gather *ug)
6816 {
6817         unsigned long flags;
6818
6819         if (ug->nr_memory) {
6820                 page_counter_uncharge(&ug->memcg->memory, ug->nr_memory);
6821                 if (do_memsw_account())
6822                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->memsw, ug->nr_memory);
6823                 if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && ug->nr_kmem)
6824                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->kmem, ug->nr_kmem);
6825                 memcg_oom_recover(ug->memcg);
6826         }
6827
6828         local_irq_save(flags);
6829         __count_memcg_events(ug->memcg, PGPGOUT, ug->pgpgout);
6830         __this_cpu_add(ug->memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, ug->nr_memory);
6831         memcg_check_events(ug->memcg, ug->dummy_page);
6832         local_irq_restore(flags);
6833
6834         /* drop reference from uncharge_page */
6835         css_put(&ug->memcg->css);
6836 }
6837
6838 static void uncharge_page(struct page *page, struct uncharge_gather *ug)
6839 {
6840         unsigned long nr_pages;
6841         struct mem_cgroup *memcg;
6842         struct obj_cgroup *objcg;
6843         bool use_objcg = PageMemcgKmem(page);
6844
6845         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
6846
6847         /*
6848          * Nobody should be changing or seriously looking at
6849          * page memcg or objcg at this point, we have fully
6850          * exclusive access to the page.
6851          */
6852         if (use_objcg) {
6853                 objcg = __page_objcg(page);
6854                 /*
6855                  * This get matches the put at the end of the function and
6856                  * kmem pages do not hold memcg references anymore.
6857                  */
6858                 memcg = get_mem_cgroup_from_objcg(objcg);
6859         } else {
6860                 memcg = __page_memcg(page);
6861         }
6862
6863         if (!memcg)
6864                 return;
6865
6866         if (ug->memcg != memcg) {
6867                 if (ug->memcg) {
6868                         uncharge_batch(ug);
6869                         uncharge_gather_clear(ug);
6870                 }
6871                 ug->memcg = memcg;
6872                 ug->dummy_page = page;
6873
6874                 /* pairs with css_put in uncharge_batch */
6875                 css_get(&memcg->css);
6876         }
6877
6878         nr_pages = compound_nr(page);
6879
6880         if (use_objcg) {
6881                 ug->nr_memory += nr_pages;
6882                 ug->nr_kmem += nr_pages;
6883
6884                 page->memcg_data = 0;
6885                 obj_cgroup_put(objcg);
6886         } else {
6887                 /* LRU pages aren't accounted at the root level */
6888                 if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
6889                         ug->nr_memory += nr_pages;
6890                 ug->pgpgout++;
6891
6892                 page->memcg_data = 0;
6893         }
6894
6895         css_put(&memcg->css);
6896 }
6897
6898 /**
6899  * mem_cgroup_uncharge - uncharge a page
6900  * @page: page to uncharge
6901  *
6902  * Uncharge a page previously charged with mem_cgroup_charge().
6903  */
6904 void mem_cgroup_uncharge(struct page *page)
6905 {
6906         struct uncharge_gather ug;
6907
6908         if (mem_cgroup_disabled())
6909                 return;
6910
6911         /* Don't touch page->lru of any random page, pre-check: */
6912         if (!page_memcg(page))
6913                 return;
6914
6915         uncharge_gather_clear(&ug);
6916         uncharge_page(page, &ug);
6917         uncharge_batch(&ug);
6918 }
6919
6920 /**
6921  * mem_cgroup_uncharge_list - uncharge a list of page
6922  * @page_list: list of pages to uncharge
6923  *
6924  * Uncharge a list of pages previously charged with
6925  * mem_cgroup_charge().
6926  */
6927 void mem_cgroup_uncharge_list(struct list_head *page_list)
6928 {
6929         struct uncharge_gather ug;
6930         struct page *page;
6931
6932         if (mem_cgroup_disabled())
6933                 return;
6934
6935         uncharge_gather_clear(&ug);
6936         list_for_each_entry(page, page_list, lru)
6937                 uncharge_page(page, &ug);
6938         if (ug.memcg)
6939                 uncharge_batch(&ug);
6940 }
6941
6942 /**
6943  * mem_cgroup_migrate - charge a page's replacement
6944  * @oldpage: currently circulating page
6945  * @newpage: replacement page
6946  *
6947  * Charge @newpage as a replacement page for @oldpage. @oldpage will
6948  * be uncharged upon free.
6949  *
6950  * Both pages must be locked, @newpage->mapping must be set up.
6951  */
6952 void mem_cgroup_migrate(struct page *oldpage, struct page *newpage)
6953 {
6954         struct mem_cgroup *memcg;
6955         unsigned int nr_pages;
6956         unsigned long flags;
6957
6958         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(oldpage), oldpage);
6959         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
6960         VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(oldpage) != PageAnon(newpage), newpage);
6961         VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(oldpage) != PageTransHuge(newpage),
6962                        newpage);
6963
6964         if (mem_cgroup_disabled())
6965                 return;
6966
6967         /* Page cache replacement: new page already charged? */
6968         if (page_memcg(newpage))
6969                 return;
6970
6971         memcg = page_memcg(oldpage);
6972         VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(!memcg, oldpage);
6973         if (!memcg)
6974                 return;
6975
6976         /* Force-charge the new page. The old one will be freed soon */
6977         nr_pages = thp_nr_pages(newpage);
6978
6979         if (!mem_cgroup_is_root(memcg)) {
6980                 page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
6981                 if (do_memsw_account())
6982                         page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
6983         }
6984
6985         css_get(&memcg->css);
6986         commit_charge(newpage, memcg);
6987
6988         local_irq_save(flags);
6989         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, newpage, nr_pages);
6990         memcg_check_events(memcg, newpage);
6991         local_irq_restore(flags);
6992 }
6993
6994 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_sockets_enabled_key);
6995 EXPORT_SYMBOL(memcg_sockets_enabled_key);
6996
6997 void mem_cgroup_sk_alloc(struct sock *sk)
6998 {
6999         struct mem_cgroup *memcg;
7000
7001         if (!mem_cgroup_sockets_enabled)
7002                 return;
7003
7004         /* Do not associate the sock with unrelated interrupted task's memcg. */
7005         if (in_interrupt())
7006                 return;
7007
7008         rcu_read_lock();
7009         memcg = mem_cgroup_from_task(current);
7010         if (memcg == root_mem_cgroup)
7011                 goto out;
7012         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !memcg->tcpmem_active)
7013                 goto out;
7014         if (css_tryget(&memcg->css))
7015                 sk->sk_memcg = memcg;
7016 out:
7017         rcu_read_unlock();
7018 }
7019
7020 void mem_cgroup_sk_free(struct sock *sk)
7021 {
7022         if (sk->sk_memcg)
7023                 css_put(&sk->sk_memcg->css);
7024 }
7025
7026 /**
7027  * mem_cgroup_charge_skmem - charge socket memory
7028  * @memcg: memcg to charge
7029  * @nr_pages: number of pages to charge
7030  *
7031  * Charges @nr_pages to @memcg. Returns %true if the charge fit within
7032  * @memcg's configured limit, %false if the charge had to be forced.
7033  */
7034 bool mem_cgroup_charge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7035 {
7036         gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;
7037
7038         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7039                 struct page_counter *fail;
7040
7041                 if (page_counter_try_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages, &fail)) {
7042                         memcg->tcpmem_pressure = 0;
7043                         return true;
7044                 }
7045                 page_counter_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7046                 memcg->tcpmem_pressure = 1;
7047                 return false;
7048         }
7049
7050         /* Don't block in the packet receive path */
7051         if (in_softirq())
7052                 gfp_mask = GFP_NOWAIT;
7053
7054         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, nr_pages);
7055
7056         if (try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages) == 0)
7057                 return true;
7058
7059         try_charge(memcg, gfp_mask|__GFP_NOFAIL, nr_pages);
7060         return false;
7061 }
7062
7063 /**
7064  * mem_cgroup_uncharge_skmem - uncharge socket memory
7065  * @memcg: memcg to uncharge
7066  * @nr_pages: number of pages to uncharge
7067  */
7068 void mem_cgroup_uncharge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7069 {
7070         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7071                 page_counter_uncharge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7072                 return;
7073         }
7074
7075         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, -nr_pages);
7076
7077         refill_stock(memcg, nr_pages);
7078 }
7079
7080 static int __init cgroup_memory(char *s)
7081 {
7082         char *token;
7083
7084         while ((token = strsep(&s, ",")) != NULL) {
7085                 if (!*token)
7086                         continue;
7087                 if (!strcmp(token, "nosocket"))
7088                         cgroup_memory_nosocket = true;
7089                 if (!strcmp(token, "nokmem"))
7090                         cgroup_memory_nokmem = true;
7091         }
7092         return 0;
7093 }
7094 __setup("cgroup.memory=", cgroup_memory);
7095
7096 /*
7097  * subsys_initcall() for memory controller.
7098  *
7099  * Some parts like memcg_hotplug_cpu_dead() have to be initialized from this
7100  * context because of lock dependencies (cgroup_lock -> cpu hotplug) but
7101  * basically everything that doesn't depend on a specific mem_cgroup structure
7102  * should be initialized from here.
7103  */
7104 static int __init mem_cgroup_init(void)
7105 {
7106         int cpu, node;
7107
7108         /*
7109          * Currently s32 type (can refer to struct batched_lruvec_stat) is
7110          * used for per-memcg-per-cpu caching of per-node statistics. In order
7111          * to work fine, we should make sure that the overfill threshold can't
7112          * exceed S32_MAX / PAGE_SIZE.
7113          */
7114         BUILD_BUG_ON(MEMCG_CHARGE_BATCH > S32_MAX / PAGE_SIZE);
7115
7116         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_MEMCQ_DEAD, "mm/memctrl:dead", NULL,
7117                                   memcg_hotplug_cpu_dead);
7118
7119         for_each_possible_cpu(cpu)
7120                 INIT_WORK(&per_cpu_ptr(&memcg_stock, cpu)->work,
7121                           drain_local_stock);
7122
7123         for_each_node(node) {
7124                 struct mem_cgroup_tree_per_node *rtpn;
7125
7126                 rtpn = kzalloc_node(sizeof(*rtpn), GFP_KERNEL,
7127                                     node_online(node) ? node : NUMA_NO_NODE);
7128
7129                 rtpn->rb_root = RB_ROOT;
7130                 rtpn->rb_rightmost = NULL;
7131                 spin_lock_init(&rtpn->lock);
7132                 soft_limit_tree.rb_tree_per_node[node] = rtpn;
7133         }
7134
7135         return 0;
7136 }
7137 subsys_initcall(mem_cgroup_init);
7138
7139 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
7140 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_id_get_online(struct mem_cgroup *memcg)
7141 {
7142         while (!refcount_inc_not_zero(&memcg->id.ref)) {
7143                 /*
7144                  * The root cgroup cannot be destroyed, so it's refcount must
7145                  * always be >= 1.
7146                  */
7147                 if (WARN_ON_ONCE(memcg == root_mem_cgroup)) {
7148                         VM_BUG_ON(1);
7149                         break;
7150                 }
7151                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
7152                 if (!memcg)
7153                         memcg = root_mem_cgroup;
7154         }
7155         return memcg;
7156 }
7157
7158 /**
7159  * mem_cgroup_swapout - transfer a memsw charge to swap
7160  * @page: page whose memsw charge to transfer
7161  * @entry: swap entry to move the charge to
7162  *
7163  * Transfer the memsw charge of @page to @entry.
7164  */
7165 void mem_cgroup_swapout(struct page *page, swp_entry_t entry)
7166 {
7167         struct mem_cgroup *memcg, *swap_memcg;
7168         unsigned int nr_entries;
7169         unsigned short oldid;
7170
7171         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
7172         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
7173
7174         if (mem_cgroup_disabled())
7175                 return;
7176
7177         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7178                 return;
7179
7180         memcg = page_memcg(page);
7181
7182         VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(!memcg, page);
7183         if (!memcg)
7184                 return;
7185
7186         /*
7187          * In case the memcg owning these pages has been offlined and doesn't
7188          * have an ID allocated to it anymore, charge the closest online
7189          * ancestor for the swap instead and transfer the memory+swap charge.
7190          */
7191         swap_memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7192         nr_entries = thp_nr_pages(page);
7193         /* Get references for the tail pages, too */
7194         if (nr_entries > 1)
7195                 mem_cgroup_id_get_many(swap_memcg, nr_entries - 1);
7196         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(swap_memcg),
7197                                    nr_entries);
7198         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7199         mod_memcg_state(swap_memcg, MEMCG_SWAP, nr_entries);
7200
7201         page->memcg_data = 0;
7202
7203         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
7204                 page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_entries);
7205
7206         if (!cgroup_memory_noswap && memcg != swap_memcg) {
7207                 if (!mem_cgroup_is_root(swap_memcg))
7208                         page_counter_charge(&swap_memcg->memsw, nr_entries);
7209                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_entries);
7210         }
7211
7212         /*
7213          * Interrupts should be disabled here because the caller holds the
7214          * i_pages lock which is taken with interrupts-off. It is
7215          * important here to have the interrupts disabled because it is the
7216          * only synchronisation we have for updating the per-CPU variables.
7217          */
7218         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
7219         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, -nr_entries);
7220         memcg_check_events(memcg, page);
7221
7222         css_put(&memcg->css);
7223 }
7224
7225 /**
7226  * mem_cgroup_try_charge_swap - try charging swap space for a page
7227  * @page: page being added to swap
7228  * @entry: swap entry to charge
7229  *
7230  * Try to charge @page's memcg for the swap space at @entry.
7231  *
7232  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
7233  */
7234 int mem_cgroup_try_charge_swap(struct page *page, swp_entry_t entry)
7235 {
7236         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
7237         struct page_counter *counter;
7238         struct mem_cgroup *memcg;
7239         unsigned short oldid;
7240
7241         if (mem_cgroup_disabled())
7242                 return 0;
7243
7244         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7245                 return 0;
7246
7247         memcg = page_memcg(page);
7248
7249         VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(!memcg, page);
7250         if (!memcg)
7251                 return 0;
7252
7253         if (!entry.val) {
7254                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7255                 return 0;
7256         }
7257
7258         memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7259
7260         if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg) &&
7261             !page_counter_try_charge(&memcg->swap, nr_pages, &counter)) {
7262                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_MAX);
7263                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7264                 mem_cgroup_id_put(memcg);
7265                 return -ENOMEM;
7266         }
7267
7268         /* Get references for the tail pages, too */
7269         if (nr_pages > 1)
7270                 mem_cgroup_id_get_many(memcg, nr_pages - 1);
7271         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(memcg), nr_pages);
7272         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7273         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, nr_pages);
7274
7275         return 0;
7276 }
7277
7278 /**
7279  * mem_cgroup_uncharge_swap - uncharge swap space
7280  * @entry: swap entry to uncharge
7281  * @nr_pages: the amount of swap space to uncharge
7282  */
7283 void mem_cgroup_uncharge_swap(swp_entry_t entry, unsigned int nr_pages)
7284 {
7285         struct mem_cgroup *memcg;
7286         unsigned short id;
7287
7288         id = swap_cgroup_record(entry, 0, nr_pages);
7289         rcu_read_lock();
7290         memcg = mem_cgroup_from_id(id);
7291         if (memcg) {
7292                 if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
7293                         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7294                                 page_counter_uncharge(&memcg->swap, nr_pages);
7295                         else
7296                                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
7297                 }
7298                 mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, -nr_pages);
7299                 mem_cgroup_id_put_many(memcg, nr_pages);
7300         }
7301         rcu_read_unlock();
7302 }
7303
7304 long mem_cgroup_get_nr_swap_pages(struct mem_cgroup *memcg)
7305 {
7306         long nr_swap_pages = get_nr_swap_pages();
7307
7308         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7309                 return nr_swap_pages;
7310         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg))
7311                 nr_swap_pages = min_t(long, nr_swap_pages,
7312                                       READ_ONCE(memcg->swap.max) -
7313                                       page_counter_read(&memcg->swap));
7314         return nr_swap_pages;
7315 }
7316
7317 bool mem_cgroup_swap_full(struct page *page)
7318 {
7319         struct mem_cgroup *memcg;
7320
7321         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
7322
7323         if (vm_swap_full())
7324                 return true;
7325         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7326                 return false;
7327
7328         memcg = page_memcg(page);
7329         if (!memcg)
7330                 return false;
7331
7332         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
7333                 unsigned long usage = page_counter_read(&memcg->swap);
7334
7335                 if (usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.high) ||
7336                     usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.max))
7337                         return true;
7338         }
7339
7340         return false;
7341 }
7342
7343 static int __init setup_swap_account(char *s)
7344 {
7345         if (!strcmp(s, "1"))
7346                 cgroup_memory_noswap = false;
7347         else if (!strcmp(s, "0"))
7348                 cgroup_memory_noswap = true;
7349         return 1;
7350 }
7351 __setup("swapaccount=", setup_swap_account);
7352
7353 static u64 swap_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
7354                              struct cftype *cft)
7355 {
7356         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
7357
7358         return (u64)page_counter_read(&memcg->swap) * PAGE_SIZE;
7359 }
7360
7361 static int swap_high_show(struct seq_file *m, void *v)
7362 {
7363         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7364                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.high));
7365 }
7366
7367 static ssize_t swap_high_write(struct kernfs_open_file *of,
7368                                char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7369 {
7370         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7371         unsigned long high;
7372         int err;
7373
7374         buf = strstrip(buf);
7375         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
7376         if (err)
7377                 return err;
7378
7379         page_counter_set_high(&memcg->swap, high);
7380
7381         return nbytes;
7382 }
7383
7384 static int swap_max_show(struct seq_file *m, void *v)
7385 {
7386         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7387                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.max));
7388 }
7389
7390 static ssize_t swap_max_write(struct kernfs_open_file *of,
7391                               char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7392 {
7393         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7394         unsigned long max;
7395         int err;
7396
7397         buf = strstrip(buf);
7398         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
7399         if (err)
7400                 return err;
7401
7402         xchg(&memcg->swap.max, max);
7403
7404         return nbytes;
7405 }
7406
7407 static int swap_events_show(struct seq_file *m, void *v)
7408 {
7409         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
7410
7411         seq_printf(m, "high %lu\n",
7412                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_HIGH]));
7413         seq_printf(m, "max %lu\n",
7414                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_MAX]));
7415         seq_printf(m, "fail %lu\n",
7416                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_FAIL]));
7417
7418         return 0;
7419 }
7420
7421 static struct cftype swap_files[] = {
7422         {
7423                 .name = "swap.current",
7424                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7425                 .read_u64 = swap_current_read,
7426         },
7427         {
7428                 .name = "swap.high",
7429                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7430                 .seq_show = swap_high_show,
7431                 .write = swap_high_write,
7432         },
7433         {
7434                 .name = "swap.max",
7435                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7436                 .seq_show = swap_max_show,
7437                 .write = swap_max_write,
7438         },
7439         {
7440                 .name = "swap.events",
7441                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7442                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, swap_events_file),
7443                 .seq_show = swap_events_show,
7444         },
7445         { }     /* terminate */
7446 };
7447
7448 static struct cftype memsw_files[] = {
7449         {
7450                 .name = "memsw.usage_in_bytes",
7451                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_USAGE),
7452                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7453         },
7454         {
7455                 .name = "memsw.max_usage_in_bytes",
7456                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_MAX_USAGE),
7457                 .write = mem_cgroup_reset,
7458                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7459         },
7460         {
7461                 .name = "memsw.limit_in_bytes",
7462                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_LIMIT),
7463                 .write = mem_cgroup_write,
7464                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7465         },
7466         {
7467                 .name = "memsw.failcnt",
7468                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_FAILCNT),
7469                 .write = mem_cgroup_reset,
7470                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7471         },
7472         { },    /* terminate */
7473 };
7474
7475 /*
7476  * If mem_cgroup_swap_init() is implemented as a subsys_initcall()
7477  * instead of a core_initcall(), this could mean cgroup_memory_noswap still
7478  * remains set to false even when memcg is disabled via "cgroup_disable=memory"
7479  * boot parameter. This may result in premature OOPS inside
7480  * mem_cgroup_get_nr_swap_pages() function in corner cases.
7481  */
7482 static int __init mem_cgroup_swap_init(void)
7483 {
7484         /* No memory control -> no swap control */
7485         if (mem_cgroup_disabled())
7486                 cgroup_memory_noswap = true;
7487
7488         if (cgroup_memory_noswap)
7489                 return 0;
7490
7491         WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&memory_cgrp_subsys, swap_files));
7492         WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&memory_cgrp_subsys, memsw_files));
7493
7494         return 0;
7495 }
7496 core_initcall(mem_cgroup_swap_init);
7497
7498 #endif /* CONFIG_MEMCG_SWAP */