mm: move lruvec stats update functions to vmstat.h
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / memcontrol.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /* memcontrol.c - Memory Controller
3  *
4  * Copyright IBM Corporation, 2007
5  * Author Balbir Singh <balbir@linux.vnet.ibm.com>
6  *
7  * Copyright 2007 OpenVZ SWsoft Inc
8  * Author: Pavel Emelianov <xemul@openvz.org>
9  *
10  * Memory thresholds
11  * Copyright (C) 2009 Nokia Corporation
12  * Author: Kirill A. Shutemov
13  *
14  * Kernel Memory Controller
15  * Copyright (C) 2012 Parallels Inc. and Google Inc.
16  * Authors: Glauber Costa and Suleiman Souhlal
17  *
18  * Native page reclaim
19  * Charge lifetime sanitation
20  * Lockless page tracking & accounting
21  * Unified hierarchy configuration model
22  * Copyright (C) 2015 Red Hat, Inc., Johannes Weiner
23  */
24
25 #include <linux/page_counter.h>
26 #include <linux/memcontrol.h>
27 #include <linux/cgroup.h>
28 #include <linux/pagewalk.h>
29 #include <linux/sched/mm.h>
30 #include <linux/shmem_fs.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <linux/pagemap.h>
33 #include <linux/vm_event_item.h>
34 #include <linux/smp.h>
35 #include <linux/page-flags.h>
36 #include <linux/backing-dev.h>
37 #include <linux/bit_spinlock.h>
38 #include <linux/rcupdate.h>
39 #include <linux/limits.h>
40 #include <linux/export.h>
41 #include <linux/mutex.h>
42 #include <linux/rbtree.h>
43 #include <linux/slab.h>
44 #include <linux/swap.h>
45 #include <linux/swapops.h>
46 #include <linux/spinlock.h>
47 #include <linux/eventfd.h>
48 #include <linux/poll.h>
49 #include <linux/sort.h>
50 #include <linux/fs.h>
51 #include <linux/seq_file.h>
52 #include <linux/vmpressure.h>
53 #include <linux/mm_inline.h>
54 #include <linux/swap_cgroup.h>
55 #include <linux/cpu.h>
56 #include <linux/oom.h>
57 #include <linux/lockdep.h>
58 #include <linux/file.h>
59 #include <linux/tracehook.h>
60 #include <linux/psi.h>
61 #include <linux/seq_buf.h>
62 #include "internal.h"
63 #include <net/sock.h>
64 #include <net/ip.h>
65 #include "slab.h"
66
67 #include <linux/uaccess.h>
68
69 #include <trace/events/vmscan.h>
70
71 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys __read_mostly;
72 EXPORT_SYMBOL(memory_cgrp_subsys);
73
74 struct mem_cgroup *root_mem_cgroup __read_mostly;
75
76 /* Active memory cgroup to use from an interrupt context */
77 DEFINE_PER_CPU(struct mem_cgroup *, int_active_memcg);
78
79 /* Socket memory accounting disabled? */
80 static bool cgroup_memory_nosocket;
81
82 /* Kernel memory accounting disabled? */
83 static bool cgroup_memory_nokmem;
84
85 /* Whether the swap controller is active */
86 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
87 bool cgroup_memory_noswap __read_mostly;
88 #else
89 #define cgroup_memory_noswap            1
90 #endif
91
92 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
93 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_cgwb_frn_waitq);
94 #endif
95
96 /* Whether legacy memory+swap accounting is active */
97 static bool do_memsw_account(void)
98 {
99         return !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_noswap;
100 }
101
102 #define THRESHOLDS_EVENTS_TARGET 128
103 #define SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET 1024
104
105 /*
106  * Cgroups above their limits are maintained in a RB-Tree, independent of
107  * their hierarchy representation
108  */
109
110 struct mem_cgroup_tree_per_node {
111         struct rb_root rb_root;
112         struct rb_node *rb_rightmost;
113         spinlock_t lock;
114 };
115
116 struct mem_cgroup_tree {
117         struct mem_cgroup_tree_per_node *rb_tree_per_node[MAX_NUMNODES];
118 };
119
120 static struct mem_cgroup_tree soft_limit_tree __read_mostly;
121
122 /* for OOM */
123 struct mem_cgroup_eventfd_list {
124         struct list_head list;
125         struct eventfd_ctx *eventfd;
126 };
127
128 /*
129  * cgroup_event represents events which userspace want to receive.
130  */
131 struct mem_cgroup_event {
132         /*
133          * memcg which the event belongs to.
134          */
135         struct mem_cgroup *memcg;
136         /*
137          * eventfd to signal userspace about the event.
138          */
139         struct eventfd_ctx *eventfd;
140         /*
141          * Each of these stored in a list by the cgroup.
142          */
143         struct list_head list;
144         /*
145          * register_event() callback will be used to add new userspace
146          * waiter for changes related to this event.  Use eventfd_signal()
147          * on eventfd to send notification to userspace.
148          */
149         int (*register_event)(struct mem_cgroup *memcg,
150                               struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args);
151         /*
152          * unregister_event() callback will be called when userspace closes
153          * the eventfd or on cgroup removing.  This callback must be set,
154          * if you want provide notification functionality.
155          */
156         void (*unregister_event)(struct mem_cgroup *memcg,
157                                  struct eventfd_ctx *eventfd);
158         /*
159          * All fields below needed to unregister event when
160          * userspace closes eventfd.
161          */
162         poll_table pt;
163         wait_queue_head_t *wqh;
164         wait_queue_entry_t wait;
165         struct work_struct remove;
166 };
167
168 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg);
169 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg);
170
171 /* Stuffs for move charges at task migration. */
172 /*
173  * Types of charges to be moved.
174  */
175 #define MOVE_ANON       0x1U
176 #define MOVE_FILE       0x2U
177 #define MOVE_MASK       (MOVE_ANON | MOVE_FILE)
178
179 /* "mc" and its members are protected by cgroup_mutex */
180 static struct move_charge_struct {
181         spinlock_t        lock; /* for from, to */
182         struct mm_struct  *mm;
183         struct mem_cgroup *from;
184         struct mem_cgroup *to;
185         unsigned long flags;
186         unsigned long precharge;
187         unsigned long moved_charge;
188         unsigned long moved_swap;
189         struct task_struct *moving_task;        /* a task moving charges */
190         wait_queue_head_t waitq;                /* a waitq for other context */
191 } mc = {
192         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mc.lock),
193         .waitq = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(mc.waitq),
194 };
195
196 /*
197  * Maximum loops in mem_cgroup_hierarchical_reclaim(), used for soft
198  * limit reclaim to prevent infinite loops, if they ever occur.
199  */
200 #define MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS            100
201 #define MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS 2
202
203 /* for encoding cft->private value on file */
204 enum res_type {
205         _MEM,
206         _MEMSWAP,
207         _OOM_TYPE,
208         _KMEM,
209         _TCP,
210 };
211
212 #define MEMFILE_PRIVATE(x, val) ((x) << 16 | (val))
213 #define MEMFILE_TYPE(val)       ((val) >> 16 & 0xffff)
214 #define MEMFILE_ATTR(val)       ((val) & 0xffff)
215 /* Used for OOM nofiier */
216 #define OOM_CONTROL             (0)
217
218 /*
219  * Iteration constructs for visiting all cgroups (under a tree).  If
220  * loops are exited prematurely (break), mem_cgroup_iter_break() must
221  * be used for reference counting.
222  */
223 #define for_each_mem_cgroup_tree(iter, root)            \
224         for (iter = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);  \
225              iter != NULL;                              \
226              iter = mem_cgroup_iter(root, iter, NULL))
227
228 #define for_each_mem_cgroup(iter)                       \
229         for (iter = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);  \
230              iter != NULL;                              \
231              iter = mem_cgroup_iter(NULL, iter, NULL))
232
233 static inline bool should_force_charge(void)
234 {
235         return tsk_is_oom_victim(current) || fatal_signal_pending(current) ||
236                 (current->flags & PF_EXITING);
237 }
238
239 /* Some nice accessors for the vmpressure. */
240 struct vmpressure *memcg_to_vmpressure(struct mem_cgroup *memcg)
241 {
242         if (!memcg)
243                 memcg = root_mem_cgroup;
244         return &memcg->vmpressure;
245 }
246
247 struct cgroup_subsys_state *vmpressure_to_css(struct vmpressure *vmpr)
248 {
249         return &container_of(vmpr, struct mem_cgroup, vmpressure)->css;
250 }
251
252 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
253 extern spinlock_t css_set_lock;
254
255 static void obj_cgroup_release(struct percpu_ref *ref)
256 {
257         struct obj_cgroup *objcg = container_of(ref, struct obj_cgroup, refcnt);
258         struct mem_cgroup *memcg;
259         unsigned int nr_bytes;
260         unsigned int nr_pages;
261         unsigned long flags;
262
263         /*
264          * At this point all allocated objects are freed, and
265          * objcg->nr_charged_bytes can't have an arbitrary byte value.
266          * However, it can be PAGE_SIZE or (x * PAGE_SIZE).
267          *
268          * The following sequence can lead to it:
269          * 1) CPU0: objcg == stock->cached_objcg
270          * 2) CPU1: we do a small allocation (e.g. 92 bytes),
271          *          PAGE_SIZE bytes are charged
272          * 3) CPU1: a process from another memcg is allocating something,
273          *          the stock if flushed,
274          *          objcg->nr_charged_bytes = PAGE_SIZE - 92
275          * 5) CPU0: we do release this object,
276          *          92 bytes are added to stock->nr_bytes
277          * 6) CPU0: stock is flushed,
278          *          92 bytes are added to objcg->nr_charged_bytes
279          *
280          * In the result, nr_charged_bytes == PAGE_SIZE.
281          * This page will be uncharged in obj_cgroup_release().
282          */
283         nr_bytes = atomic_read(&objcg->nr_charged_bytes);
284         WARN_ON_ONCE(nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1));
285         nr_pages = nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
286
287         spin_lock_irqsave(&css_set_lock, flags);
288         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
289         if (nr_pages)
290                 __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
291         list_del(&objcg->list);
292         mem_cgroup_put(memcg);
293         spin_unlock_irqrestore(&css_set_lock, flags);
294
295         percpu_ref_exit(ref);
296         kfree_rcu(objcg, rcu);
297 }
298
299 static struct obj_cgroup *obj_cgroup_alloc(void)
300 {
301         struct obj_cgroup *objcg;
302         int ret;
303
304         objcg = kzalloc(sizeof(struct obj_cgroup), GFP_KERNEL);
305         if (!objcg)
306                 return NULL;
307
308         ret = percpu_ref_init(&objcg->refcnt, obj_cgroup_release, 0,
309                               GFP_KERNEL);
310         if (ret) {
311                 kfree(objcg);
312                 return NULL;
313         }
314         INIT_LIST_HEAD(&objcg->list);
315         return objcg;
316 }
317
318 static void memcg_reparent_objcgs(struct mem_cgroup *memcg,
319                                   struct mem_cgroup *parent)
320 {
321         struct obj_cgroup *objcg, *iter;
322
323         objcg = rcu_replace_pointer(memcg->objcg, NULL, true);
324
325         spin_lock_irq(&css_set_lock);
326
327         /* Move active objcg to the parent's list */
328         xchg(&objcg->memcg, parent);
329         css_get(&parent->css);
330         list_add(&objcg->list, &parent->objcg_list);
331
332         /* Move already reparented objcgs to the parent's list */
333         list_for_each_entry(iter, &memcg->objcg_list, list) {
334                 css_get(&parent->css);
335                 xchg(&iter->memcg, parent);
336                 css_put(&memcg->css);
337         }
338         list_splice(&memcg->objcg_list, &parent->objcg_list);
339
340         spin_unlock_irq(&css_set_lock);
341
342         percpu_ref_kill(&objcg->refcnt);
343 }
344
345 /*
346  * This will be used as a shrinker list's index.
347  * The main reason for not using cgroup id for this:
348  *  this works better in sparse environments, where we have a lot of memcgs,
349  *  but only a few kmem-limited. Or also, if we have, for instance, 200
350  *  memcgs, and none but the 200th is kmem-limited, we'd have to have a
351  *  200 entry array for that.
352  *
353  * The current size of the caches array is stored in memcg_nr_cache_ids. It
354  * will double each time we have to increase it.
355  */
356 static DEFINE_IDA(memcg_cache_ida);
357 int memcg_nr_cache_ids;
358
359 /* Protects memcg_nr_cache_ids */
360 static DECLARE_RWSEM(memcg_cache_ids_sem);
361
362 void memcg_get_cache_ids(void)
363 {
364         down_read(&memcg_cache_ids_sem);
365 }
366
367 void memcg_put_cache_ids(void)
368 {
369         up_read(&memcg_cache_ids_sem);
370 }
371
372 /*
373  * MIN_SIZE is different than 1, because we would like to avoid going through
374  * the alloc/free process all the time. In a small machine, 4 kmem-limited
375  * cgroups is a reasonable guess. In the future, it could be a parameter or
376  * tunable, but that is strictly not necessary.
377  *
378  * MAX_SIZE should be as large as the number of cgrp_ids. Ideally, we could get
379  * this constant directly from cgroup, but it is understandable that this is
380  * better kept as an internal representation in cgroup.c. In any case, the
381  * cgrp_id space is not getting any smaller, and we don't have to necessarily
382  * increase ours as well if it increases.
383  */
384 #define MEMCG_CACHES_MIN_SIZE 4
385 #define MEMCG_CACHES_MAX_SIZE MEM_CGROUP_ID_MAX
386
387 /*
388  * A lot of the calls to the cache allocation functions are expected to be
389  * inlined by the compiler. Since the calls to memcg_slab_pre_alloc_hook() are
390  * conditional to this static branch, we'll have to allow modules that does
391  * kmem_cache_alloc and the such to see this symbol as well
392  */
393 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_kmem_enabled_key);
394 EXPORT_SYMBOL(memcg_kmem_enabled_key);
395 #endif
396
397 static int memcg_shrinker_map_size;
398 static DEFINE_MUTEX(memcg_shrinker_map_mutex);
399
400 static void memcg_free_shrinker_map_rcu(struct rcu_head *head)
401 {
402         kvfree(container_of(head, struct memcg_shrinker_map, rcu));
403 }
404
405 static int memcg_expand_one_shrinker_map(struct mem_cgroup *memcg,
406                                          int size, int old_size)
407 {
408         struct memcg_shrinker_map *new, *old;
409         int nid;
410
411         lockdep_assert_held(&memcg_shrinker_map_mutex);
412
413         for_each_node(nid) {
414                 old = rcu_dereference_protected(
415                         mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid)->shrinker_map, true);
416                 /* Not yet online memcg */
417                 if (!old)
418                         return 0;
419
420                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
421                 if (!new)
422                         return -ENOMEM;
423
424                 /* Set all old bits, clear all new bits */
425                 memset(new->map, (int)0xff, old_size);
426                 memset((void *)new->map + old_size, 0, size - old_size);
427
428                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, new);
429                 call_rcu(&old->rcu, memcg_free_shrinker_map_rcu);
430         }
431
432         return 0;
433 }
434
435 static void memcg_free_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
436 {
437         struct mem_cgroup_per_node *pn;
438         struct memcg_shrinker_map *map;
439         int nid;
440
441         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
442                 return;
443
444         for_each_node(nid) {
445                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
446                 map = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_map, true);
447                 if (map)
448                         kvfree(map);
449                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_map, NULL);
450         }
451 }
452
453 static int memcg_alloc_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
454 {
455         struct memcg_shrinker_map *map;
456         int nid, size, ret = 0;
457
458         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
459                 return 0;
460
461         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
462         size = memcg_shrinker_map_size;
463         for_each_node(nid) {
464                 map = kvzalloc_node(sizeof(*map) + size, GFP_KERNEL, nid);
465                 if (!map) {
466                         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
467                         ret = -ENOMEM;
468                         break;
469                 }
470                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, map);
471         }
472         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
473
474         return ret;
475 }
476
477 int memcg_expand_shrinker_maps(int new_id)
478 {
479         int size, old_size, ret = 0;
480         struct mem_cgroup *memcg;
481
482         size = DIV_ROUND_UP(new_id + 1, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long);
483         old_size = memcg_shrinker_map_size;
484         if (size <= old_size)
485                 return 0;
486
487         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
488         if (!root_mem_cgroup)
489                 goto unlock;
490
491         for_each_mem_cgroup(memcg) {
492                 if (mem_cgroup_is_root(memcg))
493                         continue;
494                 ret = memcg_expand_one_shrinker_map(memcg, size, old_size);
495                 if (ret) {
496                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
497                         goto unlock;
498                 }
499         }
500 unlock:
501         if (!ret)
502                 memcg_shrinker_map_size = size;
503         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
504         return ret;
505 }
506
507 void memcg_set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
508 {
509         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
510                 struct memcg_shrinker_map *map;
511
512                 rcu_read_lock();
513                 map = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map);
514                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
515                 smp_mb__before_atomic();
516                 set_bit(shrinker_id, map->map);
517                 rcu_read_unlock();
518         }
519 }
520
521 /**
522  * mem_cgroup_css_from_page - css of the memcg associated with a page
523  * @page: page of interest
524  *
525  * If memcg is bound to the default hierarchy, css of the memcg associated
526  * with @page is returned.  The returned css remains associated with @page
527  * until it is released.
528  *
529  * If memcg is bound to a traditional hierarchy, the css of root_mem_cgroup
530  * is returned.
531  */
532 struct cgroup_subsys_state *mem_cgroup_css_from_page(struct page *page)
533 {
534         struct mem_cgroup *memcg;
535
536         memcg = page->mem_cgroup;
537
538         if (!memcg || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
539                 memcg = root_mem_cgroup;
540
541         return &memcg->css;
542 }
543
544 /**
545  * page_cgroup_ino - return inode number of the memcg a page is charged to
546  * @page: the page
547  *
548  * Look up the closest online ancestor of the memory cgroup @page is charged to
549  * and return its inode number or 0 if @page is not charged to any cgroup. It
550  * is safe to call this function without holding a reference to @page.
551  *
552  * Note, this function is inherently racy, because there is nothing to prevent
553  * the cgroup inode from getting torn down and potentially reallocated a moment
554  * after page_cgroup_ino() returns, so it only should be used by callers that
555  * do not care (such as procfs interfaces).
556  */
557 ino_t page_cgroup_ino(struct page *page)
558 {
559         struct mem_cgroup *memcg;
560         unsigned long ino = 0;
561
562         rcu_read_lock();
563         memcg = page->mem_cgroup;
564
565         /*
566          * The lowest bit set means that memcg isn't a valid
567          * memcg pointer, but a obj_cgroups pointer.
568          * In this case the page is shared and doesn't belong
569          * to any specific memory cgroup.
570          */
571         if ((unsigned long) memcg & 0x1UL)
572                 memcg = NULL;
573
574         while (memcg && !(memcg->css.flags & CSS_ONLINE))
575                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
576         if (memcg)
577                 ino = cgroup_ino(memcg->css.cgroup);
578         rcu_read_unlock();
579         return ino;
580 }
581
582 static struct mem_cgroup_per_node *
583 mem_cgroup_page_nodeinfo(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
584 {
585         int nid = page_to_nid(page);
586
587         return memcg->nodeinfo[nid];
588 }
589
590 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
591 soft_limit_tree_node(int nid)
592 {
593         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
594 }
595
596 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
597 soft_limit_tree_from_page(struct page *page)
598 {
599         int nid = page_to_nid(page);
600
601         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
602 }
603
604 static void __mem_cgroup_insert_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
605                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz,
606                                          unsigned long new_usage_in_excess)
607 {
608         struct rb_node **p = &mctz->rb_root.rb_node;
609         struct rb_node *parent = NULL;
610         struct mem_cgroup_per_node *mz_node;
611         bool rightmost = true;
612
613         if (mz->on_tree)
614                 return;
615
616         mz->usage_in_excess = new_usage_in_excess;
617         if (!mz->usage_in_excess)
618                 return;
619         while (*p) {
620                 parent = *p;
621                 mz_node = rb_entry(parent, struct mem_cgroup_per_node,
622                                         tree_node);
623                 if (mz->usage_in_excess < mz_node->usage_in_excess) {
624                         p = &(*p)->rb_left;
625                         rightmost = false;
626                 } else {
627                         p = &(*p)->rb_right;
628                 }
629         }
630
631         if (rightmost)
632                 mctz->rb_rightmost = &mz->tree_node;
633
634         rb_link_node(&mz->tree_node, parent, p);
635         rb_insert_color(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
636         mz->on_tree = true;
637 }
638
639 static void __mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
640                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
641 {
642         if (!mz->on_tree)
643                 return;
644
645         if (&mz->tree_node == mctz->rb_rightmost)
646                 mctz->rb_rightmost = rb_prev(&mz->tree_node);
647
648         rb_erase(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
649         mz->on_tree = false;
650 }
651
652 static void mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
653                                        struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
654 {
655         unsigned long flags;
656
657         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
658         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
659         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
660 }
661
662 static unsigned long soft_limit_excess(struct mem_cgroup *memcg)
663 {
664         unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
665         unsigned long soft_limit = READ_ONCE(memcg->soft_limit);
666         unsigned long excess = 0;
667
668         if (nr_pages > soft_limit)
669                 excess = nr_pages - soft_limit;
670
671         return excess;
672 }
673
674 static void mem_cgroup_update_tree(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
675 {
676         unsigned long excess;
677         struct mem_cgroup_per_node *mz;
678         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
679
680         mctz = soft_limit_tree_from_page(page);
681         if (!mctz)
682                 return;
683         /*
684          * Necessary to update all ancestors when hierarchy is used.
685          * because their event counter is not touched.
686          */
687         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
688                 mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
689                 excess = soft_limit_excess(memcg);
690                 /*
691                  * We have to update the tree if mz is on RB-tree or
692                  * mem is over its softlimit.
693                  */
694                 if (excess || mz->on_tree) {
695                         unsigned long flags;
696
697                         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
698                         /* if on-tree, remove it */
699                         if (mz->on_tree)
700                                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
701                         /*
702                          * Insert again. mz->usage_in_excess will be updated.
703                          * If excess is 0, no tree ops.
704                          */
705                         __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
706                         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
707                 }
708         }
709 }
710
711 static void mem_cgroup_remove_from_trees(struct mem_cgroup *memcg)
712 {
713         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
714         struct mem_cgroup_per_node *mz;
715         int nid;
716
717         for_each_node(nid) {
718                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
719                 mctz = soft_limit_tree_node(nid);
720                 if (mctz)
721                         mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
722         }
723 }
724
725 static struct mem_cgroup_per_node *
726 __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
727 {
728         struct mem_cgroup_per_node *mz;
729
730 retry:
731         mz = NULL;
732         if (!mctz->rb_rightmost)
733                 goto done;              /* Nothing to reclaim from */
734
735         mz = rb_entry(mctz->rb_rightmost,
736                       struct mem_cgroup_per_node, tree_node);
737         /*
738          * Remove the node now but someone else can add it back,
739          * we will to add it back at the end of reclaim to its correct
740          * position in the tree.
741          */
742         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
743         if (!soft_limit_excess(mz->memcg) ||
744             !css_tryget(&mz->memcg->css))
745                 goto retry;
746 done:
747         return mz;
748 }
749
750 static struct mem_cgroup_per_node *
751 mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
752 {
753         struct mem_cgroup_per_node *mz;
754
755         spin_lock_irq(&mctz->lock);
756         mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
757         spin_unlock_irq(&mctz->lock);
758         return mz;
759 }
760
761 /**
762  * __mod_memcg_state - update cgroup memory statistics
763  * @memcg: the memory cgroup
764  * @idx: the stat item - can be enum memcg_stat_item or enum node_stat_item
765  * @val: delta to add to the counter, can be negative
766  */
767 void __mod_memcg_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx, int val)
768 {
769         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
770
771         if (mem_cgroup_disabled())
772                 return;
773
774         if (memcg_stat_item_in_bytes(idx))
775                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
776
777         x = val + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->stat[idx]);
778         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
779                 struct mem_cgroup *mi;
780
781                 /*
782                  * Batch local counters to keep them in sync with
783                  * the hierarchical ones.
784                  */
785                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->stat[idx], x);
786                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
787                         atomic_long_add(x, &mi->vmstats[idx]);
788                 x = 0;
789         }
790         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->stat[idx], x);
791 }
792
793 static struct mem_cgroup_per_node *
794 parent_nodeinfo(struct mem_cgroup_per_node *pn, int nid)
795 {
796         struct mem_cgroup *parent;
797
798         parent = parent_mem_cgroup(pn->memcg);
799         if (!parent)
800                 return NULL;
801         return mem_cgroup_nodeinfo(parent, nid);
802 }
803
804 void __mod_memcg_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
805                               int val)
806 {
807         struct mem_cgroup_per_node *pn;
808         struct mem_cgroup *memcg;
809         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
810
811         pn = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
812         memcg = pn->memcg;
813
814         /* Update memcg */
815         __mod_memcg_state(memcg, idx, val);
816
817         /* Update lruvec */
818         __this_cpu_add(pn->lruvec_stat_local->count[idx], val);
819
820         if (vmstat_item_in_bytes(idx))
821                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
822
823         x = val + __this_cpu_read(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx]);
824         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
825                 pg_data_t *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
826                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
827
828                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, pgdat->node_id))
829                         atomic_long_add(x, &pi->lruvec_stat[idx]);
830                 x = 0;
831         }
832         __this_cpu_write(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx], x);
833 }
834
835 /**
836  * __mod_lruvec_state - update lruvec memory statistics
837  * @lruvec: the lruvec
838  * @idx: the stat item
839  * @val: delta to add to the counter, can be negative
840  *
841  * The lruvec is the intersection of the NUMA node and a cgroup. This
842  * function updates the all three counters that are affected by a
843  * change of state at this level: per-node, per-cgroup, per-lruvec.
844  */
845 void __mod_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
846                         int val)
847 {
848         /* Update node */
849         __mod_node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), idx, val);
850
851         /* Update memcg and lruvec */
852         if (!mem_cgroup_disabled())
853                 __mod_memcg_lruvec_state(lruvec, idx, val);
854 }
855
856 void __mod_lruvec_page_state(struct page *page, enum node_stat_item idx,
857                              int val)
858 {
859         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
860         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
861         struct lruvec *lruvec;
862
863         /* Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the node */
864         if (!head->mem_cgroup) {
865                 __mod_node_page_state(pgdat, idx, val);
866                 return;
867         }
868
869         lruvec = mem_cgroup_lruvec(head->mem_cgroup, pgdat);
870         __mod_lruvec_state(lruvec, idx, val);
871 }
872
873 void __mod_lruvec_kmem_state(void *p, enum node_stat_item idx, int val)
874 {
875         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(virt_to_page(p));
876         struct mem_cgroup *memcg;
877         struct lruvec *lruvec;
878
879         rcu_read_lock();
880         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
881
882         /*
883          * Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the
884          * node. If we reparent the slab objects to the root memcg,
885          * when we free the slab object, we need to update the per-memcg
886          * vmstats to keep it correct for the root memcg.
887          */
888         if (!memcg) {
889                 __mod_node_page_state(pgdat, idx, val);
890         } else {
891                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
892                 __mod_lruvec_state(lruvec, idx, val);
893         }
894         rcu_read_unlock();
895 }
896
897 /**
898  * __count_memcg_events - account VM events in a cgroup
899  * @memcg: the memory cgroup
900  * @idx: the event item
901  * @count: the number of events that occured
902  */
903 void __count_memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, enum vm_event_item idx,
904                           unsigned long count)
905 {
906         unsigned long x;
907
908         if (mem_cgroup_disabled())
909                 return;
910
911         x = count + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->events[idx]);
912         if (unlikely(x > MEMCG_CHARGE_BATCH)) {
913                 struct mem_cgroup *mi;
914
915                 /*
916                  * Batch local counters to keep them in sync with
917                  * the hierarchical ones.
918                  */
919                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->events[idx], x);
920                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
921                         atomic_long_add(x, &mi->vmevents[idx]);
922                 x = 0;
923         }
924         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->events[idx], x);
925 }
926
927 static unsigned long memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, int event)
928 {
929         return atomic_long_read(&memcg->vmevents[event]);
930 }
931
932 static unsigned long memcg_events_local(struct mem_cgroup *memcg, int event)
933 {
934         long x = 0;
935         int cpu;
936
937         for_each_possible_cpu(cpu)
938                 x += per_cpu(memcg->vmstats_local->events[event], cpu);
939         return x;
940 }
941
942 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
943                                          struct page *page,
944                                          int nr_pages)
945 {
946         /* pagein of a big page is an event. So, ignore page size */
947         if (nr_pages > 0)
948                 __count_memcg_events(memcg, PGPGIN, 1);
949         else {
950                 __count_memcg_events(memcg, PGPGOUT, 1);
951                 nr_pages = -nr_pages; /* for event */
952         }
953
954         __this_cpu_add(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, nr_pages);
955 }
956
957 static bool mem_cgroup_event_ratelimit(struct mem_cgroup *memcg,
958                                        enum mem_cgroup_events_target target)
959 {
960         unsigned long val, next;
961
962         val = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events);
963         next = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->targets[target]);
964         /* from time_after() in jiffies.h */
965         if ((long)(next - val) < 0) {
966                 switch (target) {
967                 case MEM_CGROUP_TARGET_THRESH:
968                         next = val + THRESHOLDS_EVENTS_TARGET;
969                         break;
970                 case MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT:
971                         next = val + SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET;
972                         break;
973                 default:
974                         break;
975                 }
976                 __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->targets[target], next);
977                 return true;
978         }
979         return false;
980 }
981
982 /*
983  * Check events in order.
984  *
985  */
986 static void memcg_check_events(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
987 {
988         /* threshold event is triggered in finer grain than soft limit */
989         if (unlikely(mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
990                                                 MEM_CGROUP_TARGET_THRESH))) {
991                 bool do_softlimit;
992
993                 do_softlimit = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
994                                                 MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT);
995                 mem_cgroup_threshold(memcg);
996                 if (unlikely(do_softlimit))
997                         mem_cgroup_update_tree(memcg, page);
998         }
999 }
1000
1001 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
1002 {
1003         /*
1004          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
1005          * if it races with swapoff, page migration, etc.
1006          * So this can be called with p == NULL.
1007          */
1008         if (unlikely(!p))
1009                 return NULL;
1010
1011         return mem_cgroup_from_css(task_css(p, memory_cgrp_id));
1012 }
1013 EXPORT_SYMBOL(mem_cgroup_from_task);
1014
1015 /**
1016  * get_mem_cgroup_from_mm: Obtain a reference on given mm_struct's memcg.
1017  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
1018  *
1019  * Obtain a reference on mm->memcg and returns it if successful. Otherwise
1020  * root_mem_cgroup is returned. However if mem_cgroup is disabled, NULL is
1021  * returned.
1022  */
1023 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_mm(struct mm_struct *mm)
1024 {
1025         struct mem_cgroup *memcg;
1026
1027         if (mem_cgroup_disabled())
1028                 return NULL;
1029
1030         rcu_read_lock();
1031         do {
1032                 /*
1033                  * Page cache insertions can happen withou an
1034                  * actual mm context, e.g. during disk probing
1035                  * on boot, loopback IO, acct() writes etc.
1036                  */
1037                 if (unlikely(!mm))
1038                         memcg = root_mem_cgroup;
1039                 else {
1040                         memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
1041                         if (unlikely(!memcg))
1042                                 memcg = root_mem_cgroup;
1043                 }
1044         } while (!css_tryget(&memcg->css));
1045         rcu_read_unlock();
1046         return memcg;
1047 }
1048 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_mm);
1049
1050 /**
1051  * get_mem_cgroup_from_page: Obtain a reference on given page's memcg.
1052  * @page: page from which memcg should be extracted.
1053  *
1054  * Obtain a reference on page->memcg and returns it if successful. Otherwise
1055  * root_mem_cgroup is returned.
1056  */
1057 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_page(struct page *page)
1058 {
1059         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
1060
1061         if (mem_cgroup_disabled())
1062                 return NULL;
1063
1064         rcu_read_lock();
1065         /* Page should not get uncharged and freed memcg under us. */
1066         if (!memcg || WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1067                 memcg = root_mem_cgroup;
1068         rcu_read_unlock();
1069         return memcg;
1070 }
1071 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_page);
1072
1073 static __always_inline struct mem_cgroup *active_memcg(void)
1074 {
1075         if (in_interrupt())
1076                 return this_cpu_read(int_active_memcg);
1077         else
1078                 return current->active_memcg;
1079 }
1080
1081 static __always_inline struct mem_cgroup *get_active_memcg(void)
1082 {
1083         struct mem_cgroup *memcg;
1084
1085         rcu_read_lock();
1086         memcg = active_memcg();
1087         if (memcg) {
1088                 /* current->active_memcg must hold a ref. */
1089                 if (WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1090                         memcg = root_mem_cgroup;
1091                 else
1092                         memcg = current->active_memcg;
1093         }
1094         rcu_read_unlock();
1095
1096         return memcg;
1097 }
1098
1099 static __always_inline bool memcg_kmem_bypass(void)
1100 {
1101         /* Allow remote memcg charging from any context. */
1102         if (unlikely(active_memcg()))
1103                 return false;
1104
1105         /* Memcg to charge can't be determined. */
1106         if (in_interrupt() || !current->mm || (current->flags & PF_KTHREAD))
1107                 return true;
1108
1109         return false;
1110 }
1111
1112 /**
1113  * If active memcg is set, do not fallback to current->mm->memcg.
1114  */
1115 static __always_inline struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_current(void)
1116 {
1117         if (memcg_kmem_bypass())
1118                 return NULL;
1119
1120         if (unlikely(active_memcg()))
1121                 return get_active_memcg();
1122
1123         return get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
1124 }
1125
1126 /**
1127  * mem_cgroup_iter - iterate over memory cgroup hierarchy
1128  * @root: hierarchy root
1129  * @prev: previously returned memcg, NULL on first invocation
1130  * @reclaim: cookie for shared reclaim walks, NULL for full walks
1131  *
1132  * Returns references to children of the hierarchy below @root, or
1133  * @root itself, or %NULL after a full round-trip.
1134  *
1135  * Caller must pass the return value in @prev on subsequent
1136  * invocations for reference counting, or use mem_cgroup_iter_break()
1137  * to cancel a hierarchy walk before the round-trip is complete.
1138  *
1139  * Reclaimers can specify a node in @reclaim to divide up the memcgs
1140  * in the hierarchy among all concurrent reclaimers operating on the
1141  * same node.
1142  */
1143 struct mem_cgroup *mem_cgroup_iter(struct mem_cgroup *root,
1144                                    struct mem_cgroup *prev,
1145                                    struct mem_cgroup_reclaim_cookie *reclaim)
1146 {
1147         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1148         struct cgroup_subsys_state *css = NULL;
1149         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1150         struct mem_cgroup *pos = NULL;
1151
1152         if (mem_cgroup_disabled())
1153                 return NULL;
1154
1155         if (!root)
1156                 root = root_mem_cgroup;
1157
1158         if (prev && !reclaim)
1159                 pos = prev;
1160
1161         rcu_read_lock();
1162
1163         if (reclaim) {
1164                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
1165
1166                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(root, reclaim->pgdat->node_id);
1167                 iter = &mz->iter;
1168
1169                 if (prev && reclaim->generation != iter->generation)
1170                         goto out_unlock;
1171
1172                 while (1) {
1173                         pos = READ_ONCE(iter->position);
1174                         if (!pos || css_tryget(&pos->css))
1175                                 break;
1176                         /*
1177                          * css reference reached zero, so iter->position will
1178                          * be cleared by ->css_released. However, we should not
1179                          * rely on this happening soon, because ->css_released
1180                          * is called from a work queue, and by busy-waiting we
1181                          * might block it. So we clear iter->position right
1182                          * away.
1183                          */
1184                         (void)cmpxchg(&iter->position, pos, NULL);
1185                 }
1186         }
1187
1188         if (pos)
1189                 css = &pos->css;
1190
1191         for (;;) {
1192                 css = css_next_descendant_pre(css, &root->css);
1193                 if (!css) {
1194                         /*
1195                          * Reclaimers share the hierarchy walk, and a
1196                          * new one might jump in right at the end of
1197                          * the hierarchy - make sure they see at least
1198                          * one group and restart from the beginning.
1199                          */
1200                         if (!prev)
1201                                 continue;
1202                         break;
1203                 }
1204
1205                 /*
1206                  * Verify the css and acquire a reference.  The root
1207                  * is provided by the caller, so we know it's alive
1208                  * and kicking, and don't take an extra reference.
1209                  */
1210                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
1211
1212                 if (css == &root->css)
1213                         break;
1214
1215                 if (css_tryget(css))
1216                         break;
1217
1218                 memcg = NULL;
1219         }
1220
1221         if (reclaim) {
1222                 /*
1223                  * The position could have already been updated by a competing
1224                  * thread, so check that the value hasn't changed since we read
1225                  * it to avoid reclaiming from the same cgroup twice.
1226                  */
1227                 (void)cmpxchg(&iter->position, pos, memcg);
1228
1229                 if (pos)
1230                         css_put(&pos->css);
1231
1232                 if (!memcg)
1233                         iter->generation++;
1234                 else if (!prev)
1235                         reclaim->generation = iter->generation;
1236         }
1237
1238 out_unlock:
1239         rcu_read_unlock();
1240         if (prev && prev != root)
1241                 css_put(&prev->css);
1242
1243         return memcg;
1244 }
1245
1246 /**
1247  * mem_cgroup_iter_break - abort a hierarchy walk prematurely
1248  * @root: hierarchy root
1249  * @prev: last visited hierarchy member as returned by mem_cgroup_iter()
1250  */
1251 void mem_cgroup_iter_break(struct mem_cgroup *root,
1252                            struct mem_cgroup *prev)
1253 {
1254         if (!root)
1255                 root = root_mem_cgroup;
1256         if (prev && prev != root)
1257                 css_put(&prev->css);
1258 }
1259
1260 static void __invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *from,
1261                                         struct mem_cgroup *dead_memcg)
1262 {
1263         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1264         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1265         int nid;
1266
1267         for_each_node(nid) {
1268                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(from, nid);
1269                 iter = &mz->iter;
1270                 cmpxchg(&iter->position, dead_memcg, NULL);
1271         }
1272 }
1273
1274 static void invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *dead_memcg)
1275 {
1276         struct mem_cgroup *memcg = dead_memcg;
1277         struct mem_cgroup *last;
1278
1279         do {
1280                 __invalidate_reclaim_iterators(memcg, dead_memcg);
1281                 last = memcg;
1282         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
1283
1284         /*
1285          * When cgruop1 non-hierarchy mode is used,
1286          * parent_mem_cgroup() does not walk all the way up to the
1287          * cgroup root (root_mem_cgroup). So we have to handle
1288          * dead_memcg from cgroup root separately.
1289          */
1290         if (last != root_mem_cgroup)
1291                 __invalidate_reclaim_iterators(root_mem_cgroup,
1292                                                 dead_memcg);
1293 }
1294
1295 /**
1296  * mem_cgroup_scan_tasks - iterate over tasks of a memory cgroup hierarchy
1297  * @memcg: hierarchy root
1298  * @fn: function to call for each task
1299  * @arg: argument passed to @fn
1300  *
1301  * This function iterates over tasks attached to @memcg or to any of its
1302  * descendants and calls @fn for each task. If @fn returns a non-zero
1303  * value, the function breaks the iteration loop and returns the value.
1304  * Otherwise, it will iterate over all tasks and return 0.
1305  *
1306  * This function must not be called for the root memory cgroup.
1307  */
1308 int mem_cgroup_scan_tasks(struct mem_cgroup *memcg,
1309                           int (*fn)(struct task_struct *, void *), void *arg)
1310 {
1311         struct mem_cgroup *iter;
1312         int ret = 0;
1313
1314         BUG_ON(memcg == root_mem_cgroup);
1315
1316         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1317                 struct css_task_iter it;
1318                 struct task_struct *task;
1319
1320                 css_task_iter_start(&iter->css, CSS_TASK_ITER_PROCS, &it);
1321                 while (!ret && (task = css_task_iter_next(&it)))
1322                         ret = fn(task, arg);
1323                 css_task_iter_end(&it);
1324                 if (ret) {
1325                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1326                         break;
1327                 }
1328         }
1329         return ret;
1330 }
1331
1332 /**
1333  * mem_cgroup_page_lruvec - return lruvec for isolating/putting an LRU page
1334  * @page: the page
1335  * @pgdat: pgdat of the page
1336  *
1337  * This function relies on page's memcg being stable - see the
1338  * access rules in commit_charge().
1339  */
1340 struct lruvec *mem_cgroup_page_lruvec(struct page *page, struct pglist_data *pgdat)
1341 {
1342         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1343         struct mem_cgroup *memcg;
1344         struct lruvec *lruvec;
1345
1346         if (mem_cgroup_disabled()) {
1347                 lruvec = &pgdat->__lruvec;
1348                 goto out;
1349         }
1350
1351         memcg = page->mem_cgroup;
1352         /*
1353          * Swapcache readahead pages are added to the LRU - and
1354          * possibly migrated - before they are charged.
1355          */
1356         if (!memcg)
1357                 memcg = root_mem_cgroup;
1358
1359         mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
1360         lruvec = &mz->lruvec;
1361 out:
1362         /*
1363          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1364          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1365          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1366          */
1367         if (unlikely(lruvec->pgdat != pgdat))
1368                 lruvec->pgdat = pgdat;
1369         return lruvec;
1370 }
1371
1372 /**
1373  * mem_cgroup_update_lru_size - account for adding or removing an lru page
1374  * @lruvec: mem_cgroup per zone lru vector
1375  * @lru: index of lru list the page is sitting on
1376  * @zid: zone id of the accounted pages
1377  * @nr_pages: positive when adding or negative when removing
1378  *
1379  * This function must be called under lru_lock, just before a page is added
1380  * to or just after a page is removed from an lru list (that ordering being
1381  * so as to allow it to check that lru_size 0 is consistent with list_empty).
1382  */
1383 void mem_cgroup_update_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
1384                                 int zid, int nr_pages)
1385 {
1386         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1387         unsigned long *lru_size;
1388         long size;
1389
1390         if (mem_cgroup_disabled())
1391                 return;
1392
1393         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
1394         lru_size = &mz->lru_zone_size[zid][lru];
1395
1396         if (nr_pages < 0)
1397                 *lru_size += nr_pages;
1398
1399         size = *lru_size;
1400         if (WARN_ONCE(size < 0,
1401                 "%s(%p, %d, %d): lru_size %ld\n",
1402                 __func__, lruvec, lru, nr_pages, size)) {
1403                 VM_BUG_ON(1);
1404                 *lru_size = 0;
1405         }
1406
1407         if (nr_pages > 0)
1408                 *lru_size += nr_pages;
1409 }
1410
1411 /**
1412  * mem_cgroup_margin - calculate chargeable space of a memory cgroup
1413  * @memcg: the memory cgroup
1414  *
1415  * Returns the maximum amount of memory @mem can be charged with, in
1416  * pages.
1417  */
1418 static unsigned long mem_cgroup_margin(struct mem_cgroup *memcg)
1419 {
1420         unsigned long margin = 0;
1421         unsigned long count;
1422         unsigned long limit;
1423
1424         count = page_counter_read(&memcg->memory);
1425         limit = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1426         if (count < limit)
1427                 margin = limit - count;
1428
1429         if (do_memsw_account()) {
1430                 count = page_counter_read(&memcg->memsw);
1431                 limit = READ_ONCE(memcg->memsw.max);
1432                 if (count < limit)
1433                         margin = min(margin, limit - count);
1434                 else
1435                         margin = 0;
1436         }
1437
1438         return margin;
1439 }
1440
1441 /*
1442  * A routine for checking "mem" is under move_account() or not.
1443  *
1444  * Checking a cgroup is mc.from or mc.to or under hierarchy of
1445  * moving cgroups. This is for waiting at high-memory pressure
1446  * caused by "move".
1447  */
1448 static bool mem_cgroup_under_move(struct mem_cgroup *memcg)
1449 {
1450         struct mem_cgroup *from;
1451         struct mem_cgroup *to;
1452         bool ret = false;
1453         /*
1454          * Unlike task_move routines, we access mc.to, mc.from not under
1455          * mutual exclusion by cgroup_mutex. Here, we take spinlock instead.
1456          */
1457         spin_lock(&mc.lock);
1458         from = mc.from;
1459         to = mc.to;
1460         if (!from)
1461                 goto unlock;
1462
1463         ret = mem_cgroup_is_descendant(from, memcg) ||
1464                 mem_cgroup_is_descendant(to, memcg);
1465 unlock:
1466         spin_unlock(&mc.lock);
1467         return ret;
1468 }
1469
1470 static bool mem_cgroup_wait_acct_move(struct mem_cgroup *memcg)
1471 {
1472         if (mc.moving_task && current != mc.moving_task) {
1473                 if (mem_cgroup_under_move(memcg)) {
1474                         DEFINE_WAIT(wait);
1475                         prepare_to_wait(&mc.waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
1476                         /* moving charge context might have finished. */
1477                         if (mc.moving_task)
1478                                 schedule();
1479                         finish_wait(&mc.waitq, &wait);
1480                         return true;
1481                 }
1482         }
1483         return false;
1484 }
1485
1486 struct memory_stat {
1487         const char *name;
1488         unsigned int ratio;
1489         unsigned int idx;
1490 };
1491
1492 static struct memory_stat memory_stats[] = {
1493         { "anon", PAGE_SIZE, NR_ANON_MAPPED },
1494         { "file", PAGE_SIZE, NR_FILE_PAGES },
1495         { "kernel_stack", 1024, NR_KERNEL_STACK_KB },
1496         { "percpu", 1, MEMCG_PERCPU_B },
1497         { "sock", PAGE_SIZE, MEMCG_SOCK },
1498         { "shmem", PAGE_SIZE, NR_SHMEM },
1499         { "file_mapped", PAGE_SIZE, NR_FILE_MAPPED },
1500         { "file_dirty", PAGE_SIZE, NR_FILE_DIRTY },
1501         { "file_writeback", PAGE_SIZE, NR_WRITEBACK },
1502 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1503         /*
1504          * The ratio will be initialized in memory_stats_init(). Because
1505          * on some architectures, the macro of HPAGE_PMD_SIZE is not
1506          * constant(e.g. powerpc).
1507          */
1508         { "anon_thp", 0, NR_ANON_THPS },
1509         { "file_thp", 0, NR_FILE_THPS },
1510         { "shmem_thp", 0, NR_SHMEM_THPS },
1511 #endif
1512         { "inactive_anon", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_ANON },
1513         { "active_anon", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_ANON },
1514         { "inactive_file", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_FILE },
1515         { "active_file", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_FILE },
1516         { "unevictable", PAGE_SIZE, NR_UNEVICTABLE },
1517
1518         /*
1519          * Note: The slab_reclaimable and slab_unreclaimable must be
1520          * together and slab_reclaimable must be in front.
1521          */
1522         { "slab_reclaimable", 1, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B },
1523         { "slab_unreclaimable", 1, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B },
1524
1525         /* The memory events */
1526         { "workingset_refault_anon", 1, WORKINGSET_REFAULT_ANON },
1527         { "workingset_refault_file", 1, WORKINGSET_REFAULT_FILE },
1528         { "workingset_activate_anon", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON },
1529         { "workingset_activate_file", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE },
1530         { "workingset_restore_anon", 1, WORKINGSET_RESTORE_ANON },
1531         { "workingset_restore_file", 1, WORKINGSET_RESTORE_FILE },
1532         { "workingset_nodereclaim", 1, WORKINGSET_NODERECLAIM },
1533 };
1534
1535 static int __init memory_stats_init(void)
1536 {
1537         int i;
1538
1539         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1540 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1541                 if (memory_stats[i].idx == NR_ANON_THPS ||
1542                     memory_stats[i].idx == NR_FILE_THPS ||
1543                     memory_stats[i].idx == NR_SHMEM_THPS)
1544                         memory_stats[i].ratio = HPAGE_PMD_SIZE;
1545 #endif
1546                 VM_BUG_ON(!memory_stats[i].ratio);
1547                 VM_BUG_ON(memory_stats[i].idx >= MEMCG_NR_STAT);
1548         }
1549
1550         return 0;
1551 }
1552 pure_initcall(memory_stats_init);
1553
1554 static char *memory_stat_format(struct mem_cgroup *memcg)
1555 {
1556         struct seq_buf s;
1557         int i;
1558
1559         seq_buf_init(&s, kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL), PAGE_SIZE);
1560         if (!s.buffer)
1561                 return NULL;
1562
1563         /*
1564          * Provide statistics on the state of the memory subsystem as
1565          * well as cumulative event counters that show past behavior.
1566          *
1567          * This list is ordered following a combination of these gradients:
1568          * 1) generic big picture -> specifics and details
1569          * 2) reflecting userspace activity -> reflecting kernel heuristics
1570          *
1571          * Current memory state:
1572          */
1573
1574         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1575                 u64 size;
1576
1577                 size = memcg_page_state(memcg, memory_stats[i].idx);
1578                 size *= memory_stats[i].ratio;
1579                 seq_buf_printf(&s, "%s %llu\n", memory_stats[i].name, size);
1580
1581                 if (unlikely(memory_stats[i].idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B)) {
1582                         size = memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
1583                                memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
1584                         seq_buf_printf(&s, "slab %llu\n", size);
1585                 }
1586         }
1587
1588         /* Accumulated memory events */
1589
1590         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGFAULT),
1591                        memcg_events(memcg, PGFAULT));
1592         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGMAJFAULT),
1593                        memcg_events(memcg, PGMAJFAULT));
1594         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n",  vm_event_name(PGREFILL),
1595                        memcg_events(memcg, PGREFILL));
1596         seq_buf_printf(&s, "pgscan %lu\n",
1597                        memcg_events(memcg, PGSCAN_KSWAPD) +
1598                        memcg_events(memcg, PGSCAN_DIRECT));
1599         seq_buf_printf(&s, "pgsteal %lu\n",
1600                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_KSWAPD) +
1601                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_DIRECT));
1602         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGACTIVATE),
1603                        memcg_events(memcg, PGACTIVATE));
1604         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGDEACTIVATE),
1605                        memcg_events(memcg, PGDEACTIVATE));
1606         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREE),
1607                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREE));
1608         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREED),
1609                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREED));
1610
1611 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1612         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_FAULT_ALLOC),
1613                        memcg_events(memcg, THP_FAULT_ALLOC));
1614         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_COLLAPSE_ALLOC),
1615                        memcg_events(memcg, THP_COLLAPSE_ALLOC));
1616 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1617
1618         /* The above should easily fit into one page */
1619         WARN_ON_ONCE(seq_buf_has_overflowed(&s));
1620
1621         return s.buffer;
1622 }
1623
1624 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1625 /**
1626  * mem_cgroup_print_oom_context: Print OOM information relevant to
1627  * memory controller.
1628  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1629  * @p: Task that is going to be killed
1630  *
1631  * NOTE: @memcg and @p's mem_cgroup can be different when hierarchy is
1632  * enabled
1633  */
1634 void mem_cgroup_print_oom_context(struct mem_cgroup *memcg, struct task_struct *p)
1635 {
1636         rcu_read_lock();
1637
1638         if (memcg) {
1639                 pr_cont(",oom_memcg=");
1640                 pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1641         } else
1642                 pr_cont(",global_oom");
1643         if (p) {
1644                 pr_cont(",task_memcg=");
1645                 pr_cont_cgroup_path(task_cgroup(p, memory_cgrp_id));
1646         }
1647         rcu_read_unlock();
1648 }
1649
1650 /**
1651  * mem_cgroup_print_oom_meminfo: Print OOM memory information relevant to
1652  * memory controller.
1653  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1654  */
1655 void mem_cgroup_print_oom_meminfo(struct mem_cgroup *memcg)
1656 {
1657         char *buf;
1658
1659         pr_info("memory: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1660                 K((u64)page_counter_read(&memcg->memory)),
1661                 K((u64)READ_ONCE(memcg->memory.max)), memcg->memory.failcnt);
1662         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
1663                 pr_info("swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1664                         K((u64)page_counter_read(&memcg->swap)),
1665                         K((u64)READ_ONCE(memcg->swap.max)), memcg->swap.failcnt);
1666         else {
1667                 pr_info("memory+swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1668                         K((u64)page_counter_read(&memcg->memsw)),
1669                         K((u64)memcg->memsw.max), memcg->memsw.failcnt);
1670                 pr_info("kmem: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1671                         K((u64)page_counter_read(&memcg->kmem)),
1672                         K((u64)memcg->kmem.max), memcg->kmem.failcnt);
1673         }
1674
1675         pr_info("Memory cgroup stats for ");
1676         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1677         pr_cont(":");
1678         buf = memory_stat_format(memcg);
1679         if (!buf)
1680                 return;
1681         pr_info("%s", buf);
1682         kfree(buf);
1683 }
1684
1685 /*
1686  * Return the memory (and swap, if configured) limit for a memcg.
1687  */
1688 unsigned long mem_cgroup_get_max(struct mem_cgroup *memcg)
1689 {
1690         unsigned long max = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1691
1692         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
1693                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg))
1694                         max += min(READ_ONCE(memcg->swap.max),
1695                                    (unsigned long)total_swap_pages);
1696         } else { /* v1 */
1697                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg)) {
1698                         /* Calculate swap excess capacity from memsw limit */
1699                         unsigned long swap = READ_ONCE(memcg->memsw.max) - max;
1700
1701                         max += min(swap, (unsigned long)total_swap_pages);
1702                 }
1703         }
1704         return max;
1705 }
1706
1707 unsigned long mem_cgroup_size(struct mem_cgroup *memcg)
1708 {
1709         return page_counter_read(&memcg->memory);
1710 }
1711
1712 static bool mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
1713                                      int order)
1714 {
1715         struct oom_control oc = {
1716                 .zonelist = NULL,
1717                 .nodemask = NULL,
1718                 .memcg = memcg,
1719                 .gfp_mask = gfp_mask,
1720                 .order = order,
1721         };
1722         bool ret = true;
1723
1724         if (mutex_lock_killable(&oom_lock))
1725                 return true;
1726
1727         if (mem_cgroup_margin(memcg) >= (1 << order))
1728                 goto unlock;
1729
1730         /*
1731          * A few threads which were not waiting at mutex_lock_killable() can
1732          * fail to bail out. Therefore, check again after holding oom_lock.
1733          */
1734         ret = should_force_charge() || out_of_memory(&oc);
1735
1736 unlock:
1737         mutex_unlock(&oom_lock);
1738         return ret;
1739 }
1740
1741 static int mem_cgroup_soft_reclaim(struct mem_cgroup *root_memcg,
1742                                    pg_data_t *pgdat,
1743                                    gfp_t gfp_mask,
1744                                    unsigned long *total_scanned)
1745 {
1746         struct mem_cgroup *victim = NULL;
1747         int total = 0;
1748         int loop = 0;
1749         unsigned long excess;
1750         unsigned long nr_scanned;
1751         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1752                 .pgdat = pgdat,
1753         };
1754
1755         excess = soft_limit_excess(root_memcg);
1756
1757         while (1) {
1758                 victim = mem_cgroup_iter(root_memcg, victim, &reclaim);
1759                 if (!victim) {
1760                         loop++;
1761                         if (loop >= 2) {
1762                                 /*
1763                                  * If we have not been able to reclaim
1764                                  * anything, it might because there are
1765                                  * no reclaimable pages under this hierarchy
1766                                  */
1767                                 if (!total)
1768                                         break;
1769                                 /*
1770                                  * We want to do more targeted reclaim.
1771                                  * excess >> 2 is not to excessive so as to
1772                                  * reclaim too much, nor too less that we keep
1773                                  * coming back to reclaim from this cgroup
1774                                  */
1775                                 if (total >= (excess >> 2) ||
1776                                         (loop > MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS))
1777                                         break;
1778                         }
1779                         continue;
1780                 }
1781                 total += mem_cgroup_shrink_node(victim, gfp_mask, false,
1782                                         pgdat, &nr_scanned);
1783                 *total_scanned += nr_scanned;
1784                 if (!soft_limit_excess(root_memcg))
1785                         break;
1786         }
1787         mem_cgroup_iter_break(root_memcg, victim);
1788         return total;
1789 }
1790
1791 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1792 static struct lockdep_map memcg_oom_lock_dep_map = {
1793         .name = "memcg_oom_lock",
1794 };
1795 #endif
1796
1797 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_oom_lock);
1798
1799 /*
1800  * Check OOM-Killer is already running under our hierarchy.
1801  * If someone is running, return false.
1802  */
1803 static bool mem_cgroup_oom_trylock(struct mem_cgroup *memcg)
1804 {
1805         struct mem_cgroup *iter, *failed = NULL;
1806
1807         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1808
1809         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1810                 if (iter->oom_lock) {
1811                         /*
1812                          * this subtree of our hierarchy is already locked
1813                          * so we cannot give a lock.
1814                          */
1815                         failed = iter;
1816                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1817                         break;
1818                 } else
1819                         iter->oom_lock = true;
1820         }
1821
1822         if (failed) {
1823                 /*
1824                  * OK, we failed to lock the whole subtree so we have
1825                  * to clean up what we set up to the failing subtree
1826                  */
1827                 for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1828                         if (iter == failed) {
1829                                 mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1830                                 break;
1831                         }
1832                         iter->oom_lock = false;
1833                 }
1834         } else
1835                 mutex_acquire(&memcg_oom_lock_dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1836
1837         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1838
1839         return !failed;
1840 }
1841
1842 static void mem_cgroup_oom_unlock(struct mem_cgroup *memcg)
1843 {
1844         struct mem_cgroup *iter;
1845
1846         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1847         mutex_release(&memcg_oom_lock_dep_map, _RET_IP_);
1848         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1849                 iter->oom_lock = false;
1850         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1851 }
1852
1853 static void mem_cgroup_mark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1854 {
1855         struct mem_cgroup *iter;
1856
1857         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1858         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1859                 iter->under_oom++;
1860         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1861 }
1862
1863 static void mem_cgroup_unmark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1864 {
1865         struct mem_cgroup *iter;
1866
1867         /*
1868          * Be careful about under_oom underflows becase a child memcg
1869          * could have been added after mem_cgroup_mark_under_oom.
1870          */
1871         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1872         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1873                 if (iter->under_oom > 0)
1874                         iter->under_oom--;
1875         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1876 }
1877
1878 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_oom_waitq);
1879
1880 struct oom_wait_info {
1881         struct mem_cgroup *memcg;
1882         wait_queue_entry_t      wait;
1883 };
1884
1885 static int memcg_oom_wake_function(wait_queue_entry_t *wait,
1886         unsigned mode, int sync, void *arg)
1887 {
1888         struct mem_cgroup *wake_memcg = (struct mem_cgroup *)arg;
1889         struct mem_cgroup *oom_wait_memcg;
1890         struct oom_wait_info *oom_wait_info;
1891
1892         oom_wait_info = container_of(wait, struct oom_wait_info, wait);
1893         oom_wait_memcg = oom_wait_info->memcg;
1894
1895         if (!mem_cgroup_is_descendant(wake_memcg, oom_wait_memcg) &&
1896             !mem_cgroup_is_descendant(oom_wait_memcg, wake_memcg))
1897                 return 0;
1898         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, arg);
1899 }
1900
1901 static void memcg_oom_recover(struct mem_cgroup *memcg)
1902 {
1903         /*
1904          * For the following lockless ->under_oom test, the only required
1905          * guarantee is that it must see the state asserted by an OOM when
1906          * this function is called as a result of userland actions
1907          * triggered by the notification of the OOM.  This is trivially
1908          * achieved by invoking mem_cgroup_mark_under_oom() before
1909          * triggering notification.
1910          */
1911         if (memcg && memcg->under_oom)
1912                 __wake_up(&memcg_oom_waitq, TASK_NORMAL, 0, memcg);
1913 }
1914
1915 enum oom_status {
1916         OOM_SUCCESS,
1917         OOM_FAILED,
1918         OOM_ASYNC,
1919         OOM_SKIPPED
1920 };
1921
1922 static enum oom_status mem_cgroup_oom(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t mask, int order)
1923 {
1924         enum oom_status ret;
1925         bool locked;
1926
1927         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1928                 return OOM_SKIPPED;
1929
1930         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
1931
1932         /*
1933          * We are in the middle of the charge context here, so we
1934          * don't want to block when potentially sitting on a callstack
1935          * that holds all kinds of filesystem and mm locks.
1936          *
1937          * cgroup1 allows disabling the OOM killer and waiting for outside
1938          * handling until the charge can succeed; remember the context and put
1939          * the task to sleep at the end of the page fault when all locks are
1940          * released.
1941          *
1942          * On the other hand, in-kernel OOM killer allows for an async victim
1943          * memory reclaim (oom_reaper) and that means that we are not solely
1944          * relying on the oom victim to make a forward progress and we can
1945          * invoke the oom killer here.
1946          *
1947          * Please note that mem_cgroup_out_of_memory might fail to find a
1948          * victim and then we have to bail out from the charge path.
1949          */
1950         if (memcg->oom_kill_disable) {
1951                 if (!current->in_user_fault)
1952                         return OOM_SKIPPED;
1953                 css_get(&memcg->css);
1954                 current->memcg_in_oom = memcg;
1955                 current->memcg_oom_gfp_mask = mask;
1956                 current->memcg_oom_order = order;
1957
1958                 return OOM_ASYNC;
1959         }
1960
1961         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
1962
1963         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
1964
1965         if (locked)
1966                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
1967
1968         mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1969         if (mem_cgroup_out_of_memory(memcg, mask, order))
1970                 ret = OOM_SUCCESS;
1971         else
1972                 ret = OOM_FAILED;
1973
1974         if (locked)
1975                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
1976
1977         return ret;
1978 }
1979
1980 /**
1981  * mem_cgroup_oom_synchronize - complete memcg OOM handling
1982  * @handle: actually kill/wait or just clean up the OOM state
1983  *
1984  * This has to be called at the end of a page fault if the memcg OOM
1985  * handler was enabled.
1986  *
1987  * Memcg supports userspace OOM handling where failed allocations must
1988  * sleep on a waitqueue until the userspace task resolves the
1989  * situation.  Sleeping directly in the charge context with all kinds
1990  * of locks held is not a good idea, instead we remember an OOM state
1991  * in the task and mem_cgroup_oom_synchronize() has to be called at
1992  * the end of the page fault to complete the OOM handling.
1993  *
1994  * Returns %true if an ongoing memcg OOM situation was detected and
1995  * completed, %false otherwise.
1996  */
1997 bool mem_cgroup_oom_synchronize(bool handle)
1998 {
1999         struct mem_cgroup *memcg = current->memcg_in_oom;
2000         struct oom_wait_info owait;
2001         bool locked;
2002
2003         /* OOM is global, do not handle */
2004         if (!memcg)
2005                 return false;
2006
2007         if (!handle)
2008                 goto cleanup;
2009
2010         owait.memcg = memcg;
2011         owait.wait.flags = 0;
2012         owait.wait.func = memcg_oom_wake_function;
2013         owait.wait.private = current;
2014         INIT_LIST_HEAD(&owait.wait.entry);
2015
2016         prepare_to_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait, TASK_KILLABLE);
2017         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
2018
2019         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
2020
2021         if (locked)
2022                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
2023
2024         if (locked && !memcg->oom_kill_disable) {
2025                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2026                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2027                 mem_cgroup_out_of_memory(memcg, current->memcg_oom_gfp_mask,
2028                                          current->memcg_oom_order);
2029         } else {
2030                 schedule();
2031                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2032                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2033         }
2034
2035         if (locked) {
2036                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
2037                 /*
2038                  * There is no guarantee that an OOM-lock contender
2039                  * sees the wakeups triggered by the OOM kill
2040                  * uncharges.  Wake any sleepers explicitely.
2041                  */
2042                 memcg_oom_recover(memcg);
2043         }
2044 cleanup:
2045         current->memcg_in_oom = NULL;
2046         css_put(&memcg->css);
2047         return true;
2048 }
2049
2050 /**
2051  * mem_cgroup_get_oom_group - get a memory cgroup to clean up after OOM
2052  * @victim: task to be killed by the OOM killer
2053  * @oom_domain: memcg in case of memcg OOM, NULL in case of system-wide OOM
2054  *
2055  * Returns a pointer to a memory cgroup, which has to be cleaned up
2056  * by killing all belonging OOM-killable tasks.
2057  *
2058  * Caller has to call mem_cgroup_put() on the returned non-NULL memcg.
2059  */
2060 struct mem_cgroup *mem_cgroup_get_oom_group(struct task_struct *victim,
2061                                             struct mem_cgroup *oom_domain)
2062 {
2063         struct mem_cgroup *oom_group = NULL;
2064         struct mem_cgroup *memcg;
2065
2066         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
2067                 return NULL;
2068
2069         if (!oom_domain)
2070                 oom_domain = root_mem_cgroup;
2071
2072         rcu_read_lock();
2073
2074         memcg = mem_cgroup_from_task(victim);
2075         if (memcg == root_mem_cgroup)
2076                 goto out;
2077
2078         /*
2079          * If the victim task has been asynchronously moved to a different
2080          * memory cgroup, we might end up killing tasks outside oom_domain.
2081          * In this case it's better to ignore memory.group.oom.
2082          */
2083         if (unlikely(!mem_cgroup_is_descendant(memcg, oom_domain)))
2084                 goto out;
2085
2086         /*
2087          * Traverse the memory cgroup hierarchy from the victim task's
2088          * cgroup up to the OOMing cgroup (or root) to find the
2089          * highest-level memory cgroup with oom.group set.
2090          */
2091         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2092                 if (memcg->oom_group)
2093                         oom_group = memcg;
2094
2095                 if (memcg == oom_domain)
2096                         break;
2097         }
2098
2099         if (oom_group)
2100                 css_get(&oom_group->css);
2101 out:
2102         rcu_read_unlock();
2103
2104         return oom_group;
2105 }
2106
2107 void mem_cgroup_print_oom_group(struct mem_cgroup *memcg)
2108 {
2109         pr_info("Tasks in ");
2110         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
2111         pr_cont(" are going to be killed due to memory.oom.group set\n");
2112 }
2113
2114 /**
2115  * lock_page_memcg - lock a page->mem_cgroup binding
2116  * @page: the page
2117  *
2118  * This function protects unlocked LRU pages from being moved to
2119  * another cgroup.
2120  *
2121  * It ensures lifetime of the returned memcg. Caller is responsible
2122  * for the lifetime of the page; __unlock_page_memcg() is available
2123  * when @page might get freed inside the locked section.
2124  */
2125 struct mem_cgroup *lock_page_memcg(struct page *page)
2126 {
2127         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
2128         struct mem_cgroup *memcg;
2129         unsigned long flags;
2130
2131         /*
2132          * The RCU lock is held throughout the transaction.  The fast
2133          * path can get away without acquiring the memcg->move_lock
2134          * because page moving starts with an RCU grace period.
2135          *
2136          * The RCU lock also protects the memcg from being freed when
2137          * the page state that is going to change is the only thing
2138          * preventing the page itself from being freed. E.g. writeback
2139          * doesn't hold a page reference and relies on PG_writeback to
2140          * keep off truncation, migration and so forth.
2141          */
2142         rcu_read_lock();
2143
2144         if (mem_cgroup_disabled())
2145                 return NULL;
2146 again:
2147         memcg = head->mem_cgroup;
2148         if (unlikely(!memcg))
2149                 return NULL;
2150
2151         if (atomic_read(&memcg->moving_account) <= 0)
2152                 return memcg;
2153
2154         spin_lock_irqsave(&memcg->move_lock, flags);
2155         if (memcg != head->mem_cgroup) {
2156                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2157                 goto again;
2158         }
2159
2160         /*
2161          * When charge migration first begins, we can have locked and
2162          * unlocked page stat updates happening concurrently.  Track
2163          * the task who has the lock for unlock_page_memcg().
2164          */
2165         memcg->move_lock_task = current;
2166         memcg->move_lock_flags = flags;
2167
2168         return memcg;
2169 }
2170 EXPORT_SYMBOL(lock_page_memcg);
2171
2172 /**
2173  * __unlock_page_memcg - unlock and unpin a memcg
2174  * @memcg: the memcg
2175  *
2176  * Unlock and unpin a memcg returned by lock_page_memcg().
2177  */
2178 void __unlock_page_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
2179 {
2180         if (memcg && memcg->move_lock_task == current) {
2181                 unsigned long flags = memcg->move_lock_flags;
2182
2183                 memcg->move_lock_task = NULL;
2184                 memcg->move_lock_flags = 0;
2185
2186                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2187         }
2188
2189         rcu_read_unlock();
2190 }
2191
2192 /**
2193  * unlock_page_memcg - unlock a page->mem_cgroup binding
2194  * @page: the page
2195  */
2196 void unlock_page_memcg(struct page *page)
2197 {
2198         struct page *head = compound_head(page);
2199
2200         __unlock_page_memcg(head->mem_cgroup);
2201 }
2202 EXPORT_SYMBOL(unlock_page_memcg);
2203
2204 struct memcg_stock_pcp {
2205         struct mem_cgroup *cached; /* this never be root cgroup */
2206         unsigned int nr_pages;
2207
2208 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2209         struct obj_cgroup *cached_objcg;
2210         unsigned int nr_bytes;
2211 #endif
2212
2213         struct work_struct work;
2214         unsigned long flags;
2215 #define FLUSHING_CACHED_CHARGE  0
2216 };
2217 static DEFINE_PER_CPU(struct memcg_stock_pcp, memcg_stock);
2218 static DEFINE_MUTEX(percpu_charge_mutex);
2219
2220 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2221 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock);
2222 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2223                                      struct mem_cgroup *root_memcg);
2224
2225 #else
2226 static inline void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2227 {
2228 }
2229 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2230                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
2231 {
2232         return false;
2233 }
2234 #endif
2235
2236 /**
2237  * consume_stock: Try to consume stocked charge on this cpu.
2238  * @memcg: memcg to consume from.
2239  * @nr_pages: how many pages to charge.
2240  *
2241  * The charges will only happen if @memcg matches the current cpu's memcg
2242  * stock, and at least @nr_pages are available in that stock.  Failure to
2243  * service an allocation will refill the stock.
2244  *
2245  * returns true if successful, false otherwise.
2246  */
2247 static bool consume_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2248 {
2249         struct memcg_stock_pcp *stock;
2250         unsigned long flags;
2251         bool ret = false;
2252
2253         if (nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2254                 return ret;
2255
2256         local_irq_save(flags);
2257
2258         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2259         if (memcg == stock->cached && stock->nr_pages >= nr_pages) {
2260                 stock->nr_pages -= nr_pages;
2261                 ret = true;
2262         }
2263
2264         local_irq_restore(flags);
2265
2266         return ret;
2267 }
2268
2269 /*
2270  * Returns stocks cached in percpu and reset cached information.
2271  */
2272 static void drain_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2273 {
2274         struct mem_cgroup *old = stock->cached;
2275
2276         if (!old)
2277                 return;
2278
2279         if (stock->nr_pages) {
2280                 page_counter_uncharge(&old->memory, stock->nr_pages);
2281                 if (do_memsw_account())
2282                         page_counter_uncharge(&old->memsw, stock->nr_pages);
2283                 stock->nr_pages = 0;
2284         }
2285
2286         css_put(&old->css);
2287         stock->cached = NULL;
2288 }
2289
2290 static void drain_local_stock(struct work_struct *dummy)
2291 {
2292         struct memcg_stock_pcp *stock;
2293         unsigned long flags;
2294
2295         /*
2296          * The only protection from memory hotplug vs. drain_stock races is
2297          * that we always operate on local CPU stock here with IRQ disabled
2298          */
2299         local_irq_save(flags);
2300
2301         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2302         drain_obj_stock(stock);
2303         drain_stock(stock);
2304         clear_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags);
2305
2306         local_irq_restore(flags);
2307 }
2308
2309 /*
2310  * Cache charges(val) to local per_cpu area.
2311  * This will be consumed by consume_stock() function, later.
2312  */
2313 static void refill_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2314 {
2315         struct memcg_stock_pcp *stock;
2316         unsigned long flags;
2317
2318         local_irq_save(flags);
2319
2320         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2321         if (stock->cached != memcg) { /* reset if necessary */
2322                 drain_stock(stock);
2323                 css_get(&memcg->css);
2324                 stock->cached = memcg;
2325         }
2326         stock->nr_pages += nr_pages;
2327
2328         if (stock->nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2329                 drain_stock(stock);
2330
2331         local_irq_restore(flags);
2332 }
2333
2334 /*
2335  * Drains all per-CPU charge caches for given root_memcg resp. subtree
2336  * of the hierarchy under it.
2337  */
2338 static void drain_all_stock(struct mem_cgroup *root_memcg)
2339 {
2340         int cpu, curcpu;
2341
2342         /* If someone's already draining, avoid adding running more workers. */
2343         if (!mutex_trylock(&percpu_charge_mutex))
2344                 return;
2345         /*
2346          * Notify other cpus that system-wide "drain" is running
2347          * We do not care about races with the cpu hotplug because cpu down
2348          * as well as workers from this path always operate on the local
2349          * per-cpu data. CPU up doesn't touch memcg_stock at all.
2350          */
2351         curcpu = get_cpu();
2352         for_each_online_cpu(cpu) {
2353                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2354                 struct mem_cgroup *memcg;
2355                 bool flush = false;
2356
2357                 rcu_read_lock();
2358                 memcg = stock->cached;
2359                 if (memcg && stock->nr_pages &&
2360                     mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
2361                         flush = true;
2362                 if (obj_stock_flush_required(stock, root_memcg))
2363                         flush = true;
2364                 rcu_read_unlock();
2365
2366                 if (flush &&
2367                     !test_and_set_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags)) {
2368                         if (cpu == curcpu)
2369                                 drain_local_stock(&stock->work);
2370                         else
2371                                 schedule_work_on(cpu, &stock->work);
2372                 }
2373         }
2374         put_cpu();
2375         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2376 }
2377
2378 static int memcg_hotplug_cpu_dead(unsigned int cpu)
2379 {
2380         struct memcg_stock_pcp *stock;
2381         struct mem_cgroup *memcg, *mi;
2382
2383         stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2384         drain_stock(stock);
2385
2386         for_each_mem_cgroup(memcg) {
2387                 int i;
2388
2389                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++) {
2390                         int nid;
2391                         long x;
2392
2393                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->stat[i], 0);
2394                         if (x)
2395                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2396                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmstats[i]);
2397
2398                         if (i >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
2399                                 continue;
2400
2401                         for_each_node(nid) {
2402                                 struct mem_cgroup_per_node *pn;
2403
2404                                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
2405                                 x = this_cpu_xchg(pn->lruvec_stat_cpu->count[i], 0);
2406                                 if (x)
2407                                         do {
2408                                                 atomic_long_add(x, &pn->lruvec_stat[i]);
2409                                         } while ((pn = parent_nodeinfo(pn, nid)));
2410                         }
2411                 }
2412
2413                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++) {
2414                         long x;
2415
2416                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->events[i], 0);
2417                         if (x)
2418                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2419                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmevents[i]);
2420                 }
2421         }
2422
2423         return 0;
2424 }
2425
2426 static unsigned long reclaim_high(struct mem_cgroup *memcg,
2427                                   unsigned int nr_pages,
2428                                   gfp_t gfp_mask)
2429 {
2430         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2431
2432         do {
2433                 unsigned long pflags;
2434
2435                 if (page_counter_read(&memcg->memory) <=
2436                     READ_ONCE(memcg->memory.high))
2437                         continue;
2438
2439                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_HIGH);
2440
2441                 psi_memstall_enter(&pflags);
2442                 nr_reclaimed += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages,
2443                                                              gfp_mask, true);
2444                 psi_memstall_leave(&pflags);
2445         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2446                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2447
2448         return nr_reclaimed;
2449 }
2450
2451 static void high_work_func(struct work_struct *work)
2452 {
2453         struct mem_cgroup *memcg;
2454
2455         memcg = container_of(work, struct mem_cgroup, high_work);
2456         reclaim_high(memcg, MEMCG_CHARGE_BATCH, GFP_KERNEL);
2457 }
2458
2459 /*
2460  * Clamp the maximum sleep time per allocation batch to 2 seconds. This is
2461  * enough to still cause a significant slowdown in most cases, while still
2462  * allowing diagnostics and tracing to proceed without becoming stuck.
2463  */
2464 #define MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES (2UL*HZ)
2465
2466 /*
2467  * When calculating the delay, we use these either side of the exponentiation to
2468  * maintain precision and scale to a reasonable number of jiffies (see the table
2469  * below.
2470  *
2471  * - MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT: Extra precision bits while translating the
2472  *   overage ratio to a delay.
2473  * - MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT: The number of bits to scale down the
2474  *   proposed penalty in order to reduce to a reasonable number of jiffies, and
2475  *   to produce a reasonable delay curve.
2476  *
2477  * MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT just happens to be a number that produces a
2478  * reasonable delay curve compared to precision-adjusted overage, not
2479  * penalising heavily at first, but still making sure that growth beyond the
2480  * limit penalises misbehaviour cgroups by slowing them down exponentially. For
2481  * example, with a high of 100 megabytes:
2482  *
2483  *  +-------+------------------------+
2484  *  | usage | time to allocate in ms |
2485  *  +-------+------------------------+
2486  *  | 100M  |                      0 |
2487  *  | 101M  |                      6 |
2488  *  | 102M  |                     25 |
2489  *  | 103M  |                     57 |
2490  *  | 104M  |                    102 |
2491  *  | 105M  |                    159 |
2492  *  | 106M  |                    230 |
2493  *  | 107M  |                    313 |
2494  *  | 108M  |                    409 |
2495  *  | 109M  |                    518 |
2496  *  | 110M  |                    639 |
2497  *  | 111M  |                    774 |
2498  *  | 112M  |                    921 |
2499  *  | 113M  |                   1081 |
2500  *  | 114M  |                   1254 |
2501  *  | 115M  |                   1439 |
2502  *  | 116M  |                   1638 |
2503  *  | 117M  |                   1849 |
2504  *  | 118M  |                   2000 |
2505  *  | 119M  |                   2000 |
2506  *  | 120M  |                   2000 |
2507  *  +-------+------------------------+
2508  */
2509  #define MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT 20
2510  #define MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT 14
2511
2512 static u64 calculate_overage(unsigned long usage, unsigned long high)
2513 {
2514         u64 overage;
2515
2516         if (usage <= high)
2517                 return 0;
2518
2519         /*
2520          * Prevent division by 0 in overage calculation by acting as if
2521          * it was a threshold of 1 page
2522          */
2523         high = max(high, 1UL);
2524
2525         overage = usage - high;
2526         overage <<= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2527         return div64_u64(overage, high);
2528 }
2529
2530 static u64 mem_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2531 {
2532         u64 overage, max_overage = 0;
2533
2534         do {
2535                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->memory),
2536                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
2537                 max_overage = max(overage, max_overage);
2538         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2539                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2540
2541         return max_overage;
2542 }
2543
2544 static u64 swap_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2545 {
2546         u64 overage, max_overage = 0;
2547
2548         do {
2549                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->swap),
2550                                             READ_ONCE(memcg->swap.high));
2551                 if (overage)
2552                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_HIGH);
2553                 max_overage = max(overage, max_overage);
2554         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2555                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2556
2557         return max_overage;
2558 }
2559
2560 /*
2561  * Get the number of jiffies that we should penalise a mischievous cgroup which
2562  * is exceeding its memory.high by checking both it and its ancestors.
2563  */
2564 static unsigned long calculate_high_delay(struct mem_cgroup *memcg,
2565                                           unsigned int nr_pages,
2566                                           u64 max_overage)
2567 {
2568         unsigned long penalty_jiffies;
2569
2570         if (!max_overage)
2571                 return 0;
2572
2573         /*
2574          * We use overage compared to memory.high to calculate the number of
2575          * jiffies to sleep (penalty_jiffies). Ideally this value should be
2576          * fairly lenient on small overages, and increasingly harsh when the
2577          * memcg in question makes it clear that it has no intention of stopping
2578          * its crazy behaviour, so we exponentially increase the delay based on
2579          * overage amount.
2580          */
2581         penalty_jiffies = max_overage * max_overage * HZ;
2582         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2583         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT;
2584
2585         /*
2586          * Factor in the task's own contribution to the overage, such that four
2587          * N-sized allocations are throttled approximately the same as one
2588          * 4N-sized allocation.
2589          *
2590          * MEMCG_CHARGE_BATCH pages is nominal, so work out how much smaller or
2591          * larger the current charge patch is than that.
2592          */
2593         return penalty_jiffies * nr_pages / MEMCG_CHARGE_BATCH;
2594 }
2595
2596 /*
2597  * Scheduled by try_charge() to be executed from the userland return path
2598  * and reclaims memory over the high limit.
2599  */
2600 void mem_cgroup_handle_over_high(void)
2601 {
2602         unsigned long penalty_jiffies;
2603         unsigned long pflags;
2604         unsigned long nr_reclaimed;
2605         unsigned int nr_pages = current->memcg_nr_pages_over_high;
2606         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2607         struct mem_cgroup *memcg;
2608         bool in_retry = false;
2609
2610         if (likely(!nr_pages))
2611                 return;
2612
2613         memcg = get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
2614         current->memcg_nr_pages_over_high = 0;
2615
2616 retry_reclaim:
2617         /*
2618          * The allocating task should reclaim at least the batch size, but for
2619          * subsequent retries we only want to do what's necessary to prevent oom
2620          * or breaching resource isolation.
2621          *
2622          * This is distinct from memory.max or page allocator behaviour because
2623          * memory.high is currently batched, whereas memory.max and the page
2624          * allocator run every time an allocation is made.
2625          */
2626         nr_reclaimed = reclaim_high(memcg,
2627                                     in_retry ? SWAP_CLUSTER_MAX : nr_pages,
2628                                     GFP_KERNEL);
2629
2630         /*
2631          * memory.high is breached and reclaim is unable to keep up. Throttle
2632          * allocators proactively to slow down excessive growth.
2633          */
2634         penalty_jiffies = calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2635                                                mem_find_max_overage(memcg));
2636
2637         penalty_jiffies += calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2638                                                 swap_find_max_overage(memcg));
2639
2640         /*
2641          * Clamp the max delay per usermode return so as to still keep the
2642          * application moving forwards and also permit diagnostics, albeit
2643          * extremely slowly.
2644          */
2645         penalty_jiffies = min(penalty_jiffies, MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES);
2646
2647         /*
2648          * Don't sleep if the amount of jiffies this memcg owes us is so low
2649          * that it's not even worth doing, in an attempt to be nice to those who
2650          * go only a small amount over their memory.high value and maybe haven't
2651          * been aggressively reclaimed enough yet.
2652          */
2653         if (penalty_jiffies <= HZ / 100)
2654                 goto out;
2655
2656         /*
2657          * If reclaim is making forward progress but we're still over
2658          * memory.high, we want to encourage that rather than doing allocator
2659          * throttling.
2660          */
2661         if (nr_reclaimed || nr_retries--) {
2662                 in_retry = true;
2663                 goto retry_reclaim;
2664         }
2665
2666         /*
2667          * If we exit early, we're guaranteed to die (since
2668          * schedule_timeout_killable sets TASK_KILLABLE). This means we don't
2669          * need to account for any ill-begotten jiffies to pay them off later.
2670          */
2671         psi_memstall_enter(&pflags);
2672         schedule_timeout_killable(penalty_jiffies);
2673         psi_memstall_leave(&pflags);
2674
2675 out:
2676         css_put(&memcg->css);
2677 }
2678
2679 static int try_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2680                       unsigned int nr_pages)
2681 {
2682         unsigned int batch = max(MEMCG_CHARGE_BATCH, nr_pages);
2683         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2684         struct mem_cgroup *mem_over_limit;
2685         struct page_counter *counter;
2686         enum oom_status oom_status;
2687         unsigned long nr_reclaimed;
2688         bool may_swap = true;
2689         bool drained = false;
2690         unsigned long pflags;
2691
2692         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2693                 return 0;
2694 retry:
2695         if (consume_stock(memcg, nr_pages))
2696                 return 0;
2697
2698         if (!do_memsw_account() ||
2699             page_counter_try_charge(&memcg->memsw, batch, &counter)) {
2700                 if (page_counter_try_charge(&memcg->memory, batch, &counter))
2701                         goto done_restock;
2702                 if (do_memsw_account())
2703                         page_counter_uncharge(&memcg->memsw, batch);
2704                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memory);
2705         } else {
2706                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memsw);
2707                 may_swap = false;
2708         }
2709
2710         if (batch > nr_pages) {
2711                 batch = nr_pages;
2712                 goto retry;
2713         }
2714
2715         /*
2716          * Memcg doesn't have a dedicated reserve for atomic
2717          * allocations. But like the global atomic pool, we need to
2718          * put the burden of reclaim on regular allocation requests
2719          * and let these go through as privileged allocations.
2720          */
2721         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC)
2722                 goto force;
2723
2724         /*
2725          * Unlike in global OOM situations, memcg is not in a physical
2726          * memory shortage.  Allow dying and OOM-killed tasks to
2727          * bypass the last charges so that they can exit quickly and
2728          * free their memory.
2729          */
2730         if (unlikely(should_force_charge()))
2731                 goto force;
2732
2733         /*
2734          * Prevent unbounded recursion when reclaim operations need to
2735          * allocate memory. This might exceed the limits temporarily,
2736          * but we prefer facilitating memory reclaim and getting back
2737          * under the limit over triggering OOM kills in these cases.
2738          */
2739         if (unlikely(current->flags & PF_MEMALLOC))
2740                 goto force;
2741
2742         if (unlikely(task_in_memcg_oom(current)))
2743                 goto nomem;
2744
2745         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2746                 goto nomem;
2747
2748         memcg_memory_event(mem_over_limit, MEMCG_MAX);
2749
2750         psi_memstall_enter(&pflags);
2751         nr_reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem_over_limit, nr_pages,
2752                                                     gfp_mask, may_swap);
2753         psi_memstall_leave(&pflags);
2754
2755         if (mem_cgroup_margin(mem_over_limit) >= nr_pages)
2756                 goto retry;
2757
2758         if (!drained) {
2759                 drain_all_stock(mem_over_limit);
2760                 drained = true;
2761                 goto retry;
2762         }
2763
2764         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2765                 goto nomem;
2766         /*
2767          * Even though the limit is exceeded at this point, reclaim
2768          * may have been able to free some pages.  Retry the charge
2769          * before killing the task.
2770          *
2771          * Only for regular pages, though: huge pages are rather
2772          * unlikely to succeed so close to the limit, and we fall back
2773          * to regular pages anyway in case of failure.
2774          */
2775         if (nr_reclaimed && nr_pages <= (1 << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER))
2776                 goto retry;
2777         /*
2778          * At task move, charge accounts can be doubly counted. So, it's
2779          * better to wait until the end of task_move if something is going on.
2780          */
2781         if (mem_cgroup_wait_acct_move(mem_over_limit))
2782                 goto retry;
2783
2784         if (nr_retries--)
2785                 goto retry;
2786
2787         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
2788                 goto nomem;
2789
2790         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2791                 goto force;
2792
2793         if (fatal_signal_pending(current))
2794                 goto force;
2795
2796         /*
2797          * keep retrying as long as the memcg oom killer is able to make
2798          * a forward progress or bypass the charge if the oom killer
2799          * couldn't make any progress.
2800          */
2801         oom_status = mem_cgroup_oom(mem_over_limit, gfp_mask,
2802                        get_order(nr_pages * PAGE_SIZE));
2803         switch (oom_status) {
2804         case OOM_SUCCESS:
2805                 nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2806                 goto retry;
2807         case OOM_FAILED:
2808                 goto force;
2809         default:
2810                 goto nomem;
2811         }
2812 nomem:
2813         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2814                 return -ENOMEM;
2815 force:
2816         /*
2817          * The allocation either can't fail or will lead to more memory
2818          * being freed very soon.  Allow memory usage go over the limit
2819          * temporarily by force charging it.
2820          */
2821         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
2822         if (do_memsw_account())
2823                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
2824
2825         return 0;
2826
2827 done_restock:
2828         if (batch > nr_pages)
2829                 refill_stock(memcg, batch - nr_pages);
2830
2831         /*
2832          * If the hierarchy is above the normal consumption range, schedule
2833          * reclaim on returning to userland.  We can perform reclaim here
2834          * if __GFP_RECLAIM but let's always punt for simplicity and so that
2835          * GFP_KERNEL can consistently be used during reclaim.  @memcg is
2836          * not recorded as it most likely matches current's and won't
2837          * change in the meantime.  As high limit is checked again before
2838          * reclaim, the cost of mismatch is negligible.
2839          */
2840         do {
2841                 bool mem_high, swap_high;
2842
2843                 mem_high = page_counter_read(&memcg->memory) >
2844                         READ_ONCE(memcg->memory.high);
2845                 swap_high = page_counter_read(&memcg->swap) >
2846                         READ_ONCE(memcg->swap.high);
2847
2848                 /* Don't bother a random interrupted task */
2849                 if (in_interrupt()) {
2850                         if (mem_high) {
2851                                 schedule_work(&memcg->high_work);
2852                                 break;
2853                         }
2854                         continue;
2855                 }
2856
2857                 if (mem_high || swap_high) {
2858                         /*
2859                          * The allocating tasks in this cgroup will need to do
2860                          * reclaim or be throttled to prevent further growth
2861                          * of the memory or swap footprints.
2862                          *
2863                          * Target some best-effort fairness between the tasks,
2864                          * and distribute reclaim work and delay penalties
2865                          * based on how much each task is actually allocating.
2866                          */
2867                         current->memcg_nr_pages_over_high += batch;
2868                         set_notify_resume(current);
2869                         break;
2870                 }
2871         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
2872
2873         return 0;
2874 }
2875
2876 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) || defined(CONFIG_MMU)
2877 static void cancel_charge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2878 {
2879         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2880                 return;
2881
2882         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
2883         if (do_memsw_account())
2884                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
2885 }
2886 #endif
2887
2888 static void commit_charge(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
2889 {
2890         VM_BUG_ON_PAGE(page->mem_cgroup, page);
2891         /*
2892          * Any of the following ensures page's memcg stability:
2893          *
2894          * - the page lock
2895          * - LRU isolation
2896          * - lock_page_memcg()
2897          * - exclusive reference
2898          */
2899         page->mem_cgroup = memcg;
2900 }
2901
2902 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2903 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
2904                                  gfp_t gfp)
2905 {
2906         unsigned int objects = objs_per_slab_page(s, page);
2907         void *vec;
2908
2909         vec = kcalloc_node(objects, sizeof(struct obj_cgroup *), gfp,
2910                            page_to_nid(page));
2911         if (!vec)
2912                 return -ENOMEM;
2913
2914         if (cmpxchg(&page->obj_cgroups, NULL,
2915                     (struct obj_cgroup **) ((unsigned long)vec | 0x1UL)))
2916                 kfree(vec);
2917         else
2918                 kmemleak_not_leak(vec);
2919
2920         return 0;
2921 }
2922
2923 /*
2924  * Returns a pointer to the memory cgroup to which the kernel object is charged.
2925  *
2926  * The caller must ensure the memcg lifetime, e.g. by taking rcu_read_lock(),
2927  * cgroup_mutex, etc.
2928  */
2929 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_obj(void *p)
2930 {
2931         struct page *page;
2932
2933         if (mem_cgroup_disabled())
2934                 return NULL;
2935
2936         page = virt_to_head_page(p);
2937
2938         /*
2939          * If page->mem_cgroup is set, it's either a simple mem_cgroup pointer
2940          * or a pointer to obj_cgroup vector. In the latter case the lowest
2941          * bit of the pointer is set.
2942          * The page->mem_cgroup pointer can be asynchronously changed
2943          * from NULL to (obj_cgroup_vec | 0x1UL), but can't be changed
2944          * from a valid memcg pointer to objcg vector or back.
2945          */
2946         if (!page->mem_cgroup)
2947                 return NULL;
2948
2949         /*
2950          * Slab objects are accounted individually, not per-page.
2951          * Memcg membership data for each individual object is saved in
2952          * the page->obj_cgroups.
2953          */
2954         if (page_has_obj_cgroups(page)) {
2955                 struct obj_cgroup *objcg;
2956                 unsigned int off;
2957
2958                 off = obj_to_index(page->slab_cache, page, p);
2959                 objcg = page_obj_cgroups(page)[off];
2960                 if (objcg)
2961                         return obj_cgroup_memcg(objcg);
2962
2963                 return NULL;
2964         }
2965
2966         /* All other pages use page->mem_cgroup */
2967         return page->mem_cgroup;
2968 }
2969
2970 __always_inline struct obj_cgroup *get_obj_cgroup_from_current(void)
2971 {
2972         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
2973         struct mem_cgroup *memcg;
2974
2975         if (memcg_kmem_bypass())
2976                 return NULL;
2977
2978         rcu_read_lock();
2979         if (unlikely(active_memcg()))
2980                 memcg = active_memcg();
2981         else
2982                 memcg = mem_cgroup_from_task(current);
2983
2984         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2985                 objcg = rcu_dereference(memcg->objcg);
2986                 if (objcg && obj_cgroup_tryget(objcg))
2987                         break;
2988                 objcg = NULL;
2989         }
2990         rcu_read_unlock();
2991
2992         return objcg;
2993 }
2994
2995 static int memcg_alloc_cache_id(void)
2996 {
2997         int id, size;
2998         int err;
2999
3000         id = ida_simple_get(&memcg_cache_ida,
3001                             0, MEMCG_CACHES_MAX_SIZE, GFP_KERNEL);
3002         if (id < 0)
3003                 return id;
3004
3005         if (id < memcg_nr_cache_ids)
3006                 return id;
3007
3008         /*
3009          * There's no space for the new id in memcg_caches arrays,
3010          * so we have to grow them.
3011          */
3012         down_write(&memcg_cache_ids_sem);
3013
3014         size = 2 * (id + 1);
3015         if (size < MEMCG_CACHES_MIN_SIZE)
3016                 size = MEMCG_CACHES_MIN_SIZE;
3017         else if (size > MEMCG_CACHES_MAX_SIZE)
3018                 size = MEMCG_CACHES_MAX_SIZE;
3019
3020         err = memcg_update_all_list_lrus(size);
3021         if (!err)
3022                 memcg_nr_cache_ids = size;
3023
3024         up_write(&memcg_cache_ids_sem);
3025
3026         if (err) {
3027                 ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3028                 return err;
3029         }
3030         return id;
3031 }
3032
3033 static void memcg_free_cache_id(int id)
3034 {
3035         ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3036 }
3037
3038 /**
3039  * __memcg_kmem_charge: charge a number of kernel pages to a memcg
3040  * @memcg: memory cgroup to charge
3041  * @gfp: reclaim mode
3042  * @nr_pages: number of pages to charge
3043  *
3044  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3045  */
3046 int __memcg_kmem_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp,
3047                         unsigned int nr_pages)
3048 {
3049         struct page_counter *counter;
3050         int ret;
3051
3052         ret = try_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3053         if (ret)
3054                 return ret;
3055
3056         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) &&
3057             !page_counter_try_charge(&memcg->kmem, nr_pages, &counter)) {
3058
3059                 /*
3060                  * Enforce __GFP_NOFAIL allocation because callers are not
3061                  * prepared to see failures and likely do not have any failure
3062                  * handling code.
3063                  */
3064                 if (gfp & __GFP_NOFAIL) {
3065                         page_counter_charge(&memcg->kmem, nr_pages);
3066                         return 0;
3067                 }
3068                 cancel_charge(memcg, nr_pages);
3069                 return -ENOMEM;
3070         }
3071         return 0;
3072 }
3073
3074 /**
3075  * __memcg_kmem_uncharge: uncharge a number of kernel pages from a memcg
3076  * @memcg: memcg to uncharge
3077  * @nr_pages: number of pages to uncharge
3078  */
3079 void __memcg_kmem_uncharge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
3080 {
3081         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
3082                 page_counter_uncharge(&memcg->kmem, nr_pages);
3083
3084         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
3085         if (do_memsw_account())
3086                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
3087 }
3088
3089 /**
3090  * __memcg_kmem_charge_page: charge a kmem page to the current memory cgroup
3091  * @page: page to charge
3092  * @gfp: reclaim mode
3093  * @order: allocation order
3094  *
3095  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3096  */
3097 int __memcg_kmem_charge_page(struct page *page, gfp_t gfp, int order)
3098 {
3099         struct mem_cgroup *memcg;
3100         int ret = 0;
3101
3102         memcg = get_mem_cgroup_from_current();
3103         if (memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3104                 ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, 1 << order);
3105                 if (!ret) {
3106                         page->mem_cgroup = memcg;
3107                         __SetPageKmemcg(page);
3108                         return 0;
3109                 }
3110                 css_put(&memcg->css);
3111         }
3112         return ret;
3113 }
3114
3115 /**
3116  * __memcg_kmem_uncharge_page: uncharge a kmem page
3117  * @page: page to uncharge
3118  * @order: allocation order
3119  */
3120 void __memcg_kmem_uncharge_page(struct page *page, int order)
3121 {
3122         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
3123         unsigned int nr_pages = 1 << order;
3124
3125         if (!memcg)
3126                 return;
3127
3128         VM_BUG_ON_PAGE(mem_cgroup_is_root(memcg), page);
3129         __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
3130         page->mem_cgroup = NULL;
3131         css_put(&memcg->css);
3132
3133         /* slab pages do not have PageKmemcg flag set */
3134         if (PageKmemcg(page))
3135                 __ClearPageKmemcg(page);
3136 }
3137
3138 static bool consume_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3139 {
3140         struct memcg_stock_pcp *stock;
3141         unsigned long flags;
3142         bool ret = false;
3143
3144         local_irq_save(flags);
3145
3146         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3147         if (objcg == stock->cached_objcg && stock->nr_bytes >= nr_bytes) {
3148                 stock->nr_bytes -= nr_bytes;
3149                 ret = true;
3150         }
3151
3152         local_irq_restore(flags);
3153
3154         return ret;
3155 }
3156
3157 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
3158 {
3159         struct obj_cgroup *old = stock->cached_objcg;
3160
3161         if (!old)
3162                 return;
3163
3164         if (stock->nr_bytes) {
3165                 unsigned int nr_pages = stock->nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
3166                 unsigned int nr_bytes = stock->nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1);
3167
3168                 if (nr_pages) {
3169                         rcu_read_lock();
3170                         __memcg_kmem_uncharge(obj_cgroup_memcg(old), nr_pages);
3171                         rcu_read_unlock();
3172                 }
3173
3174                 /*
3175                  * The leftover is flushed to the centralized per-memcg value.
3176                  * On the next attempt to refill obj stock it will be moved
3177                  * to a per-cpu stock (probably, on an other CPU), see
3178                  * refill_obj_stock().
3179                  *
3180                  * How often it's flushed is a trade-off between the memory
3181                  * limit enforcement accuracy and potential CPU contention,
3182                  * so it might be changed in the future.
3183                  */
3184                 atomic_add(nr_bytes, &old->nr_charged_bytes);
3185                 stock->nr_bytes = 0;
3186         }
3187
3188         obj_cgroup_put(old);
3189         stock->cached_objcg = NULL;
3190 }
3191
3192 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
3193                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
3194 {
3195         struct mem_cgroup *memcg;
3196
3197         if (stock->cached_objcg) {
3198                 memcg = obj_cgroup_memcg(stock->cached_objcg);
3199                 if (memcg && mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
3200                         return true;
3201         }
3202
3203         return false;
3204 }
3205
3206 static void refill_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3207 {
3208         struct memcg_stock_pcp *stock;
3209         unsigned long flags;
3210
3211         local_irq_save(flags);
3212
3213         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3214         if (stock->cached_objcg != objcg) { /* reset if necessary */
3215                 drain_obj_stock(stock);
3216                 obj_cgroup_get(objcg);
3217                 stock->cached_objcg = objcg;
3218                 stock->nr_bytes = atomic_xchg(&objcg->nr_charged_bytes, 0);
3219         }
3220         stock->nr_bytes += nr_bytes;
3221
3222         if (stock->nr_bytes > PAGE_SIZE)
3223                 drain_obj_stock(stock);
3224
3225         local_irq_restore(flags);
3226 }
3227
3228 int obj_cgroup_charge(struct obj_cgroup *objcg, gfp_t gfp, size_t size)
3229 {
3230         struct mem_cgroup *memcg;
3231         unsigned int nr_pages, nr_bytes;
3232         int ret;
3233
3234         if (consume_obj_stock(objcg, size))
3235                 return 0;
3236
3237         /*
3238          * In theory, memcg->nr_charged_bytes can have enough
3239          * pre-charged bytes to satisfy the allocation. However,
3240          * flushing memcg->nr_charged_bytes requires two atomic
3241          * operations, and memcg->nr_charged_bytes can't be big,
3242          * so it's better to ignore it and try grab some new pages.
3243          * memcg->nr_charged_bytes will be flushed in
3244          * refill_obj_stock(), called from this function or
3245          * independently later.
3246          */
3247         rcu_read_lock();
3248 retry:
3249         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
3250         if (unlikely(!css_tryget(&memcg->css)))
3251                 goto retry;
3252         rcu_read_unlock();
3253
3254         nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3255         nr_bytes = size & (PAGE_SIZE - 1);
3256
3257         if (nr_bytes)
3258                 nr_pages += 1;
3259
3260         ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3261         if (!ret && nr_bytes)
3262                 refill_obj_stock(objcg, PAGE_SIZE - nr_bytes);
3263
3264         css_put(&memcg->css);
3265         return ret;
3266 }
3267
3268 void obj_cgroup_uncharge(struct obj_cgroup *objcg, size_t size)
3269 {
3270         refill_obj_stock(objcg, size);
3271 }
3272
3273 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3274
3275 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3276
3277 /*
3278  * Because tail pages are not marked as "used", set it. We're under
3279  * pgdat->lru_lock and migration entries setup in all page mappings.
3280  */
3281 void mem_cgroup_split_huge_fixup(struct page *head)
3282 {
3283         struct mem_cgroup *memcg = head->mem_cgroup;
3284         int i;
3285
3286         if (mem_cgroup_disabled())
3287                 return;
3288
3289         for (i = 1; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
3290                 css_get(&memcg->css);
3291                 head[i].mem_cgroup = memcg;
3292         }
3293 }
3294 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
3295
3296 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3297 /**
3298  * mem_cgroup_move_swap_account - move swap charge and swap_cgroup's record.
3299  * @entry: swap entry to be moved
3300  * @from:  mem_cgroup which the entry is moved from
3301  * @to:  mem_cgroup which the entry is moved to
3302  *
3303  * It succeeds only when the swap_cgroup's record for this entry is the same
3304  * as the mem_cgroup's id of @from.
3305  *
3306  * Returns 0 on success, -EINVAL on failure.
3307  *
3308  * The caller must have charged to @to, IOW, called page_counter_charge() about
3309  * both res and memsw, and called css_get().
3310  */
3311 static int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3312                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3313 {
3314         unsigned short old_id, new_id;
3315
3316         old_id = mem_cgroup_id(from);
3317         new_id = mem_cgroup_id(to);
3318
3319         if (swap_cgroup_cmpxchg(entry, old_id, new_id) == old_id) {
3320                 mod_memcg_state(from, MEMCG_SWAP, -1);
3321                 mod_memcg_state(to, MEMCG_SWAP, 1);
3322                 return 0;
3323         }
3324         return -EINVAL;
3325 }
3326 #else
3327 static inline int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3328                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3329 {
3330         return -EINVAL;
3331 }
3332 #endif
3333
3334 static DEFINE_MUTEX(memcg_max_mutex);
3335
3336 static int mem_cgroup_resize_max(struct mem_cgroup *memcg,
3337                                  unsigned long max, bool memsw)
3338 {
3339         bool enlarge = false;
3340         bool drained = false;
3341         int ret;
3342         bool limits_invariant;
3343         struct page_counter *counter = memsw ? &memcg->memsw : &memcg->memory;
3344
3345         do {
3346                 if (signal_pending(current)) {
3347                         ret = -EINTR;
3348                         break;
3349                 }
3350
3351                 mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3352                 /*
3353                  * Make sure that the new limit (memsw or memory limit) doesn't
3354                  * break our basic invariant rule memory.max <= memsw.max.
3355                  */
3356                 limits_invariant = memsw ? max >= READ_ONCE(memcg->memory.max) :
3357                                            max <= memcg->memsw.max;
3358                 if (!limits_invariant) {
3359                         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3360                         ret = -EINVAL;
3361                         break;
3362                 }
3363                 if (max > counter->max)
3364                         enlarge = true;
3365                 ret = page_counter_set_max(counter, max);
3366                 mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3367
3368                 if (!ret)
3369                         break;
3370
3371                 if (!drained) {
3372                         drain_all_stock(memcg);
3373                         drained = true;
3374                         continue;
3375                 }
3376
3377                 if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3378                                         GFP_KERNEL, !memsw)) {
3379                         ret = -EBUSY;
3380                         break;
3381                 }
3382         } while (true);
3383
3384         if (!ret && enlarge)
3385                 memcg_oom_recover(memcg);
3386
3387         return ret;
3388 }
3389
3390 unsigned long mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pg_data_t *pgdat, int order,
3391                                             gfp_t gfp_mask,
3392                                             unsigned long *total_scanned)
3393 {
3394         unsigned long nr_reclaimed = 0;
3395         struct mem_cgroup_per_node *mz, *next_mz = NULL;
3396         unsigned long reclaimed;
3397         int loop = 0;
3398         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
3399         unsigned long excess;
3400         unsigned long nr_scanned;
3401
3402         if (order > 0)
3403                 return 0;
3404
3405         mctz = soft_limit_tree_node(pgdat->node_id);
3406
3407         /*
3408          * Do not even bother to check the largest node if the root
3409          * is empty. Do it lockless to prevent lock bouncing. Races
3410          * are acceptable as soft limit is best effort anyway.
3411          */
3412         if (!mctz || RB_EMPTY_ROOT(&mctz->rb_root))
3413                 return 0;
3414
3415         /*
3416          * This loop can run a while, specially if mem_cgroup's continuously
3417          * keep exceeding their soft limit and putting the system under
3418          * pressure
3419          */
3420         do {
3421                 if (next_mz)
3422                         mz = next_mz;
3423                 else
3424                         mz = mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3425                 if (!mz)
3426                         break;
3427
3428                 nr_scanned = 0;
3429                 reclaimed = mem_cgroup_soft_reclaim(mz->memcg, pgdat,
3430                                                     gfp_mask, &nr_scanned);
3431                 nr_reclaimed += reclaimed;
3432                 *total_scanned += nr_scanned;
3433                 spin_lock_irq(&mctz->lock);
3434                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
3435
3436                 /*
3437                  * If we failed to reclaim anything from this memory cgroup
3438                  * it is time to move on to the next cgroup
3439                  */
3440                 next_mz = NULL;
3441                 if (!reclaimed)
3442                         next_mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3443
3444                 excess = soft_limit_excess(mz->memcg);
3445                 /*
3446                  * One school of thought says that we should not add
3447                  * back the node to the tree if reclaim returns 0.
3448                  * But our reclaim could return 0, simply because due
3449                  * to priority we are exposing a smaller subset of
3450                  * memory to reclaim from. Consider this as a longer
3451                  * term TODO.
3452                  */
3453                 /* If excess == 0, no tree ops */
3454                 __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
3455                 spin_unlock_irq(&mctz->lock);
3456                 css_put(&mz->memcg->css);
3457                 loop++;
3458                 /*
3459                  * Could not reclaim anything and there are no more
3460                  * mem cgroups to try or we seem to be looping without
3461                  * reclaiming anything.
3462                  */
3463                 if (!nr_reclaimed &&
3464                         (next_mz == NULL ||
3465                         loop > MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS))
3466                         break;
3467         } while (!nr_reclaimed);
3468         if (next_mz)
3469                 css_put(&next_mz->memcg->css);
3470         return nr_reclaimed;
3471 }
3472
3473 /*
3474  * Reclaims as many pages from the given memcg as possible.
3475  *
3476  * Caller is responsible for holding css reference for memcg.
3477  */
3478 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *memcg)
3479 {
3480         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
3481
3482         /* we call try-to-free pages for make this cgroup empty */
3483         lru_add_drain_all();
3484
3485         drain_all_stock(memcg);
3486
3487         /* try to free all pages in this cgroup */
3488         while (nr_retries && page_counter_read(&memcg->memory)) {
3489                 int progress;
3490
3491                 if (signal_pending(current))
3492                         return -EINTR;
3493
3494                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3495                                                         GFP_KERNEL, true);
3496                 if (!progress) {
3497                         nr_retries--;
3498                         /* maybe some writeback is necessary */
3499                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3500                 }
3501
3502         }
3503
3504         return 0;
3505 }
3506
3507 static ssize_t mem_cgroup_force_empty_write(struct kernfs_open_file *of,
3508                                             char *buf, size_t nbytes,
3509                                             loff_t off)
3510 {
3511         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3512
3513         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
3514                 return -EINVAL;
3515         return mem_cgroup_force_empty(memcg) ?: nbytes;
3516 }
3517
3518 static u64 mem_cgroup_hierarchy_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3519                                      struct cftype *cft)
3520 {
3521         return 1;
3522 }
3523
3524 static int mem_cgroup_hierarchy_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3525                                       struct cftype *cft, u64 val)
3526 {
3527         if (val == 1)
3528                 return 0;
3529
3530         pr_warn_once("Non-hierarchical mode is deprecated. "
3531                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3532                      "depend on this functionality.\n");
3533
3534         return -EINVAL;
3535 }
3536
3537 static unsigned long mem_cgroup_usage(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
3538 {
3539         unsigned long val;
3540
3541         if (mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3542                 val = memcg_page_state(memcg, NR_FILE_PAGES) +
3543                         memcg_page_state(memcg, NR_ANON_MAPPED);
3544                 if (swap)
3545                         val += memcg_page_state(memcg, MEMCG_SWAP);
3546         } else {
3547                 if (!swap)
3548                         val = page_counter_read(&memcg->memory);
3549                 else
3550                         val = page_counter_read(&memcg->memsw);
3551         }
3552         return val;
3553 }
3554
3555 enum {
3556         RES_USAGE,
3557         RES_LIMIT,
3558         RES_MAX_USAGE,
3559         RES_FAILCNT,
3560         RES_SOFT_LIMIT,
3561 };
3562
3563 static u64 mem_cgroup_read_u64(struct cgroup_subsys_state *css,
3564                                struct cftype *cft)
3565 {
3566         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3567         struct page_counter *counter;
3568
3569         switch (MEMFILE_TYPE(cft->private)) {
3570         case _MEM:
3571                 counter = &memcg->memory;
3572                 break;
3573         case _MEMSWAP:
3574                 counter = &memcg->memsw;
3575                 break;
3576         case _KMEM:
3577                 counter = &memcg->kmem;
3578                 break;
3579         case _TCP:
3580                 counter = &memcg->tcpmem;
3581                 break;
3582         default:
3583                 BUG();
3584         }
3585
3586         switch (MEMFILE_ATTR(cft->private)) {
3587         case RES_USAGE:
3588                 if (counter == &memcg->memory)
3589                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, false) * PAGE_SIZE;
3590                 if (counter == &memcg->memsw)
3591                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, true) * PAGE_SIZE;
3592                 return (u64)page_counter_read(counter) * PAGE_SIZE;
3593         case RES_LIMIT:
3594                 return (u64)counter->max * PAGE_SIZE;
3595         case RES_MAX_USAGE:
3596                 return (u64)counter->watermark * PAGE_SIZE;
3597         case RES_FAILCNT:
3598                 return counter->failcnt;
3599         case RES_SOFT_LIMIT:
3600                 return (u64)memcg->soft_limit * PAGE_SIZE;
3601         default:
3602                 BUG();
3603         }
3604 }
3605
3606 static void memcg_flush_percpu_vmstats(struct mem_cgroup *memcg)
3607 {
3608         unsigned long stat[MEMCG_NR_STAT] = {0};
3609         struct mem_cgroup *mi;
3610         int node, cpu, i;
3611
3612         for_each_online_cpu(cpu)
3613                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3614                         stat[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->stat[i], cpu);
3615
3616         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3617                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3618                         atomic_long_add(stat[i], &mi->vmstats[i]);
3619
3620         for_each_node(node) {
3621                 struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
3622                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
3623
3624                 for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3625                         stat[i] = 0;
3626
3627                 for_each_online_cpu(cpu)
3628                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3629                                 stat[i] += per_cpu(
3630                                         pn->lruvec_stat_cpu->count[i], cpu);
3631
3632                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, node))
3633                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3634                                 atomic_long_add(stat[i], &pi->lruvec_stat[i]);
3635         }
3636 }
3637
3638 static void memcg_flush_percpu_vmevents(struct mem_cgroup *memcg)
3639 {
3640         unsigned long events[NR_VM_EVENT_ITEMS];
3641         struct mem_cgroup *mi;
3642         int cpu, i;
3643
3644         for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3645                 events[i] = 0;
3646
3647         for_each_online_cpu(cpu)
3648                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3649                         events[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->events[i],
3650                                              cpu);
3651
3652         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3653                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3654                         atomic_long_add(events[i], &mi->vmevents[i]);
3655 }
3656
3657 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
3658 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3659 {
3660         struct obj_cgroup *objcg;
3661         int memcg_id;
3662
3663         if (cgroup_memory_nokmem)
3664                 return 0;
3665
3666         BUG_ON(memcg->kmemcg_id >= 0);
3667         BUG_ON(memcg->kmem_state);
3668
3669         memcg_id = memcg_alloc_cache_id();
3670         if (memcg_id < 0)
3671                 return memcg_id;
3672
3673         objcg = obj_cgroup_alloc();
3674         if (!objcg) {
3675                 memcg_free_cache_id(memcg_id);
3676                 return -ENOMEM;
3677         }
3678         objcg->memcg = memcg;
3679         rcu_assign_pointer(memcg->objcg, objcg);
3680
3681         static_branch_enable(&memcg_kmem_enabled_key);
3682
3683         memcg->kmemcg_id = memcg_id;
3684         memcg->kmem_state = KMEM_ONLINE;
3685
3686         return 0;
3687 }
3688
3689 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3690 {
3691         struct cgroup_subsys_state *css;
3692         struct mem_cgroup *parent, *child;
3693         int kmemcg_id;
3694
3695         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
3696                 return;
3697
3698         memcg->kmem_state = KMEM_ALLOCATED;
3699
3700         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
3701         if (!parent)
3702                 parent = root_mem_cgroup;
3703
3704         memcg_reparent_objcgs(memcg, parent);
3705
3706         kmemcg_id = memcg->kmemcg_id;
3707         BUG_ON(kmemcg_id < 0);
3708
3709         /*
3710          * Change kmemcg_id of this cgroup and all its descendants to the
3711          * parent's id, and then move all entries from this cgroup's list_lrus
3712          * to ones of the parent. After we have finished, all list_lrus
3713          * corresponding to this cgroup are guaranteed to remain empty. The
3714          * ordering is imposed by list_lru_node->lock taken by
3715          * memcg_drain_all_list_lrus().
3716          */
3717         rcu_read_lock(); /* can be called from css_free w/o cgroup_mutex */
3718         css_for_each_descendant_pre(css, &memcg->css) {
3719                 child = mem_cgroup_from_css(css);
3720                 BUG_ON(child->kmemcg_id != kmemcg_id);
3721                 child->kmemcg_id = parent->kmemcg_id;
3722         }
3723         rcu_read_unlock();
3724
3725         memcg_drain_all_list_lrus(kmemcg_id, parent);
3726
3727         memcg_free_cache_id(kmemcg_id);
3728 }
3729
3730 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3731 {
3732         /* css_alloc() failed, offlining didn't happen */
3733         if (unlikely(memcg->kmem_state == KMEM_ONLINE))
3734                 memcg_offline_kmem(memcg);
3735 }
3736 #else
3737 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3738 {
3739         return 0;
3740 }
3741 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3742 {
3743 }
3744 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3745 {
3746 }
3747 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3748
3749 static int memcg_update_kmem_max(struct mem_cgroup *memcg,
3750                                  unsigned long max)
3751 {
3752         int ret;
3753
3754         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3755         ret = page_counter_set_max(&memcg->kmem, max);
3756         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3757         return ret;
3758 }
3759
3760 static int memcg_update_tcp_max(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long max)
3761 {
3762         int ret;
3763
3764         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3765
3766         ret = page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, max);
3767         if (ret)
3768                 goto out;
3769
3770         if (!memcg->tcpmem_active) {
3771                 /*
3772                  * The active flag needs to be written after the static_key
3773                  * update. This is what guarantees that the socket activation
3774                  * function is the last one to run. See mem_cgroup_sk_alloc()
3775                  * for details, and note that we don't mark any socket as
3776                  * belonging to this memcg until that flag is up.
3777                  *
3778                  * We need to do this, because static_keys will span multiple
3779                  * sites, but we can't control their order. If we mark a socket
3780                  * as accounted, but the accounting functions are not patched in
3781                  * yet, we'll lose accounting.
3782                  *
3783                  * We never race with the readers in mem_cgroup_sk_alloc(),
3784                  * because when this value change, the code to process it is not
3785                  * patched in yet.
3786                  */
3787                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
3788                 memcg->tcpmem_active = true;
3789         }
3790 out:
3791         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3792         return ret;
3793 }
3794
3795 /*
3796  * The user of this function is...
3797  * RES_LIMIT.
3798  */
3799 static ssize_t mem_cgroup_write(struct kernfs_open_file *of,
3800                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
3801 {
3802         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3803         unsigned long nr_pages;
3804         int ret;
3805
3806         buf = strstrip(buf);
3807         ret = page_counter_memparse(buf, "-1", &nr_pages);
3808         if (ret)
3809                 return ret;
3810
3811         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3812         case RES_LIMIT:
3813                 if (mem_cgroup_is_root(memcg)) { /* Can't set limit on root */
3814                         ret = -EINVAL;
3815                         break;
3816                 }
3817                 switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3818                 case _MEM:
3819                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, false);
3820                         break;
3821                 case _MEMSWAP:
3822                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, true);
3823                         break;
3824                 case _KMEM:
3825                         pr_warn_once("kmem.limit_in_bytes is deprecated and will be removed. "
3826                                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3827                                      "depend on this functionality.\n");
3828                         ret = memcg_update_kmem_max(memcg, nr_pages);
3829                         break;
3830                 case _TCP:
3831                         ret = memcg_update_tcp_max(memcg, nr_pages);
3832                         break;
3833                 }
3834                 break;
3835         case RES_SOFT_LIMIT:
3836                 memcg->soft_limit = nr_pages;
3837                 ret = 0;
3838                 break;
3839         }
3840         return ret ?: nbytes;
3841 }
3842
3843 static ssize_t mem_cgroup_reset(struct kernfs_open_file *of, char *buf,
3844                                 size_t nbytes, loff_t off)
3845 {
3846         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3847         struct page_counter *counter;
3848
3849         switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3850         case _MEM:
3851                 counter = &memcg->memory;
3852                 break;
3853         case _MEMSWAP:
3854                 counter = &memcg->memsw;
3855                 break;
3856         case _KMEM:
3857                 counter = &memcg->kmem;
3858                 break;
3859         case _TCP:
3860                 counter = &memcg->tcpmem;
3861                 break;
3862         default:
3863                 BUG();
3864         }
3865
3866         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3867         case RES_MAX_USAGE:
3868                 page_counter_reset_watermark(counter);
3869                 break;
3870         case RES_FAILCNT:
3871                 counter->failcnt = 0;
3872                 break;
3873         default:
3874                 BUG();
3875         }
3876
3877         return nbytes;
3878 }
3879
3880 static u64 mem_cgroup_move_charge_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3881                                         struct cftype *cft)
3882 {
3883         return mem_cgroup_from_css(css)->move_charge_at_immigrate;
3884 }
3885
3886 #ifdef CONFIG_MMU
3887 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3888                                         struct cftype *cft, u64 val)
3889 {
3890         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3891
3892         if (val & ~MOVE_MASK)
3893                 return -EINVAL;
3894
3895         /*
3896          * No kind of locking is needed in here, because ->can_attach() will
3897          * check this value once in the beginning of the process, and then carry
3898          * on with stale data. This means that changes to this value will only
3899          * affect task migrations starting after the change.
3900          */
3901         memcg->move_charge_at_immigrate = val;
3902         return 0;
3903 }
3904 #else
3905 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3906                                         struct cftype *cft, u64 val)
3907 {
3908         return -ENOSYS;
3909 }
3910 #endif
3911
3912 #ifdef CONFIG_NUMA
3913
3914 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
3915 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
3916 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
3917
3918 static unsigned long mem_cgroup_node_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3919                                 int nid, unsigned int lru_mask, bool tree)
3920 {
3921         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
3922         unsigned long nr = 0;
3923         enum lru_list lru;
3924
3925         VM_BUG_ON((unsigned)nid >= nr_node_ids);
3926
3927         for_each_lru(lru) {
3928                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3929                         continue;
3930                 if (tree)
3931                         nr += lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3932                 else
3933                         nr += lruvec_page_state_local(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3934         }
3935         return nr;
3936 }
3937
3938 static unsigned long mem_cgroup_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3939                                              unsigned int lru_mask,
3940                                              bool tree)
3941 {
3942         unsigned long nr = 0;
3943         enum lru_list lru;
3944
3945         for_each_lru(lru) {
3946                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3947                         continue;
3948                 if (tree)
3949                         nr += memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3950                 else
3951                         nr += memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3952         }
3953         return nr;
3954 }
3955
3956 static int memcg_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
3957 {
3958         struct numa_stat {
3959                 const char *name;
3960                 unsigned int lru_mask;
3961         };
3962
3963         static const struct numa_stat stats[] = {
3964                 { "total", LRU_ALL },
3965                 { "file", LRU_ALL_FILE },
3966                 { "anon", LRU_ALL_ANON },
3967                 { "unevictable", BIT(LRU_UNEVICTABLE) },
3968         };
3969         const struct numa_stat *stat;
3970         int nid;
3971         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
3972
3973         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
3974                 seq_printf(m, "%s=%lu", stat->name,
3975                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
3976                                                    false));
3977                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3978                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
3979                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
3980                                                         stat->lru_mask, false));
3981                 seq_putc(m, '\n');
3982         }
3983
3984         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
3985
3986                 seq_printf(m, "hierarchical_%s=%lu", stat->name,
3987                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
3988                                                    true));
3989                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3990                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
3991                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
3992                                                         stat->lru_mask, true));
3993                 seq_putc(m, '\n');
3994         }
3995
3996         return 0;
3997 }
3998 #endif /* CONFIG_NUMA */
3999
4000 static const unsigned int memcg1_stats[] = {
4001         NR_FILE_PAGES,
4002         NR_ANON_MAPPED,
4003 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4004         NR_ANON_THPS,
4005 #endif
4006         NR_SHMEM,
4007         NR_FILE_MAPPED,
4008         NR_FILE_DIRTY,
4009         NR_WRITEBACK,
4010         MEMCG_SWAP,
4011 };
4012
4013 static const char *const memcg1_stat_names[] = {
4014         "cache",
4015         "rss",
4016 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4017         "rss_huge",
4018 #endif
4019         "shmem",
4020         "mapped_file",
4021         "dirty",
4022         "writeback",
4023         "swap",
4024 };
4025
4026 /* Universal VM events cgroup1 shows, original sort order */
4027 static const unsigned int memcg1_events[] = {
4028         PGPGIN,
4029         PGPGOUT,
4030         PGFAULT,
4031         PGMAJFAULT,
4032 };
4033
4034 static int memcg_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
4035 {
4036         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4037         unsigned long memory, memsw;
4038         struct mem_cgroup *mi;
4039         unsigned int i;
4040
4041         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(memcg1_stat_names) != ARRAY_SIZE(memcg1_stats));
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_local(memcg, memcg1_stats[i]);
4049 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4050                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4051                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4052 #endif
4053                 seq_printf(m, "%s %lu\n", memcg1_stat_names[i], nr * PAGE_SIZE);
4054         }
4055
4056         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4057                 seq_printf(m, "%s %lu\n", vm_event_name(memcg1_events[i]),
4058                            memcg_events_local(memcg, memcg1_events[i]));
4059
4060         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4061                 seq_printf(m, "%s %lu\n", lru_list_name(i),
4062                            memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4063                            PAGE_SIZE);
4064
4065         /* Hierarchical information */
4066         memory = memsw = PAGE_COUNTER_MAX;
4067         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi)) {
4068                 memory = min(memory, READ_ONCE(mi->memory.max));
4069                 memsw = min(memsw, READ_ONCE(mi->memsw.max));
4070         }
4071         seq_printf(m, "hierarchical_memory_limit %llu\n",
4072                    (u64)memory * PAGE_SIZE);
4073         if (do_memsw_account())
4074                 seq_printf(m, "hierarchical_memsw_limit %llu\n",
4075                            (u64)memsw * PAGE_SIZE);
4076
4077         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4078                 unsigned long nr;
4079
4080                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4081                         continue;
4082                 nr = memcg_page_state(memcg, memcg1_stats[i]);
4083 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4084                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4085                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4086 #endif
4087                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", memcg1_stat_names[i],
4088                                                 (u64)nr * PAGE_SIZE);
4089         }
4090
4091         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4092                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n",
4093                            vm_event_name(memcg1_events[i]),
4094                            (u64)memcg_events(memcg, memcg1_events[i]));
4095
4096         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4097                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", lru_list_name(i),
4098                            (u64)memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4099                            PAGE_SIZE);
4100
4101 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4102         {
4103                 pg_data_t *pgdat;
4104                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
4105                 unsigned long anon_cost = 0;
4106                 unsigned long file_cost = 0;
4107
4108                 for_each_online_pgdat(pgdat) {
4109                         mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
4110
4111                         anon_cost += mz->lruvec.anon_cost;
4112                         file_cost += mz->lruvec.file_cost;
4113                 }
4114                 seq_printf(m, "anon_cost %lu\n", anon_cost);
4115                 seq_printf(m, "file_cost %lu\n", file_cost);
4116         }
4117 #endif
4118
4119         return 0;
4120 }
4121
4122 static u64 mem_cgroup_swappiness_read(struct cgroup_subsys_state *css,
4123                                       struct cftype *cft)
4124 {
4125         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4126
4127         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
4128 }
4129
4130 static int mem_cgroup_swappiness_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4131                                        struct cftype *cft, u64 val)
4132 {
4133         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4134
4135         if (val > 100)
4136                 return -EINVAL;
4137
4138         if (css->parent)
4139                 memcg->swappiness = val;
4140         else
4141                 vm_swappiness = val;
4142
4143         return 0;
4144 }
4145
4146 static void __mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
4147 {
4148         struct mem_cgroup_threshold_ary *t;
4149         unsigned long usage;
4150         int i;
4151
4152         rcu_read_lock();
4153         if (!swap)
4154                 t = rcu_dereference(memcg->thresholds.primary);
4155         else
4156                 t = rcu_dereference(memcg->memsw_thresholds.primary);
4157
4158         if (!t)
4159                 goto unlock;
4160
4161         usage = mem_cgroup_usage(memcg, swap);
4162
4163         /*
4164          * current_threshold points to threshold just below or equal to usage.
4165          * If it's not true, a threshold was crossed after last
4166          * call of __mem_cgroup_threshold().
4167          */
4168         i = t->current_threshold;
4169
4170         /*
4171          * Iterate backward over array of thresholds starting from
4172          * current_threshold and check if a threshold is crossed.
4173          * If none of thresholds below usage is crossed, we read
4174          * only one element of the array here.
4175          */
4176         for (; i >= 0 && unlikely(t->entries[i].threshold > usage); i--)
4177                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4178
4179         /* i = current_threshold + 1 */
4180         i++;
4181
4182         /*
4183          * Iterate forward over array of thresholds starting from
4184          * current_threshold+1 and check if a threshold is crossed.
4185          * If none of thresholds above usage is crossed, we read
4186          * only one element of the array here.
4187          */
4188         for (; i < t->size && unlikely(t->entries[i].threshold <= usage); i++)
4189                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4190
4191         /* Update current_threshold */
4192         t->current_threshold = i - 1;
4193 unlock:
4194         rcu_read_unlock();
4195 }
4196
4197 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg)
4198 {
4199         while (memcg) {
4200                 __mem_cgroup_threshold(memcg, false);
4201                 if (do_memsw_account())
4202                         __mem_cgroup_threshold(memcg, true);
4203
4204                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
4205         }
4206 }
4207
4208 static int compare_thresholds(const void *a, const void *b)
4209 {
4210         const struct mem_cgroup_threshold *_a = a;
4211         const struct mem_cgroup_threshold *_b = b;
4212
4213         if (_a->threshold > _b->threshold)
4214                 return 1;
4215
4216         if (_a->threshold < _b->threshold)
4217                 return -1;
4218
4219         return 0;
4220 }
4221
4222 static int mem_cgroup_oom_notify_cb(struct mem_cgroup *memcg)
4223 {
4224         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev;
4225
4226         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4227
4228         list_for_each_entry(ev, &memcg->oom_notify, list)
4229                 eventfd_signal(ev->eventfd, 1);
4230
4231         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4232         return 0;
4233 }
4234
4235 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg)
4236 {
4237         struct mem_cgroup *iter;
4238
4239         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
4240                 mem_cgroup_oom_notify_cb(iter);
4241 }
4242
4243 static int __mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4244         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args, enum res_type type)
4245 {
4246         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4247         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4248         unsigned long threshold;
4249         unsigned long usage;
4250         int i, size, ret;
4251
4252         ret = page_counter_memparse(args, "-1", &threshold);
4253         if (ret)
4254                 return ret;
4255
4256         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4257
4258         if (type == _MEM) {
4259                 thresholds = &memcg->thresholds;
4260                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4261         } else if (type == _MEMSWAP) {
4262                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4263                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4264         } else
4265                 BUG();
4266
4267         /* Check if a threshold crossed before adding a new one */
4268         if (thresholds->primary)
4269                 __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4270
4271         size = thresholds->primary ? thresholds->primary->size + 1 : 1;
4272
4273         /* Allocate memory for new array of thresholds */
4274         new = kmalloc(struct_size(new, entries, size), GFP_KERNEL);
4275         if (!new) {
4276                 ret = -ENOMEM;
4277                 goto unlock;
4278         }
4279         new->size = size;
4280
4281         /* Copy thresholds (if any) to new array */
4282         if (thresholds->primary)
4283                 memcpy(new->entries, thresholds->primary->entries,
4284                        flex_array_size(new, entries, size - 1));
4285
4286         /* Add new threshold */
4287         new->entries[size - 1].eventfd = eventfd;
4288         new->entries[size - 1].threshold = threshold;
4289
4290         /* Sort thresholds. Registering of new threshold isn't time-critical */
4291         sort(new->entries, size, sizeof(*new->entries),
4292                         compare_thresholds, NULL);
4293
4294         /* Find current threshold */
4295         new->current_threshold = -1;
4296         for (i = 0; i < size; i++) {
4297                 if (new->entries[i].threshold <= usage) {
4298                         /*
4299                          * new->current_threshold will not be used until
4300                          * rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4301                          * it here.
4302                          */
4303                         ++new->current_threshold;
4304                 } else
4305                         break;
4306         }
4307
4308         /* Free old spare buffer and save old primary buffer as spare */
4309         kfree(thresholds->spare);
4310         thresholds->spare = thresholds->primary;
4311
4312         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4313
4314         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4315         synchronize_rcu();
4316
4317 unlock:
4318         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4319
4320         return ret;
4321 }
4322
4323 static int mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4324         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4325 {
4326         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEM);
4327 }
4328
4329 static int memsw_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4330         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4331 {
4332         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEMSWAP);
4333 }
4334
4335 static void __mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4336         struct eventfd_ctx *eventfd, enum res_type type)
4337 {
4338         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4339         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4340         unsigned long usage;
4341         int i, j, size, entries;
4342
4343         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4344
4345         if (type == _MEM) {
4346                 thresholds = &memcg->thresholds;
4347                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4348         } else if (type == _MEMSWAP) {
4349                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4350                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4351         } else
4352                 BUG();
4353
4354         if (!thresholds->primary)
4355                 goto unlock;
4356
4357         /* Check if a threshold crossed before removing */
4358         __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4359
4360         /* Calculate new number of threshold */
4361         size = entries = 0;
4362         for (i = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4363                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd != eventfd)
4364                         size++;
4365                 else
4366                         entries++;
4367         }
4368
4369         new = thresholds->spare;
4370
4371         /* If no items related to eventfd have been cleared, nothing to do */
4372         if (!entries)
4373                 goto unlock;
4374
4375         /* Set thresholds array to NULL if we don't have thresholds */
4376         if (!size) {
4377                 kfree(new);
4378                 new = NULL;
4379                 goto swap_buffers;
4380         }
4381
4382         new->size = size;
4383
4384         /* Copy thresholds and find current threshold */
4385         new->current_threshold = -1;
4386         for (i = 0, j = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4387                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd == eventfd)
4388                         continue;
4389
4390                 new->entries[j] = thresholds->primary->entries[i];
4391                 if (new->entries[j].threshold <= usage) {
4392                         /*
4393                          * new->current_threshold will not be used
4394                          * until rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4395                          * it here.
4396                          */
4397                         ++new->current_threshold;
4398                 }
4399                 j++;
4400         }
4401
4402 swap_buffers:
4403         /* Swap primary and spare array */
4404         thresholds->spare = thresholds->primary;
4405
4406         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4407
4408         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4409         synchronize_rcu();
4410
4411         /* If all events are unregistered, free the spare array */
4412         if (!new) {
4413                 kfree(thresholds->spare);
4414                 thresholds->spare = NULL;
4415         }
4416 unlock:
4417         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4418 }
4419
4420 static void mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4421         struct eventfd_ctx *eventfd)
4422 {
4423         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEM);
4424 }
4425
4426 static void memsw_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4427         struct eventfd_ctx *eventfd)
4428 {
4429         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEMSWAP);
4430 }
4431
4432 static int mem_cgroup_oom_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4433         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4434 {
4435         struct mem_cgroup_eventfd_list *event;
4436
4437         event = kmalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4438         if (!event)
4439                 return -ENOMEM;
4440
4441         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4442
4443         event->eventfd = eventfd;
4444         list_add(&event->list, &memcg->oom_notify);
4445
4446         /* already in OOM ? */
4447         if (memcg->under_oom)
4448                 eventfd_signal(eventfd, 1);
4449         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4450
4451         return 0;
4452 }
4453
4454 static void mem_cgroup_oom_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4455         struct eventfd_ctx *eventfd)
4456 {
4457         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev, *tmp;
4458
4459         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4460
4461         list_for_each_entry_safe(ev, tmp, &memcg->oom_notify, list) {
4462                 if (ev->eventfd == eventfd) {
4463                         list_del(&ev->list);
4464                         kfree(ev);
4465                 }
4466         }
4467
4468         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4469 }
4470
4471 static int mem_cgroup_oom_control_read(struct seq_file *sf, void *v)
4472 {
4473         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(sf);
4474
4475         seq_printf(sf, "oom_kill_disable %d\n", memcg->oom_kill_disable);
4476         seq_printf(sf, "under_oom %d\n", (bool)memcg->under_oom);
4477         seq_printf(sf, "oom_kill %lu\n",
4478                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_OOM_KILL]));
4479         return 0;
4480 }
4481
4482 static int mem_cgroup_oom_control_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4483         struct cftype *cft, u64 val)
4484 {
4485         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4486
4487         /* cannot set to root cgroup and only 0 and 1 are allowed */
4488         if (!css->parent || !((val == 0) || (val == 1)))
4489                 return -EINVAL;
4490
4491         memcg->oom_kill_disable = val;
4492         if (!val)
4493                 memcg_oom_recover(memcg);
4494
4495         return 0;
4496 }
4497
4498 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
4499
4500 #include <trace/events/writeback.h>
4501
4502 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4503 {
4504         return wb_domain_init(&memcg->cgwb_domain, gfp);
4505 }
4506
4507 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4508 {
4509         wb_domain_exit(&memcg->cgwb_domain);
4510 }
4511
4512 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4513 {
4514         wb_domain_size_changed(&memcg->cgwb_domain);
4515 }
4516
4517 struct wb_domain *mem_cgroup_wb_domain(struct bdi_writeback *wb)
4518 {
4519         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4520
4521         if (!memcg->css.parent)
4522                 return NULL;
4523
4524         return &memcg->cgwb_domain;
4525 }
4526
4527 /*
4528  * idx can be of type enum memcg_stat_item or node_stat_item.
4529  * Keep in sync with memcg_exact_page().
4530  */
4531 static unsigned long memcg_exact_page_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx)
4532 {
4533         long x = atomic_long_read(&memcg->vmstats[idx]);
4534         int cpu;
4535
4536         for_each_online_cpu(cpu)
4537                 x += per_cpu_ptr(memcg->vmstats_percpu, cpu)->stat[idx];
4538         if (x < 0)
4539                 x = 0;
4540         return x;
4541 }
4542
4543 /**
4544  * mem_cgroup_wb_stats - retrieve writeback related stats from its memcg
4545  * @wb: bdi_writeback in question
4546  * @pfilepages: out parameter for number of file pages
4547  * @pheadroom: out parameter for number of allocatable pages according to memcg
4548  * @pdirty: out parameter for number of dirty pages
4549  * @pwriteback: out parameter for number of pages under writeback
4550  *
4551  * Determine the numbers of file, headroom, dirty, and writeback pages in
4552  * @wb's memcg.  File, dirty and writeback are self-explanatory.  Headroom
4553  * is a bit more involved.
4554  *
4555  * A memcg's headroom is "min(max, high) - used".  In the hierarchy, the
4556  * headroom is calculated as the lowest headroom of itself and the
4557  * ancestors.  Note that this doesn't consider the actual amount of
4558  * available memory in the system.  The caller should further cap
4559  * *@pheadroom accordingly.
4560  */
4561 void mem_cgroup_wb_stats(struct bdi_writeback *wb, unsigned long *pfilepages,
4562                          unsigned long *pheadroom, unsigned long *pdirty,
4563                          unsigned long *pwriteback)
4564 {
4565         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4566         struct mem_cgroup *parent;
4567
4568         *pdirty = memcg_exact_page_state(memcg, NR_FILE_DIRTY);
4569
4570         *pwriteback = memcg_exact_page_state(memcg, NR_WRITEBACK);
4571         *pfilepages = memcg_exact_page_state(memcg, NR_INACTIVE_FILE) +
4572                         memcg_exact_page_state(memcg, NR_ACTIVE_FILE);
4573         *pheadroom = PAGE_COUNTER_MAX;
4574
4575         while ((parent = parent_mem_cgroup(memcg))) {
4576                 unsigned long ceiling = min(READ_ONCE(memcg->memory.max),
4577                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
4578                 unsigned long used = page_counter_read(&memcg->memory);
4579
4580                 *pheadroom = min(*pheadroom, ceiling - min(ceiling, used));
4581                 memcg = parent;
4582         }
4583 }
4584
4585 /*
4586  * Foreign dirty flushing
4587  *
4588  * There's an inherent mismatch between memcg and writeback.  The former
4589  * trackes ownership per-page while the latter per-inode.  This was a
4590  * deliberate design decision because honoring per-page ownership in the
4591  * writeback path is complicated, may lead to higher CPU and IO overheads
4592  * and deemed unnecessary given that write-sharing an inode across
4593  * different cgroups isn't a common use-case.
4594  *
4595  * Combined with inode majority-writer ownership switching, this works well
4596  * enough in most cases but there are some pathological cases.  For
4597  * example, let's say there are two cgroups A and B which keep writing to
4598  * different but confined parts of the same inode.  B owns the inode and
4599  * A's memory is limited far below B's.  A's dirty ratio can rise enough to
4600  * trigger balance_dirty_pages() sleeps but B's can be low enough to avoid
4601  * triggering background writeback.  A will be slowed down without a way to
4602  * make writeback of the dirty pages happen.
4603  *
4604  * Conditions like the above can lead to a cgroup getting repatedly and
4605  * severely throttled after making some progress after each
4606  * dirty_expire_interval while the underyling IO device is almost
4607  * completely idle.
4608  *
4609  * Solving this problem completely requires matching the ownership tracking
4610  * granularities between memcg and writeback in either direction.  However,
4611  * the more egregious behaviors can be avoided by simply remembering the
4612  * most recent foreign dirtying events and initiating remote flushes on
4613  * them when local writeback isn't enough to keep the memory clean enough.
4614  *
4615  * The following two functions implement such mechanism.  When a foreign
4616  * page - a page whose memcg and writeback ownerships don't match - is
4617  * dirtied, mem_cgroup_track_foreign_dirty() records the inode owning
4618  * bdi_writeback on the page owning memcg.  When balance_dirty_pages()
4619  * decides that the memcg needs to sleep due to high dirty ratio, it calls
4620  * mem_cgroup_flush_foreign() which queues writeback on the recorded
4621  * foreign bdi_writebacks which haven't expired.  Both the numbers of
4622  * recorded bdi_writebacks and concurrent in-flight foreign writebacks are
4623  * limited to MEMCG_CGWB_FRN_CNT.
4624  *
4625  * The mechanism only remembers IDs and doesn't hold any object references.
4626  * As being wrong occasionally doesn't matter, updates and accesses to the
4627  * records are lockless and racy.
4628  */
4629 void mem_cgroup_track_foreign_dirty_slowpath(struct page *page,
4630                                              struct bdi_writeback *wb)
4631 {
4632         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
4633         struct memcg_cgwb_frn *frn;
4634         u64 now = get_jiffies_64();
4635         u64 oldest_at = now;
4636         int oldest = -1;
4637         int i;
4638
4639         trace_track_foreign_dirty(page, wb);
4640
4641         /*
4642          * Pick the slot to use.  If there is already a slot for @wb, keep
4643          * using it.  If not replace the oldest one which isn't being
4644          * written out.
4645          */
4646         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4647                 frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4648                 if (frn->bdi_id == wb->bdi->id &&
4649                     frn->memcg_id == wb->memcg_css->id)
4650                         break;
4651                 if (time_before64(frn->at, oldest_at) &&
4652                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4653                         oldest = i;
4654                         oldest_at = frn->at;
4655                 }
4656         }
4657
4658         if (i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT) {
4659                 /*
4660                  * Re-using an existing one.  Update timestamp lazily to
4661                  * avoid making the cacheline hot.  We want them to be
4662                  * reasonably up-to-date and significantly shorter than
4663                  * dirty_expire_interval as that's what expires the record.
4664                  * Use the shorter of 1s and dirty_expire_interval / 8.
4665                  */
4666                 unsigned long update_intv =
4667                         min_t(unsigned long, HZ,
4668                               msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10) / 8);
4669
4670                 if (time_before64(frn->at, now - update_intv))
4671                         frn->at = now;
4672         } else if (oldest >= 0) {
4673                 /* replace the oldest free one */
4674                 frn = &memcg->cgwb_frn[oldest];
4675                 frn->bdi_id = wb->bdi->id;
4676                 frn->memcg_id = wb->memcg_css->id;
4677                 frn->at = now;
4678         }
4679 }
4680
4681 /* issue foreign writeback flushes for recorded foreign dirtying events */
4682 void mem_cgroup_flush_foreign(struct bdi_writeback *wb)
4683 {
4684         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4685         unsigned long intv = msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10);
4686         u64 now = jiffies_64;
4687         int i;
4688
4689         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4690                 struct memcg_cgwb_frn *frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4691
4692                 /*
4693                  * If the record is older than dirty_expire_interval,
4694                  * writeback on it has already started.  No need to kick it
4695                  * off again.  Also, don't start a new one if there's
4696                  * already one in flight.
4697                  */
4698                 if (time_after64(frn->at, now - intv) &&
4699                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4700                         frn->at = 0;
4701                         trace_flush_foreign(wb, frn->bdi_id, frn->memcg_id);
4702                         cgroup_writeback_by_id(frn->bdi_id, frn->memcg_id, 0,
4703                                                WB_REASON_FOREIGN_FLUSH,
4704                                                &frn->done);
4705                 }
4706         }
4707 }
4708
4709 #else   /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4710
4711 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4712 {
4713         return 0;
4714 }
4715
4716 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4717 {
4718 }
4719
4720 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4721 {
4722 }
4723
4724 #endif  /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4725
4726 /*
4727  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4728  *
4729  * "cgroup.event_control" implementation.
4730  *
4731  * This is way over-engineered.  It tries to support fully configurable
4732  * events for each user.  Such level of flexibility is completely
4733  * unnecessary especially in the light of the planned unified hierarchy.
4734  *
4735  * Please deprecate this and replace with something simpler if at all
4736  * possible.
4737  */
4738
4739 /*
4740  * Unregister event and free resources.
4741  *
4742  * Gets called from workqueue.
4743  */
4744 static void memcg_event_remove(struct work_struct *work)
4745 {
4746         struct mem_cgroup_event *event =
4747                 container_of(work, struct mem_cgroup_event, remove);
4748         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4749
4750         remove_wait_queue(event->wqh, &event->wait);
4751
4752         event->unregister_event(memcg, event->eventfd);
4753
4754         /* Notify userspace the event is going away. */
4755         eventfd_signal(event->eventfd, 1);
4756
4757         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4758         kfree(event);
4759         css_put(&memcg->css);
4760 }
4761
4762 /*
4763  * Gets called on EPOLLHUP on eventfd when user closes it.
4764  *
4765  * Called with wqh->lock held and interrupts disabled.
4766  */
4767 static int memcg_event_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
4768                             int sync, void *key)
4769 {
4770         struct mem_cgroup_event *event =
4771                 container_of(wait, struct mem_cgroup_event, wait);
4772         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4773         __poll_t flags = key_to_poll(key);
4774
4775         if (flags & EPOLLHUP) {
4776                 /*
4777                  * If the event has been detached at cgroup removal, we
4778                  * can simply return knowing the other side will cleanup
4779                  * for us.
4780                  *
4781                  * We can't race against event freeing since the other
4782                  * side will require wqh->lock via remove_wait_queue(),
4783                  * which we hold.
4784                  */
4785                 spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4786                 if (!list_empty(&event->list)) {
4787                         list_del_init(&event->list);
4788                         /*
4789                          * We are in atomic context, but cgroup_event_remove()
4790                          * may sleep, so we have to call it in workqueue.
4791                          */
4792                         schedule_work(&event->remove);
4793                 }
4794                 spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4795         }
4796
4797         return 0;
4798 }
4799
4800 static void memcg_event_ptable_queue_proc(struct file *file,
4801                 wait_queue_head_t *wqh, poll_table *pt)
4802 {
4803         struct mem_cgroup_event *event =
4804                 container_of(pt, struct mem_cgroup_event, pt);
4805
4806         event->wqh = wqh;
4807         add_wait_queue(wqh, &event->wait);
4808 }
4809
4810 /*
4811  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4812  *
4813  * Parse input and register new cgroup event handler.
4814  *
4815  * Input must be in format '<event_fd> <control_fd> <args>'.
4816  * Interpretation of args is defined by control file implementation.
4817  */
4818 static ssize_t memcg_write_event_control(struct kernfs_open_file *of,
4819                                          char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
4820 {
4821         struct cgroup_subsys_state *css = of_css(of);
4822         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4823         struct mem_cgroup_event *event;
4824         struct cgroup_subsys_state *cfile_css;
4825         unsigned int efd, cfd;
4826         struct fd efile;
4827         struct fd cfile;
4828         const char *name;
4829         char *endp;
4830         int ret;
4831
4832         buf = strstrip(buf);
4833
4834         efd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4835         if (*endp != ' ')
4836                 return -EINVAL;
4837         buf = endp + 1;
4838
4839         cfd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4840         if ((*endp != ' ') && (*endp != '\0'))
4841                 return -EINVAL;
4842         buf = endp + 1;
4843
4844         event = kzalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4845         if (!event)
4846                 return -ENOMEM;
4847
4848         event->memcg = memcg;
4849         INIT_LIST_HEAD(&event->list);
4850         init_poll_funcptr(&event->pt, memcg_event_ptable_queue_proc);
4851         init_waitqueue_func_entry(&event->wait, memcg_event_wake);
4852         INIT_WORK(&event->remove, memcg_event_remove);
4853
4854         efile = fdget(efd);
4855         if (!efile.file) {
4856                 ret = -EBADF;
4857                 goto out_kfree;
4858         }
4859
4860         event->eventfd = eventfd_ctx_fileget(efile.file);
4861         if (IS_ERR(event->eventfd)) {
4862                 ret = PTR_ERR(event->eventfd);
4863                 goto out_put_efile;
4864         }
4865
4866         cfile = fdget(cfd);
4867         if (!cfile.file) {
4868                 ret = -EBADF;
4869                 goto out_put_eventfd;
4870         }
4871
4872         /* the process need read permission on control file */
4873         /* AV: shouldn't we check that it's been opened for read instead? */
4874         ret = inode_permission(file_inode(cfile.file), MAY_READ);
4875         if (ret < 0)
4876                 goto out_put_cfile;
4877
4878         /*
4879          * Determine the event callbacks and set them in @event.  This used
4880          * to be done via struct cftype but cgroup core no longer knows
4881          * about these events.  The following is crude but the whole thing
4882          * is for compatibility anyway.
4883          *
4884          * DO NOT ADD NEW FILES.
4885          */
4886         name = cfile.file->f_path.dentry->d_name.name;
4887
4888         if (!strcmp(name, "memory.usage_in_bytes")) {
4889                 event->register_event = mem_cgroup_usage_register_event;
4890                 event->unregister_event = mem_cgroup_usage_unregister_event;
4891         } else if (!strcmp(name, "memory.oom_control")) {
4892                 event->register_event = mem_cgroup_oom_register_event;
4893                 event->unregister_event = mem_cgroup_oom_unregister_event;
4894         } else if (!strcmp(name, "memory.pressure_level")) {
4895                 event->register_event = vmpressure_register_event;
4896                 event->unregister_event = vmpressure_unregister_event;
4897         } else if (!strcmp(name, "memory.memsw.usage_in_bytes")) {
4898                 event->register_event = memsw_cgroup_usage_register_event;
4899                 event->unregister_event = memsw_cgroup_usage_unregister_event;
4900         } else {
4901                 ret = -EINVAL;
4902                 goto out_put_cfile;
4903         }
4904
4905         /*
4906          * Verify @cfile should belong to @css.  Also, remaining events are
4907          * automatically removed on cgroup destruction but the removal is
4908          * asynchronous, so take an extra ref on @css.
4909          */
4910         cfile_css = css_tryget_online_from_dir(cfile.file->f_path.dentry->d_parent,
4911                                                &memory_cgrp_subsys);
4912         ret = -EINVAL;
4913         if (IS_ERR(cfile_css))
4914                 goto out_put_cfile;
4915         if (cfile_css != css) {
4916                 css_put(cfile_css);
4917                 goto out_put_cfile;
4918         }
4919
4920         ret = event->register_event(memcg, event->eventfd, buf);
4921         if (ret)
4922                 goto out_put_css;
4923
4924         vfs_poll(efile.file, &event->pt);
4925
4926         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4927         list_add(&event->list, &memcg->event_list);
4928         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4929
4930         fdput(cfile);
4931         fdput(efile);
4932
4933         return nbytes;
4934
4935 out_put_css:
4936         css_put(css);
4937 out_put_cfile:
4938         fdput(cfile);
4939 out_put_eventfd:
4940         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4941 out_put_efile:
4942         fdput(efile);
4943 out_kfree:
4944         kfree(event);
4945
4946         return ret;
4947 }
4948
4949 static struct cftype mem_cgroup_legacy_files[] = {
4950         {
4951                 .name = "usage_in_bytes",
4952                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_USAGE),
4953                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4954         },
4955         {
4956                 .name = "max_usage_in_bytes",
4957                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_MAX_USAGE),
4958                 .write = mem_cgroup_reset,
4959                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4960         },
4961         {
4962                 .name = "limit_in_bytes",
4963                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_LIMIT),
4964                 .write = mem_cgroup_write,
4965                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4966         },
4967         {
4968                 .name = "soft_limit_in_bytes",
4969                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_SOFT_LIMIT),
4970                 .write = mem_cgroup_write,
4971                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4972         },
4973         {
4974                 .name = "failcnt",
4975                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_FAILCNT),
4976                 .write = mem_cgroup_reset,
4977                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4978         },
4979         {
4980                 .name = "stat",
4981                 .seq_show = memcg_stat_show,
4982         },
4983         {
4984                 .name = "force_empty",
4985                 .write = mem_cgroup_force_empty_write,
4986         },
4987         {
4988                 .name = "use_hierarchy",
4989                 .write_u64 = mem_cgroup_hierarchy_write,
4990                 .read_u64 = mem_cgroup_hierarchy_read,
4991         },
4992         {
4993                 .name = "cgroup.event_control",         /* XXX: for compat */
4994                 .write = memcg_write_event_control,
4995                 .flags = CFTYPE_NO_PREFIX | CFTYPE_WORLD_WRITABLE,
4996         },
4997         {
4998                 .name = "swappiness",
4999                 .read_u64 = mem_cgroup_swappiness_read,
5000                 .write_u64 = mem_cgroup_swappiness_write,
5001         },
5002         {
5003                 .name = "move_charge_at_immigrate",
5004                 .read_u64 = mem_cgroup_move_charge_read,
5005                 .write_u64 = mem_cgroup_move_charge_write,
5006         },
5007         {
5008                 .name = "oom_control",
5009                 .seq_show = mem_cgroup_oom_control_read,
5010                 .write_u64 = mem_cgroup_oom_control_write,
5011                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_OOM_TYPE, OOM_CONTROL),
5012         },
5013         {
5014                 .name = "pressure_level",
5015         },
5016 #ifdef CONFIG_NUMA
5017         {
5018                 .name = "numa_stat",
5019                 .seq_show = memcg_numa_stat_show,
5020         },
5021 #endif
5022         {
5023                 .name = "kmem.limit_in_bytes",
5024                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_LIMIT),
5025                 .write = mem_cgroup_write,
5026                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5027         },
5028         {
5029                 .name = "kmem.usage_in_bytes",
5030                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_USAGE),
5031                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5032         },
5033         {
5034                 .name = "kmem.failcnt",
5035                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_FAILCNT),
5036                 .write = mem_cgroup_reset,
5037                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5038         },
5039         {
5040                 .name = "kmem.max_usage_in_bytes",
5041                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_MAX_USAGE),
5042                 .write = mem_cgroup_reset,
5043                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5044         },
5045 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) && \
5046         (defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG))
5047         {
5048                 .name = "kmem.slabinfo",
5049                 .seq_show = memcg_slab_show,
5050         },
5051 #endif
5052         {
5053                 .name = "kmem.tcp.limit_in_bytes",
5054                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_LIMIT),
5055                 .write = mem_cgroup_write,
5056                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5057         },
5058         {
5059                 .name = "kmem.tcp.usage_in_bytes",
5060                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_USAGE),
5061                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5062         },
5063         {
5064                 .name = "kmem.tcp.failcnt",
5065                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_FAILCNT),
5066                 .write = mem_cgroup_reset,
5067                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5068         },
5069         {
5070                 .name = "kmem.tcp.max_usage_in_bytes",
5071                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_MAX_USAGE),
5072                 .write = mem_cgroup_reset,
5073                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5074         },
5075         { },    /* terminate */
5076 };
5077
5078 /*
5079  * Private memory cgroup IDR
5080  *
5081  * Swap-out records and page cache shadow entries need to store memcg
5082  * references in constrained space, so we maintain an ID space that is
5083  * limited to 16 bit (MEM_CGROUP_ID_MAX), limiting the total number of
5084  * memory-controlled cgroups to 64k.
5085  *
5086  * However, there usually are many references to the offline CSS after
5087  * the cgroup has been destroyed, such as page cache or reclaimable
5088  * slab objects, that don't need to hang on to the ID. We want to keep
5089  * those dead CSS from occupying IDs, or we might quickly exhaust the
5090  * relatively small ID space and prevent the creation of new cgroups
5091  * even when there are much fewer than 64k cgroups - possibly none.
5092  *
5093  * Maintain a private 16-bit ID space for memcg, and allow the ID to
5094  * be freed and recycled when it's no longer needed, which is usually
5095  * when the CSS is offlined.
5096  *
5097  * The only exception to that are records of swapped out tmpfs/shmem
5098  * pages that need to be attributed to live ancestors on swapin. But
5099  * those references are manageable from userspace.
5100  */
5101
5102 static DEFINE_IDR(mem_cgroup_idr);
5103
5104 static void mem_cgroup_id_remove(struct mem_cgroup *memcg)
5105 {
5106         if (memcg->id.id > 0) {
5107                 idr_remove(&mem_cgroup_idr, memcg->id.id);
5108                 memcg->id.id = 0;
5109         }
5110 }
5111
5112 static void __maybe_unused mem_cgroup_id_get_many(struct mem_cgroup *memcg,
5113                                                   unsigned int n)
5114 {
5115         refcount_add(n, &memcg->id.ref);
5116 }
5117
5118 static void mem_cgroup_id_put_many(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int n)
5119 {
5120         if (refcount_sub_and_test(n, &memcg->id.ref)) {
5121                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5122
5123                 /* Memcg ID pins CSS */
5124                 css_put(&memcg->css);
5125         }
5126 }
5127
5128 static inline void mem_cgroup_id_put(struct mem_cgroup *memcg)
5129 {
5130         mem_cgroup_id_put_many(memcg, 1);
5131 }
5132
5133 /**
5134  * mem_cgroup_from_id - look up a memcg from a memcg id
5135  * @id: the memcg id to look up
5136  *
5137  * Caller must hold rcu_read_lock().
5138  */
5139 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_id(unsigned short id)
5140 {
5141         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
5142         return idr_find(&mem_cgroup_idr, id);
5143 }
5144
5145 static int alloc_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5146 {
5147         struct mem_cgroup_per_node *pn;
5148         int tmp = node;
5149         /*
5150          * This routine is called against possible nodes.
5151          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
5152          *
5153          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
5154          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
5155          *       function.
5156          */
5157         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
5158                 tmp = -1;
5159         pn = kzalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
5160         if (!pn)
5161                 return 1;
5162
5163         pn->lruvec_stat_local = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5164                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5165         if (!pn->lruvec_stat_local) {
5166                 kfree(pn);
5167                 return 1;
5168         }
5169
5170         pn->lruvec_stat_cpu = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5171                                                GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5172         if (!pn->lruvec_stat_cpu) {
5173                 free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5174                 kfree(pn);
5175                 return 1;
5176         }
5177
5178         lruvec_init(&pn->lruvec);
5179         pn->usage_in_excess = 0;
5180         pn->on_tree = false;
5181         pn->memcg = memcg;
5182
5183         memcg->nodeinfo[node] = pn;
5184         return 0;
5185 }
5186
5187 static void free_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5188 {
5189         struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
5190
5191         if (!pn)
5192                 return;
5193
5194         free_percpu(pn->lruvec_stat_cpu);
5195         free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5196         kfree(pn);
5197 }
5198
5199 static void __mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5200 {
5201         int node;
5202
5203         for_each_node(node)
5204                 free_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node);
5205         free_percpu(memcg->vmstats_percpu);
5206         free_percpu(memcg->vmstats_local);
5207         kfree(memcg);
5208 }
5209
5210 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5211 {
5212         memcg_wb_domain_exit(memcg);
5213         /*
5214          * Flush percpu vmstats and vmevents to guarantee the value correctness
5215          * on parent's and all ancestor levels.
5216          */
5217         memcg_flush_percpu_vmstats(memcg);
5218         memcg_flush_percpu_vmevents(memcg);
5219         __mem_cgroup_free(memcg);
5220 }
5221
5222 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
5223 {
5224         struct mem_cgroup *memcg;
5225         unsigned int size;
5226         int node;
5227         int __maybe_unused i;
5228         long error = -ENOMEM;
5229
5230         size = sizeof(struct mem_cgroup);
5231         size += nr_node_ids * sizeof(struct mem_cgroup_per_node *);
5232
5233         memcg = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
5234         if (!memcg)
5235                 return ERR_PTR(error);
5236
5237         memcg->id.id = idr_alloc(&mem_cgroup_idr, NULL,
5238                                  1, MEM_CGROUP_ID_MAX,
5239                                  GFP_KERNEL);
5240         if (memcg->id.id < 0) {
5241                 error = memcg->id.id;
5242                 goto fail;
5243         }
5244
5245         memcg->vmstats_local = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5246                                                 GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5247         if (!memcg->vmstats_local)
5248                 goto fail;
5249
5250         memcg->vmstats_percpu = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5251                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5252         if (!memcg->vmstats_percpu)
5253                 goto fail;
5254
5255         for_each_node(node)
5256                 if (alloc_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node))
5257                         goto fail;
5258
5259         if (memcg_wb_domain_init(memcg, GFP_KERNEL))
5260                 goto fail;
5261
5262         INIT_WORK(&memcg->high_work, high_work_func);
5263         INIT_LIST_HEAD(&memcg->oom_notify);
5264         mutex_init(&memcg->thresholds_lock);
5265         spin_lock_init(&memcg->move_lock);
5266         vmpressure_init(&memcg->vmpressure);
5267         INIT_LIST_HEAD(&memcg->event_list);
5268         spin_lock_init(&memcg->event_list_lock);
5269         memcg->socket_pressure = jiffies;
5270 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5271         memcg->kmemcg_id = -1;
5272         INIT_LIST_HEAD(&memcg->objcg_list);
5273 #endif
5274 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5275         INIT_LIST_HEAD(&memcg->cgwb_list);
5276         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5277                 memcg->cgwb_frn[i].done =
5278                         __WB_COMPLETION_INIT(&memcg_cgwb_frn_waitq);
5279 #endif
5280 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5281         spin_lock_init(&memcg->deferred_split_queue.split_queue_lock);
5282         INIT_LIST_HEAD(&memcg->deferred_split_queue.split_queue);
5283         memcg->deferred_split_queue.split_queue_len = 0;
5284 #endif
5285         idr_replace(&mem_cgroup_idr, memcg, memcg->id.id);
5286         return memcg;
5287 fail:
5288         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5289         __mem_cgroup_free(memcg);
5290         return ERR_PTR(error);
5291 }
5292
5293 static struct cgroup_subsys_state * __ref
5294 mem_cgroup_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
5295 {
5296         struct mem_cgroup *parent = mem_cgroup_from_css(parent_css);
5297         struct mem_cgroup *memcg, *old_memcg;
5298         long error = -ENOMEM;
5299
5300         old_memcg = set_active_memcg(parent);
5301         memcg = mem_cgroup_alloc();
5302         set_active_memcg(old_memcg);
5303         if (IS_ERR(memcg))
5304                 return ERR_CAST(memcg);
5305
5306         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5307         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5308         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5309         if (parent) {
5310                 memcg->swappiness = mem_cgroup_swappiness(parent);
5311                 memcg->oom_kill_disable = parent->oom_kill_disable;
5312
5313                 page_counter_init(&memcg->memory, &parent->memory);
5314                 page_counter_init(&memcg->swap, &parent->swap);
5315                 page_counter_init(&memcg->kmem, &parent->kmem);
5316                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &parent->tcpmem);
5317         } else {
5318                 page_counter_init(&memcg->memory, NULL);
5319                 page_counter_init(&memcg->swap, NULL);
5320                 page_counter_init(&memcg->kmem, NULL);
5321                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, NULL);
5322
5323                 root_mem_cgroup = memcg;
5324                 return &memcg->css;
5325         }
5326
5327         /* The following stuff does not apply to the root */
5328         error = memcg_online_kmem(memcg);
5329         if (error)
5330                 goto fail;
5331
5332         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5333                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
5334
5335         return &memcg->css;
5336 fail:
5337         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5338         mem_cgroup_free(memcg);
5339         return ERR_PTR(error);
5340 }
5341
5342 static int mem_cgroup_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
5343 {
5344         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5345
5346         /*
5347          * A memcg must be visible for memcg_expand_shrinker_maps()
5348          * by the time the maps are allocated. So, we allocate maps
5349          * here, when for_each_mem_cgroup() can't skip it.
5350          */
5351         if (memcg_alloc_shrinker_maps(memcg)) {
5352                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5353                 return -ENOMEM;
5354         }
5355
5356         /* Online state pins memcg ID, memcg ID pins CSS */
5357         refcount_set(&memcg->id.ref, 1);
5358         css_get(css);
5359         return 0;
5360 }
5361
5362 static void mem_cgroup_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
5363 {
5364         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5365         struct mem_cgroup_event *event, *tmp;
5366
5367         /*
5368          * Unregister events and notify userspace.
5369          * Notify userspace about cgroup removing only after rmdir of cgroup
5370          * directory to avoid race between userspace and kernelspace.
5371          */
5372         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
5373         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &memcg->event_list, list) {
5374                 list_del_init(&event->list);
5375                 schedule_work(&event->remove);
5376         }
5377         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
5378
5379         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5380         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5381
5382         memcg_offline_kmem(memcg);
5383         wb_memcg_offline(memcg);
5384
5385         drain_all_stock(memcg);
5386
5387         mem_cgroup_id_put(memcg);
5388 }
5389
5390 static void mem_cgroup_css_released(struct cgroup_subsys_state *css)
5391 {
5392         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5393
5394         invalidate_reclaim_iterators(memcg);
5395 }
5396
5397 static void mem_cgroup_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
5398 {
5399         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5400         int __maybe_unused i;
5401
5402 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5403         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5404                 wb_wait_for_completion(&memcg->cgwb_frn[i].done);
5405 #endif
5406         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5407                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5408
5409         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && memcg->tcpmem_active)
5410                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5411
5412         vmpressure_cleanup(&memcg->vmpressure);
5413         cancel_work_sync(&memcg->high_work);
5414         mem_cgroup_remove_from_trees(memcg);
5415         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
5416         memcg_free_kmem(memcg);
5417         mem_cgroup_free(memcg);
5418 }
5419
5420 /**
5421  * mem_cgroup_css_reset - reset the states of a mem_cgroup
5422  * @css: the target css
5423  *
5424  * Reset the states of the mem_cgroup associated with @css.  This is
5425  * invoked when the userland requests disabling on the default hierarchy
5426  * but the memcg is pinned through dependency.  The memcg should stop
5427  * applying policies and should revert to the vanilla state as it may be
5428  * made visible again.
5429  *
5430  * The current implementation only resets the essential configurations.
5431  * This needs to be expanded to cover all the visible parts.
5432  */
5433 static void mem_cgroup_css_reset(struct cgroup_subsys_state *css)
5434 {
5435         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5436
5437         page_counter_set_max(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5438         page_counter_set_max(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5439         page_counter_set_max(&memcg->kmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5440         page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5441         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5442         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5443         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5444         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5445         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5446         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
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->mem_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->mem_cgroup != 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                 }
5621         } else {
5622                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_PAGES, -nr_pages);
5623                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_PAGES, nr_pages);
5624
5625                 if (PageSwapBacked(page)) {
5626                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_SHMEM, -nr_pages);
5627                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_SHMEM, nr_pages);
5628                 }
5629
5630                 if (page_mapped(page)) {
5631                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_MAPPED, -nr_pages);
5632                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_MAPPED, nr_pages);
5633                 }
5634
5635                 if (PageDirty(page)) {
5636                         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
5637
5638                         if (mapping_can_writeback(mapping)) {
5639                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_DIRTY,
5640                                                    -nr_pages);
5641                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_DIRTY,
5642                                                    nr_pages);
5643                         }
5644                 }
5645         }
5646
5647         if (PageWriteback(page)) {
5648                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_WRITEBACK, -nr_pages);
5649                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_WRITEBACK, nr_pages);
5650         }
5651
5652         /*
5653          * All state has been migrated, let's switch to the new memcg.
5654          *
5655          * It is safe to change page->mem_cgroup here because the page
5656          * is referenced, charged, isolated, and locked: we can't race
5657          * with (un)charging, migration, LRU putback, or anything else
5658          * that would rely on a stable page->mem_cgroup.
5659          *
5660          * Note that lock_page_memcg is a memcg lock, not a page lock,
5661          * to save space. As soon as we switch page->mem_cgroup to a
5662          * new memcg that isn't locked, the above state can change
5663          * concurrently again. Make sure we're truly done with it.
5664          */
5665         smp_mb();
5666
5667         css_get(&to->css);
5668         css_put(&from->css);
5669
5670         page->mem_cgroup = to;
5671
5672         __unlock_page_memcg(from);
5673
5674         ret = 0;
5675
5676         local_irq_disable();
5677         mem_cgroup_charge_statistics(to, page, nr_pages);
5678         memcg_check_events(to, page);
5679         mem_cgroup_charge_statistics(from, page, -nr_pages);
5680         memcg_check_events(from, page);
5681         local_irq_enable();
5682 out_unlock:
5683         unlock_page(page);
5684 out:
5685         return ret;
5686 }
5687
5688 /**
5689  * get_mctgt_type - get target type of moving charge
5690  * @vma: the vma the pte to be checked belongs
5691  * @addr: the address corresponding to the pte to be checked
5692  * @ptent: the pte to be checked
5693  * @target: the pointer the target page or swap ent will be stored(can be NULL)
5694  *
5695  * Returns
5696  *   0(MC_TARGET_NONE): if the pte is not a target for move charge.
5697  *   1(MC_TARGET_PAGE): if the page corresponding to this pte is a target for
5698  *     move charge. if @target is not NULL, the page is stored in target->page
5699  *     with extra refcnt got(Callers should handle it).
5700  *   2(MC_TARGET_SWAP): if the swap entry corresponding to this pte is a
5701  *     target for charge migration. if @target is not NULL, the entry is stored
5702  *     in target->ent.
5703  *   3(MC_TARGET_DEVICE): like MC_TARGET_PAGE  but page is MEMORY_DEVICE_PRIVATE
5704  *     (so ZONE_DEVICE page and thus not on the lru).
5705  *     For now we such page is charge like a regular page would be as for all
5706  *     intent and purposes it is just special memory taking the place of a
5707  *     regular page.
5708  *
5709  *     See Documentations/vm/hmm.txt and include/linux/hmm.h
5710  *
5711  * Called with pte lock held.
5712  */
5713
5714 static enum mc_target_type get_mctgt_type(struct vm_area_struct *vma,
5715                 unsigned long addr, pte_t ptent, union mc_target *target)
5716 {
5717         struct page *page = NULL;
5718         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5719         swp_entry_t ent = { .val = 0 };
5720
5721         if (pte_present(ptent))
5722                 page = mc_handle_present_pte(vma, addr, ptent);
5723         else if (is_swap_pte(ptent))
5724                 page = mc_handle_swap_pte(vma, ptent, &ent);
5725         else if (pte_none(ptent))
5726                 page = mc_handle_file_pte(vma, addr, ptent, &ent);
5727
5728         if (!page && !ent.val)
5729                 return ret;
5730         if (page) {
5731                 /*
5732                  * Do only loose check w/o serialization.
5733                  * mem_cgroup_move_account() checks the page is valid or
5734                  * not under LRU exclusion.
5735                  */
5736                 if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5737                         ret = MC_TARGET_PAGE;
5738                         if (is_device_private_page(page))
5739                                 ret = MC_TARGET_DEVICE;
5740                         if (target)
5741                                 target->page = page;
5742                 }
5743                 if (!ret || !target)
5744                         put_page(page);
5745         }
5746         /*
5747          * There is a swap entry and a page doesn't exist or isn't charged.
5748          * But we cannot move a tail-page in a THP.
5749          */
5750         if (ent.val && !ret && (!page || !PageTransCompound(page)) &&
5751             mem_cgroup_id(mc.from) == lookup_swap_cgroup_id(ent)) {
5752                 ret = MC_TARGET_SWAP;
5753                 if (target)
5754                         target->ent = ent;
5755         }
5756         return ret;
5757 }
5758
5759 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5760 /*
5761  * We don't consider PMD mapped swapping or file mapped pages because THP does
5762  * not support them for now.
5763  * Caller should make sure that pmd_trans_huge(pmd) is true.
5764  */
5765 static enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5766                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5767 {
5768         struct page *page = NULL;
5769         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5770
5771         if (unlikely(is_swap_pmd(pmd))) {
5772                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5773                                   !is_pmd_migration_entry(pmd));
5774                 return ret;
5775         }
5776         page = pmd_page(pmd);
5777         VM_BUG_ON_PAGE(!page || !PageHead(page), page);
5778         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5779                 return ret;
5780         if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5781                 ret = MC_TARGET_PAGE;
5782                 if (target) {
5783                         get_page(page);
5784                         target->page = page;
5785                 }
5786         }
5787         return ret;
5788 }
5789 #else
5790 static inline enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5791                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5792 {
5793         return MC_TARGET_NONE;
5794 }
5795 #endif
5796
5797 static int mem_cgroup_count_precharge_pte_range(pmd_t *pmd,
5798                                         unsigned long addr, unsigned long end,
5799                                         struct mm_walk *walk)
5800 {
5801         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5802         pte_t *pte;
5803         spinlock_t *ptl;
5804
5805         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
5806         if (ptl) {
5807                 /*
5808                  * Note their can not be MC_TARGET_DEVICE for now as we do not
5809                  * support transparent huge page with MEMORY_DEVICE_PRIVATE but
5810                  * this might change.
5811                  */
5812                 if (get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, NULL) == MC_TARGET_PAGE)
5813                         mc.precharge += HPAGE_PMD_NR;
5814                 spin_unlock(ptl);
5815                 return 0;
5816         }
5817
5818         if (pmd_trans_unstable(pmd))
5819                 return 0;
5820         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
5821         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE)
5822                 if (get_mctgt_type(vma, addr, *pte, NULL))
5823                         mc.precharge++; /* increment precharge temporarily */
5824         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
5825         cond_resched();
5826
5827         return 0;
5828 }
5829
5830 static const struct mm_walk_ops precharge_walk_ops = {
5831         .pmd_entry      = mem_cgroup_count_precharge_pte_range,
5832 };
5833
5834 static unsigned long mem_cgroup_count_precharge(struct mm_struct *mm)
5835 {
5836         unsigned long precharge;
5837
5838         mmap_read_lock(mm);
5839         walk_page_range(mm, 0, mm->highest_vm_end, &precharge_walk_ops, NULL);
5840         mmap_read_unlock(mm);
5841
5842         precharge = mc.precharge;
5843         mc.precharge = 0;
5844
5845         return precharge;
5846 }
5847
5848 static int mem_cgroup_precharge_mc(struct mm_struct *mm)
5849 {
5850         unsigned long precharge = mem_cgroup_count_precharge(mm);
5851
5852         VM_BUG_ON(mc.moving_task);
5853         mc.moving_task = current;
5854         return mem_cgroup_do_precharge(precharge);
5855 }
5856
5857 /* cancels all extra charges on mc.from and mc.to, and wakes up all waiters. */
5858 static void __mem_cgroup_clear_mc(void)
5859 {
5860         struct mem_cgroup *from = mc.from;
5861         struct mem_cgroup *to = mc.to;
5862
5863         /* we must uncharge all the leftover precharges from mc.to */
5864         if (mc.precharge) {
5865                 cancel_charge(mc.to, mc.precharge);
5866                 mc.precharge = 0;
5867         }
5868         /*
5869          * we didn't uncharge from mc.from at mem_cgroup_move_account(), so
5870          * we must uncharge here.
5871          */
5872         if (mc.moved_charge) {
5873                 cancel_charge(mc.from, mc.moved_charge);
5874                 mc.moved_charge = 0;
5875         }
5876         /* we must fixup refcnts and charges */
5877         if (mc.moved_swap) {
5878                 /* uncharge swap account from the old cgroup */
5879                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.from))
5880                         page_counter_uncharge(&mc.from->memsw, mc.moved_swap);
5881
5882                 mem_cgroup_id_put_many(mc.from, mc.moved_swap);
5883
5884                 /*
5885                  * we charged both to->memory and to->memsw, so we
5886                  * should uncharge to->memory.
5887                  */
5888                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.to))
5889                         page_counter_uncharge(&mc.to->memory, mc.moved_swap);
5890
5891                 mc.moved_swap = 0;
5892         }
5893         memcg_oom_recover(from);
5894         memcg_oom_recover(to);
5895         wake_up_all(&mc.waitq);
5896 }
5897
5898 static void mem_cgroup_clear_mc(void)
5899 {
5900         struct mm_struct *mm = mc.mm;
5901
5902         /*
5903          * we must clear moving_task before waking up waiters at the end of
5904          * task migration.
5905          */
5906         mc.moving_task = NULL;
5907         __mem_cgroup_clear_mc();
5908         spin_lock(&mc.lock);
5909         mc.from = NULL;
5910         mc.to = NULL;
5911         mc.mm = NULL;
5912         spin_unlock(&mc.lock);
5913
5914         mmput(mm);
5915 }
5916
5917 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
5918 {
5919         struct cgroup_subsys_state *css;
5920         struct mem_cgroup *memcg = NULL; /* unneeded init to make gcc happy */
5921         struct mem_cgroup *from;
5922         struct task_struct *leader, *p;
5923         struct mm_struct *mm;
5924         unsigned long move_flags;
5925         int ret = 0;
5926
5927         /* charge immigration isn't supported on the default hierarchy */
5928         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
5929                 return 0;
5930
5931         /*
5932          * Multi-process migrations only happen on the default hierarchy
5933          * where charge immigration is not used.  Perform charge
5934          * immigration if @tset contains a leader and whine if there are
5935          * multiple.
5936          */
5937         p = NULL;
5938         cgroup_taskset_for_each_leader(leader, css, tset) {
5939                 WARN_ON_ONCE(p);
5940                 p = leader;
5941                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5942         }
5943         if (!p)
5944                 return 0;
5945
5946         /*
5947          * We are now commited to this value whatever it is. Changes in this
5948          * tunable will only affect upcoming migrations, not the current one.
5949          * So we need to save it, and keep it going.
5950          */
5951         move_flags = READ_ONCE(memcg->move_charge_at_immigrate);
5952         if (!move_flags)
5953                 return 0;
5954
5955         from = mem_cgroup_from_task(p);
5956
5957         VM_BUG_ON(from == memcg);
5958
5959         mm = get_task_mm(p);
5960         if (!mm)
5961                 return 0;
5962         /* We move charges only when we move a owner of the mm */
5963         if (mm->owner == p) {
5964                 VM_BUG_ON(mc.from);
5965                 VM_BUG_ON(mc.to);
5966                 VM_BUG_ON(mc.precharge);
5967                 VM_BUG_ON(mc.moved_charge);
5968                 VM_BUG_ON(mc.moved_swap);
5969
5970                 spin_lock(&mc.lock);
5971                 mc.mm = mm;
5972                 mc.from = from;
5973                 mc.to = memcg;
5974                 mc.flags = move_flags;
5975                 spin_unlock(&mc.lock);
5976                 /* We set mc.moving_task later */
5977
5978                 ret = mem_cgroup_precharge_mc(mm);
5979                 if (ret)
5980                         mem_cgroup_clear_mc();
5981         } else {
5982                 mmput(mm);
5983         }
5984         return ret;
5985 }
5986
5987 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
5988 {
5989         if (mc.to)
5990                 mem_cgroup_clear_mc();
5991 }
5992
5993 static int mem_cgroup_move_charge_pte_range(pmd_t *pmd,
5994                                 unsigned long addr, unsigned long end,
5995                                 struct mm_walk *walk)
5996 {
5997         int ret = 0;
5998         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5999         pte_t *pte;
6000         spinlock_t *ptl;
6001         enum mc_target_type target_type;
6002         union mc_target target;
6003         struct page *page;
6004
6005         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
6006         if (ptl) {
6007                 if (mc.precharge < HPAGE_PMD_NR) {
6008                         spin_unlock(ptl);
6009                         return 0;
6010                 }
6011                 target_type = get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, &target);
6012                 if (target_type == MC_TARGET_PAGE) {
6013                         page = target.page;
6014                         if (!isolate_lru_page(page)) {
6015                                 if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6016                                                              mc.from, mc.to)) {
6017                                         mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6018                                         mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6019                                 }
6020                                 putback_lru_page(page);
6021                         }
6022                         put_page(page);
6023                 } else if (target_type == MC_TARGET_DEVICE) {
6024                         page = target.page;
6025                         if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6026                                                      mc.from, mc.to)) {
6027                                 mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6028                                 mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6029                         }
6030                         put_page(page);
6031                 }
6032                 spin_unlock(ptl);
6033                 return 0;
6034         }
6035
6036         if (pmd_trans_unstable(pmd))
6037                 return 0;
6038 retry:
6039         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
6040         for (; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
6041                 pte_t ptent = *(pte++);
6042                 bool device = false;
6043                 swp_entry_t ent;
6044
6045                 if (!mc.precharge)
6046                         break;
6047
6048                 switch (get_mctgt_type(vma, addr, ptent, &target)) {
6049                 case MC_TARGET_DEVICE:
6050                         device = true;
6051                         fallthrough;
6052                 case MC_TARGET_PAGE:
6053                         page = target.page;
6054                         /*
6055                          * We can have a part of the split pmd here. Moving it
6056                          * can be done but it would be too convoluted so simply
6057                          * ignore such a partial THP and keep it in original
6058                          * memcg. There should be somebody mapping the head.
6059                          */
6060                         if (PageTransCompound(page))
6061                                 goto put;
6062                         if (!device && isolate_lru_page(page))
6063                                 goto put;
6064                         if (!mem_cgroup_move_account(page, false,
6065                                                 mc.from, mc.to)) {
6066                                 mc.precharge--;
6067                                 /* we uncharge from mc.from later. */
6068                                 mc.moved_charge++;
6069                         }
6070                         if (!device)
6071                                 putback_lru_page(page);
6072 put:                    /* get_mctgt_type() gets the page */
6073                         put_page(page);
6074                         break;
6075                 case MC_TARGET_SWAP:
6076                         ent = target.ent;
6077                         if (!mem_cgroup_move_swap_account(ent, mc.from, mc.to)) {
6078                                 mc.precharge--;
6079                                 mem_cgroup_id_get_many(mc.to, 1);
6080                                 /* we fixup other refcnts and charges later. */
6081                                 mc.moved_swap++;
6082                         }
6083                         break;
6084                 default:
6085                         break;
6086                 }
6087         }
6088         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
6089         cond_resched();
6090
6091         if (addr != end) {
6092                 /*
6093                  * We have consumed all precharges we got in can_attach().
6094                  * We try charge one by one, but don't do any additional
6095                  * charges to mc.to if we have failed in charge once in attach()
6096                  * phase.
6097                  */
6098                 ret = mem_cgroup_do_precharge(1);
6099                 if (!ret)
6100                         goto retry;
6101         }
6102
6103         return ret;
6104 }
6105
6106 static const struct mm_walk_ops charge_walk_ops = {
6107         .pmd_entry      = mem_cgroup_move_charge_pte_range,
6108 };
6109
6110 static void mem_cgroup_move_charge(void)
6111 {
6112         lru_add_drain_all();
6113         /*
6114          * Signal lock_page_memcg() to take the memcg's move_lock
6115          * while we're moving its pages to another memcg. Then wait
6116          * for already started RCU-only updates to finish.
6117          */
6118         atomic_inc(&mc.from->moving_account);
6119         synchronize_rcu();
6120 retry:
6121         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mc.mm))) {
6122                 /*
6123                  * Someone who are holding the mmap_lock might be waiting in
6124                  * waitq. So we cancel all extra charges, wake up all waiters,
6125                  * and retry. Because we cancel precharges, we might not be able
6126                  * to move enough charges, but moving charge is a best-effort
6127                  * feature anyway, so it wouldn't be a big problem.
6128                  */
6129                 __mem_cgroup_clear_mc();
6130                 cond_resched();
6131                 goto retry;
6132         }
6133         /*
6134          * When we have consumed all precharges and failed in doing
6135          * additional charge, the page walk just aborts.
6136          */
6137         walk_page_range(mc.mm, 0, mc.mm->highest_vm_end, &charge_walk_ops,
6138                         NULL);
6139
6140         mmap_read_unlock(mc.mm);
6141         atomic_dec(&mc.from->moving_account);
6142 }
6143
6144 static void mem_cgroup_move_task(void)
6145 {
6146         if (mc.to) {
6147                 mem_cgroup_move_charge();
6148                 mem_cgroup_clear_mc();
6149         }
6150 }
6151 #else   /* !CONFIG_MMU */
6152 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6153 {
6154         return 0;
6155 }
6156 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6157 {
6158 }
6159 static void mem_cgroup_move_task(void)
6160 {
6161 }
6162 #endif
6163
6164 static int seq_puts_memcg_tunable(struct seq_file *m, unsigned long value)
6165 {
6166         if (value == PAGE_COUNTER_MAX)
6167                 seq_puts(m, "max\n");
6168         else
6169                 seq_printf(m, "%llu\n", (u64)value * PAGE_SIZE);
6170
6171         return 0;
6172 }
6173
6174 static u64 memory_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
6175                                struct cftype *cft)
6176 {
6177         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
6178
6179         return (u64)page_counter_read(&memcg->memory) * PAGE_SIZE;
6180 }
6181
6182 static int memory_min_show(struct seq_file *m, void *v)
6183 {
6184         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6185                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.min));
6186 }
6187
6188 static ssize_t memory_min_write(struct kernfs_open_file *of,
6189                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6190 {
6191         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6192         unsigned long min;
6193         int err;
6194
6195         buf = strstrip(buf);
6196         err = page_counter_memparse(buf, "max", &min);
6197         if (err)
6198                 return err;
6199
6200         page_counter_set_min(&memcg->memory, min);
6201
6202         return nbytes;
6203 }
6204
6205 static int memory_low_show(struct seq_file *m, void *v)
6206 {
6207         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6208                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.low));
6209 }
6210
6211 static ssize_t memory_low_write(struct kernfs_open_file *of,
6212                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6213 {
6214         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6215         unsigned long low;
6216         int err;
6217
6218         buf = strstrip(buf);
6219         err = page_counter_memparse(buf, "max", &low);
6220         if (err)
6221                 return err;
6222
6223         page_counter_set_low(&memcg->memory, low);
6224
6225         return nbytes;
6226 }
6227
6228 static int memory_high_show(struct seq_file *m, void *v)
6229 {
6230         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6231                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.high));
6232 }
6233
6234 static ssize_t memory_high_write(struct kernfs_open_file *of,
6235                                  char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6236 {
6237         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6238         unsigned int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6239         bool drained = false;
6240         unsigned long high;
6241         int err;
6242
6243         buf = strstrip(buf);
6244         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
6245         if (err)
6246                 return err;
6247
6248         for (;;) {
6249                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6250                 unsigned long reclaimed;
6251
6252                 if (nr_pages <= high)
6253                         break;
6254
6255                 if (signal_pending(current))
6256                         break;
6257
6258                 if (!drained) {
6259                         drain_all_stock(memcg);
6260                         drained = true;
6261                         continue;
6262                 }
6263
6264                 reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - high,
6265                                                          GFP_KERNEL, true);
6266
6267                 if (!reclaimed && !nr_retries--)
6268                         break;
6269         }
6270
6271         page_counter_set_high(&memcg->memory, high);
6272
6273         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6274
6275         return nbytes;
6276 }
6277
6278 static int memory_max_show(struct seq_file *m, void *v)
6279 {
6280         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6281                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.max));
6282 }
6283
6284 static ssize_t memory_max_write(struct kernfs_open_file *of,
6285                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6286 {
6287         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6288         unsigned int nr_reclaims = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6289         bool drained = false;
6290         unsigned long max;
6291         int err;
6292
6293         buf = strstrip(buf);
6294         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
6295         if (err)
6296                 return err;
6297
6298         xchg(&memcg->memory.max, max);
6299
6300         for (;;) {
6301                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6302
6303                 if (nr_pages <= max)
6304                         break;
6305
6306                 if (signal_pending(current))
6307                         break;
6308
6309                 if (!drained) {
6310                         drain_all_stock(memcg);
6311                         drained = true;
6312                         continue;
6313                 }
6314
6315                 if (nr_reclaims) {
6316                         if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - max,
6317                                                           GFP_KERNEL, true))
6318                                 nr_reclaims--;
6319                         continue;
6320                 }
6321
6322                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
6323                 if (!mem_cgroup_out_of_memory(memcg, GFP_KERNEL, 0))
6324                         break;
6325         }
6326
6327         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6328         return nbytes;
6329 }
6330
6331 static void __memory_events_show(struct seq_file *m, atomic_long_t *events)
6332 {
6333         seq_printf(m, "low %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_LOW]));
6334         seq_printf(m, "high %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_HIGH]));
6335         seq_printf(m, "max %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_MAX]));
6336         seq_printf(m, "oom %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM]));
6337         seq_printf(m, "oom_kill %lu\n",
6338                    atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM_KILL]));
6339 }
6340
6341 static int memory_events_show(struct seq_file *m, void *v)
6342 {
6343         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6344
6345         __memory_events_show(m, memcg->memory_events);
6346         return 0;
6347 }
6348
6349 static int memory_events_local_show(struct seq_file *m, void *v)
6350 {
6351         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6352
6353         __memory_events_show(m, memcg->memory_events_local);
6354         return 0;
6355 }
6356
6357 static int memory_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6358 {
6359         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6360         char *buf;
6361
6362         buf = memory_stat_format(memcg);
6363         if (!buf)
6364                 return -ENOMEM;
6365         seq_puts(m, buf);
6366         kfree(buf);
6367         return 0;
6368 }
6369
6370 #ifdef CONFIG_NUMA
6371 static int memory_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6372 {
6373         int i;
6374         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6375
6376         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
6377                 int nid;
6378
6379                 if (memory_stats[i].idx >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
6380                         continue;
6381
6382                 seq_printf(m, "%s", memory_stats[i].name);
6383                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6384                         u64 size;
6385                         struct lruvec *lruvec;
6386
6387                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
6388                         size = lruvec_page_state(lruvec, memory_stats[i].idx);
6389                         size *= memory_stats[i].ratio;
6390                         seq_printf(m, " N%d=%llu", nid, size);
6391                 }
6392                 seq_putc(m, '\n');
6393         }
6394
6395         return 0;
6396 }
6397 #endif
6398
6399 static int memory_oom_group_show(struct seq_file *m, void *v)
6400 {
6401         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6402
6403         seq_printf(m, "%d\n", memcg->oom_group);
6404
6405         return 0;
6406 }
6407
6408 static ssize_t memory_oom_group_write(struct kernfs_open_file *of,
6409                                       char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6410 {
6411         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6412         int ret, oom_group;
6413
6414         buf = strstrip(buf);
6415         if (!buf)
6416                 return -EINVAL;
6417
6418         ret = kstrtoint(buf, 0, &oom_group);
6419         if (ret)
6420                 return ret;
6421
6422         if (oom_group != 0 && oom_group != 1)
6423                 return -EINVAL;
6424
6425         memcg->oom_group = oom_group;
6426
6427         return nbytes;
6428 }
6429
6430 static struct cftype memory_files[] = {
6431         {
6432                 .name = "current",
6433                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6434                 .read_u64 = memory_current_read,
6435         },
6436         {
6437                 .name = "min",
6438                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6439                 .seq_show = memory_min_show,
6440                 .write = memory_min_write,
6441         },
6442         {
6443                 .name = "low",
6444                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6445                 .seq_show = memory_low_show,
6446                 .write = memory_low_write,
6447         },
6448         {
6449                 .name = "high",
6450                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6451                 .seq_show = memory_high_show,
6452                 .write = memory_high_write,
6453         },
6454         {
6455                 .name = "max",
6456                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6457                 .seq_show = memory_max_show,
6458                 .write = memory_max_write,
6459         },
6460         {
6461                 .name = "events",
6462                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6463                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_file),
6464                 .seq_show = memory_events_show,
6465         },
6466         {
6467                 .name = "events.local",
6468                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6469                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_local_file),
6470                 .seq_show = memory_events_local_show,
6471         },
6472         {
6473                 .name = "stat",
6474                 .seq_show = memory_stat_show,
6475         },
6476 #ifdef CONFIG_NUMA
6477         {
6478                 .name = "numa_stat",
6479                 .seq_show = memory_numa_stat_show,
6480         },
6481 #endif
6482         {
6483                 .name = "oom.group",
6484                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT | CFTYPE_NS_DELEGATABLE,
6485                 .seq_show = memory_oom_group_show,
6486                 .write = memory_oom_group_write,
6487         },
6488         { }     /* terminate */
6489 };
6490
6491 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys = {
6492         .css_alloc = mem_cgroup_css_alloc,
6493         .css_online = mem_cgroup_css_online,
6494         .css_offline = mem_cgroup_css_offline,
6495         .css_released = mem_cgroup_css_released,
6496         .css_free = mem_cgroup_css_free,
6497         .css_reset = mem_cgroup_css_reset,
6498         .can_attach = mem_cgroup_can_attach,
6499         .cancel_attach = mem_cgroup_cancel_attach,
6500         .post_attach = mem_cgroup_move_task,
6501         .dfl_cftypes = memory_files,
6502         .legacy_cftypes = mem_cgroup_legacy_files,
6503         .early_init = 0,
6504 };
6505
6506 /*
6507  * This function calculates an individual cgroup's effective
6508  * protection which is derived from its own memory.min/low, its
6509  * parent's and siblings' settings, as well as the actual memory
6510  * distribution in the tree.
6511  *
6512  * The following rules apply to the effective protection values:
6513  *
6514  * 1. At the first level of reclaim, effective protection is equal to
6515  *    the declared protection in memory.min and memory.low.
6516  *
6517  * 2. To enable safe delegation of the protection configuration, at
6518  *    subsequent levels the effective protection is capped to the
6519  *    parent's effective protection.
6520  *
6521  * 3. To make complex and dynamic subtrees easier to configure, the
6522  *    user is allowed to overcommit the declared protection at a given
6523  *    level. If that is the case, the parent's effective protection is
6524  *    distributed to the children in proportion to how much protection
6525  *    they have declared and how much of it they are utilizing.
6526  *
6527  *    This makes distribution proportional, but also work-conserving:
6528  *    if one cgroup claims much more protection than it uses memory,
6529  *    the unused remainder is available to its siblings.
6530  *
6531  * 4. Conversely, when the declared protection is undercommitted at a
6532  *    given level, the distribution of the larger parental protection
6533  *    budget is NOT proportional. A cgroup's protection from a sibling
6534  *    is capped to its own memory.min/low setting.
6535  *
6536  * 5. However, to allow protecting recursive subtrees from each other
6537  *    without having to declare each individual cgroup's fixed share
6538  *    of the ancestor's claim to protection, any unutilized -
6539  *    "floating" - protection from up the tree is distributed in
6540  *    proportion to each cgroup's *usage*. This makes the protection
6541  *    neutral wrt sibling cgroups and lets them compete freely over
6542  *    the shared parental protection budget, but it protects the
6543  *    subtree as a whole from neighboring subtrees.
6544  *
6545  * Note that 4. and 5. are not in conflict: 4. is about protecting
6546  * against immediate siblings whereas 5. is about protecting against
6547  * neighboring subtrees.
6548  */
6549 static unsigned long effective_protection(unsigned long usage,
6550                                           unsigned long parent_usage,
6551                                           unsigned long setting,
6552                                           unsigned long parent_effective,
6553                                           unsigned long siblings_protected)
6554 {
6555         unsigned long protected;
6556         unsigned long ep;
6557
6558         protected = min(usage, setting);
6559         /*
6560          * If all cgroups at this level combined claim and use more
6561          * protection then what the parent affords them, distribute
6562          * shares in proportion to utilization.
6563          *
6564          * We are using actual utilization rather than the statically
6565          * claimed protection in order to be work-conserving: claimed
6566          * but unused protection is available to siblings that would
6567          * otherwise get a smaller chunk than what they claimed.
6568          */
6569         if (siblings_protected > parent_effective)
6570                 return protected * parent_effective / siblings_protected;
6571
6572         /*
6573          * Ok, utilized protection of all children is within what the
6574          * parent affords them, so we know whatever this child claims
6575          * and utilizes is effectively protected.
6576          *
6577          * If there is unprotected usage beyond this value, reclaim
6578          * will apply pressure in proportion to that amount.
6579          *
6580          * If there is unutilized protection, the cgroup will be fully
6581          * shielded from reclaim, but we do return a smaller value for
6582          * protection than what the group could enjoy in theory. This
6583          * is okay. With the overcommit distribution above, effective
6584          * protection is always dependent on how memory is actually
6585          * consumed among the siblings anyway.
6586          */
6587         ep = protected;
6588
6589         /*
6590          * If the children aren't claiming (all of) the protection
6591          * afforded to them by the parent, distribute the remainder in
6592          * proportion to the (unprotected) memory of each cgroup. That
6593          * way, cgroups that aren't explicitly prioritized wrt each
6594          * other compete freely over the allowance, but they are
6595          * collectively protected from neighboring trees.
6596          *
6597          * We're using unprotected memory for the weight so that if
6598          * some cgroups DO claim explicit protection, we don't protect
6599          * the same bytes twice.
6600          *
6601          * Check both usage and parent_usage against the respective
6602          * protected values. One should imply the other, but they
6603          * aren't read atomically - make sure the division is sane.
6604          */
6605         if (!(cgrp_dfl_root.flags & CGRP_ROOT_MEMORY_RECURSIVE_PROT))
6606                 return ep;
6607         if (parent_effective > siblings_protected &&
6608             parent_usage > siblings_protected &&
6609             usage > protected) {
6610                 unsigned long unclaimed;
6611
6612                 unclaimed = parent_effective - siblings_protected;
6613                 unclaimed *= usage - protected;
6614                 unclaimed /= parent_usage - siblings_protected;
6615
6616                 ep += unclaimed;
6617         }
6618
6619         return ep;
6620 }
6621
6622 /**
6623  * mem_cgroup_protected - check if memory consumption is in the normal range
6624  * @root: the top ancestor of the sub-tree being checked
6625  * @memcg: the memory cgroup to check
6626  *
6627  * WARNING: This function is not stateless! It can only be used as part
6628  *          of a top-down tree iteration, not for isolated queries.
6629  */
6630 void mem_cgroup_calculate_protection(struct mem_cgroup *root,
6631                                      struct mem_cgroup *memcg)
6632 {
6633         unsigned long usage, parent_usage;
6634         struct mem_cgroup *parent;
6635
6636         if (mem_cgroup_disabled())
6637                 return;
6638
6639         if (!root)
6640                 root = root_mem_cgroup;
6641
6642         /*
6643          * Effective values of the reclaim targets are ignored so they
6644          * can be stale. Have a look at mem_cgroup_protection for more
6645          * details.
6646          * TODO: calculation should be more robust so that we do not need
6647          * that special casing.
6648          */
6649         if (memcg == root)
6650                 return;
6651
6652         usage = page_counter_read(&memcg->memory);
6653         if (!usage)
6654                 return;
6655
6656         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
6657         /* No parent means a non-hierarchical mode on v1 memcg */
6658         if (!parent)
6659                 return;
6660
6661         if (parent == root) {
6662                 memcg->memory.emin = READ_ONCE(memcg->memory.min);
6663                 memcg->memory.elow = READ_ONCE(memcg->memory.low);
6664                 return;
6665         }
6666
6667         parent_usage = page_counter_read(&parent->memory);
6668
6669         WRITE_ONCE(memcg->memory.emin, effective_protection(usage, parent_usage,
6670                         READ_ONCE(memcg->memory.min),
6671                         READ_ONCE(parent->memory.emin),
6672                         atomic_long_read(&parent->memory.children_min_usage)));
6673
6674         WRITE_ONCE(memcg->memory.elow, effective_protection(usage, parent_usage,
6675                         READ_ONCE(memcg->memory.low),
6676                         READ_ONCE(parent->memory.elow),
6677                         atomic_long_read(&parent->memory.children_low_usage)));
6678 }
6679
6680 /**
6681  * mem_cgroup_charge - charge a newly allocated page to a cgroup
6682  * @page: page to charge
6683  * @mm: mm context of the victim
6684  * @gfp_mask: reclaim mode
6685  *
6686  * Try to charge @page to the memcg that @mm belongs to, reclaiming
6687  * pages according to @gfp_mask if necessary.
6688  *
6689  * Returns 0 on success. Otherwise, an error code is returned.
6690  */
6691 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
6692 {
6693         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
6694         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
6695         int ret = 0;
6696
6697         if (mem_cgroup_disabled())
6698                 goto out;
6699
6700         if (PageSwapCache(page)) {
6701                 swp_entry_t ent = { .val = page_private(page), };
6702                 unsigned short id;
6703
6704                 /*
6705                  * Every swap fault against a single page tries to charge the
6706                  * page, bail as early as possible.  shmem_unuse() encounters
6707                  * already charged pages, too.  page->mem_cgroup is protected
6708                  * by the page lock, which serializes swap cache removal, which
6709                  * in turn serializes uncharging.
6710                  */
6711                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
6712                 if (compound_head(page)->mem_cgroup)
6713                         goto out;
6714
6715                 id = lookup_swap_cgroup_id(ent);
6716                 rcu_read_lock();
6717                 memcg = mem_cgroup_from_id(id);
6718                 if (memcg && !css_tryget_online(&memcg->css))
6719                         memcg = NULL;
6720                 rcu_read_unlock();
6721         }
6722
6723         if (!memcg)
6724                 memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
6725
6726         ret = try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages);
6727         if (ret)
6728                 goto out_put;
6729
6730         css_get(&memcg->css);
6731         commit_charge(page, memcg);
6732
6733         local_irq_disable();
6734         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, nr_pages);
6735         memcg_check_events(memcg, page);
6736         local_irq_enable();
6737
6738         if (PageSwapCache(page)) {
6739                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
6740                 /*
6741                  * The swap entry might not get freed for a long time,
6742                  * let's not wait for it.  The page already received a
6743                  * memory+swap charge, drop the swap entry duplicate.
6744                  */
6745                 mem_cgroup_uncharge_swap(entry, nr_pages);
6746         }
6747
6748 out_put:
6749         css_put(&memcg->css);
6750 out:
6751         return ret;
6752 }
6753
6754 struct uncharge_gather {
6755         struct mem_cgroup *memcg;
6756         unsigned long nr_pages;
6757         unsigned long pgpgout;
6758         unsigned long nr_kmem;
6759         struct page *dummy_page;
6760 };
6761
6762 static inline void uncharge_gather_clear(struct uncharge_gather *ug)
6763 {
6764         memset(ug, 0, sizeof(*ug));
6765 }
6766
6767 static void uncharge_batch(const struct uncharge_gather *ug)
6768 {
6769         unsigned long flags;
6770
6771         if (!mem_cgroup_is_root(ug->memcg)) {
6772                 page_counter_uncharge(&ug->memcg->memory, ug->nr_pages);
6773                 if (do_memsw_account())
6774                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->memsw, ug->nr_pages);
6775                 if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && ug->nr_kmem)
6776                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->kmem, ug->nr_kmem);
6777                 memcg_oom_recover(ug->memcg);
6778         }
6779
6780         local_irq_save(flags);
6781         __count_memcg_events(ug->memcg, PGPGOUT, ug->pgpgout);
6782         __this_cpu_add(ug->memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, ug->nr_pages);
6783         memcg_check_events(ug->memcg, ug->dummy_page);
6784         local_irq_restore(flags);
6785
6786         /* drop reference from uncharge_page */
6787         css_put(&ug->memcg->css);
6788 }
6789
6790 static void uncharge_page(struct page *page, struct uncharge_gather *ug)
6791 {
6792         unsigned long nr_pages;
6793
6794         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
6795
6796         if (!page->mem_cgroup)
6797                 return;
6798
6799         /*
6800          * Nobody should be changing or seriously looking at
6801          * page->mem_cgroup at this point, we have fully
6802          * exclusive access to the page.
6803          */
6804
6805         if (ug->memcg != page->mem_cgroup) {
6806                 if (ug->memcg) {
6807                         uncharge_batch(ug);
6808                         uncharge_gather_clear(ug);
6809                 }
6810                 ug->memcg = page->mem_cgroup;
6811
6812                 /* pairs with css_put in uncharge_batch */
6813                 css_get(&ug->memcg->css);
6814         }
6815
6816         nr_pages = compound_nr(page);
6817         ug->nr_pages += nr_pages;
6818
6819         if (!PageKmemcg(page)) {
6820                 ug->pgpgout++;
6821         } else {
6822                 ug->nr_kmem += nr_pages;
6823                 __ClearPageKmemcg(page);
6824         }
6825
6826         ug->dummy_page = page;
6827         page->mem_cgroup = NULL;
6828         css_put(&ug->memcg->css);
6829 }
6830
6831 static void uncharge_list(struct list_head *page_list)
6832 {
6833         struct uncharge_gather ug;
6834         struct list_head *next;
6835
6836         uncharge_gather_clear(&ug);
6837
6838         /*
6839          * Note that the list can be a single page->lru; hence the
6840          * do-while loop instead of a simple list_for_each_entry().
6841          */
6842         next = page_list->next;
6843         do {
6844                 struct page *page;
6845
6846                 page = list_entry(next, struct page, lru);
6847                 next = page->lru.next;
6848
6849                 uncharge_page(page, &ug);
6850         } while (next != page_list);
6851
6852         if (ug.memcg)
6853                 uncharge_batch(&ug);
6854 }
6855
6856 /**
6857  * mem_cgroup_uncharge - uncharge a page
6858  * @page: page to uncharge
6859  *
6860  * Uncharge a page previously charged with mem_cgroup_charge().
6861  */
6862 void mem_cgroup_uncharge(struct page *page)
6863 {
6864         struct uncharge_gather ug;
6865
6866         if (mem_cgroup_disabled())
6867                 return;
6868
6869         /* Don't touch page->lru of any random page, pre-check: */
6870         if (!page->mem_cgroup)
6871                 return;
6872
6873         uncharge_gather_clear(&ug);
6874         uncharge_page(page, &ug);
6875         uncharge_batch(&ug);
6876 }
6877
6878 /**
6879  * mem_cgroup_uncharge_list - uncharge a list of page
6880  * @page_list: list of pages to uncharge
6881  *
6882  * Uncharge a list of pages previously charged with
6883  * mem_cgroup_charge().
6884  */
6885 void mem_cgroup_uncharge_list(struct list_head *page_list)
6886 {
6887         if (mem_cgroup_disabled())
6888                 return;
6889
6890         if (!list_empty(page_list))
6891                 uncharge_list(page_list);
6892 }
6893
6894 /**
6895  * mem_cgroup_migrate - charge a page's replacement
6896  * @oldpage: currently circulating page
6897  * @newpage: replacement page
6898  *
6899  * Charge @newpage as a replacement page for @oldpage. @oldpage will
6900  * be uncharged upon free.
6901  *
6902  * Both pages must be locked, @newpage->mapping must be set up.
6903  */
6904 void mem_cgroup_migrate(struct page *oldpage, struct page *newpage)
6905 {
6906         struct mem_cgroup *memcg;
6907         unsigned int nr_pages;
6908         unsigned long flags;
6909
6910         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(oldpage), oldpage);
6911         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
6912         VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(oldpage) != PageAnon(newpage), newpage);
6913         VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(oldpage) != PageTransHuge(newpage),
6914                        newpage);
6915
6916         if (mem_cgroup_disabled())
6917                 return;
6918
6919         /* Page cache replacement: new page already charged? */
6920         if (newpage->mem_cgroup)
6921                 return;
6922
6923         memcg = oldpage->mem_cgroup;
6924         if (!memcg)
6925                 return;
6926
6927         /* Force-charge the new page. The old one will be freed soon */
6928         nr_pages = thp_nr_pages(newpage);
6929
6930         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
6931         if (do_memsw_account())
6932                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
6933
6934         css_get(&memcg->css);
6935         commit_charge(newpage, memcg);
6936
6937         local_irq_save(flags);
6938         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, newpage, nr_pages);
6939         memcg_check_events(memcg, newpage);
6940         local_irq_restore(flags);
6941 }
6942
6943 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_sockets_enabled_key);
6944 EXPORT_SYMBOL(memcg_sockets_enabled_key);
6945
6946 void mem_cgroup_sk_alloc(struct sock *sk)
6947 {
6948         struct mem_cgroup *memcg;
6949
6950         if (!mem_cgroup_sockets_enabled)
6951                 return;
6952
6953         /* Do not associate the sock with unrelated interrupted task's memcg. */
6954         if (in_interrupt())
6955                 return;
6956
6957         rcu_read_lock();
6958         memcg = mem_cgroup_from_task(current);
6959         if (memcg == root_mem_cgroup)
6960                 goto out;
6961         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !memcg->tcpmem_active)
6962                 goto out;
6963         if (css_tryget(&memcg->css))
6964                 sk->sk_memcg = memcg;
6965 out:
6966         rcu_read_unlock();
6967 }
6968
6969 void mem_cgroup_sk_free(struct sock *sk)
6970 {
6971         if (sk->sk_memcg)
6972                 css_put(&sk->sk_memcg->css);
6973 }
6974
6975 /**
6976  * mem_cgroup_charge_skmem - charge socket memory
6977  * @memcg: memcg to charge
6978  * @nr_pages: number of pages to charge
6979  *
6980  * Charges @nr_pages to @memcg. Returns %true if the charge fit within
6981  * @memcg's configured limit, %false if the charge had to be forced.
6982  */
6983 bool mem_cgroup_charge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
6984 {
6985         gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;
6986
6987         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
6988                 struct page_counter *fail;
6989
6990                 if (page_counter_try_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages, &fail)) {
6991                         memcg->tcpmem_pressure = 0;
6992                         return true;
6993                 }
6994                 page_counter_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
6995                 memcg->tcpmem_pressure = 1;
6996                 return false;
6997         }
6998
6999         /* Don't block in the packet receive path */
7000         if (in_softirq())
7001                 gfp_mask = GFP_NOWAIT;
7002
7003         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, nr_pages);
7004
7005         if (try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages) == 0)
7006                 return true;
7007
7008         try_charge(memcg, gfp_mask|__GFP_NOFAIL, nr_pages);
7009         return false;
7010 }
7011
7012 /**
7013  * mem_cgroup_uncharge_skmem - uncharge socket memory
7014  * @memcg: memcg to uncharge
7015  * @nr_pages: number of pages to uncharge
7016  */
7017 void mem_cgroup_uncharge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7018 {
7019         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7020                 page_counter_uncharge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7021                 return;
7022         }
7023
7024         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, -nr_pages);
7025
7026         refill_stock(memcg, nr_pages);
7027 }
7028
7029 static int __init cgroup_memory(char *s)
7030 {
7031         char *token;
7032
7033         while ((token = strsep(&s, ",")) != NULL) {
7034                 if (!*token)
7035                         continue;
7036                 if (!strcmp(token, "nosocket"))
7037                         cgroup_memory_nosocket = true;
7038                 if (!strcmp(token, "nokmem"))
7039                         cgroup_memory_nokmem = true;
7040         }
7041         return 0;
7042 }
7043 __setup("cgroup.memory=", cgroup_memory);
7044
7045 /*
7046  * subsys_initcall() for memory controller.
7047  *
7048  * Some parts like memcg_hotplug_cpu_dead() have to be initialized from this
7049  * context because of lock dependencies (cgroup_lock -> cpu hotplug) but
7050  * basically everything that doesn't depend on a specific mem_cgroup structure
7051  * should be initialized from here.
7052  */
7053 static int __init mem_cgroup_init(void)
7054 {
7055         int cpu, node;
7056
7057         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_MEMCQ_DEAD, "mm/memctrl:dead", NULL,
7058                                   memcg_hotplug_cpu_dead);
7059
7060         for_each_possible_cpu(cpu)
7061                 INIT_WORK(&per_cpu_ptr(&memcg_stock, cpu)->work,
7062                           drain_local_stock);
7063
7064         for_each_node(node) {
7065                 struct mem_cgroup_tree_per_node *rtpn;
7066
7067                 rtpn = kzalloc_node(sizeof(*rtpn), GFP_KERNEL,
7068                                     node_online(node) ? node : NUMA_NO_NODE);
7069
7070                 rtpn->rb_root = RB_ROOT;
7071                 rtpn->rb_rightmost = NULL;
7072                 spin_lock_init(&rtpn->lock);
7073                 soft_limit_tree.rb_tree_per_node[node] = rtpn;
7074         }
7075
7076         return 0;
7077 }
7078 subsys_initcall(mem_cgroup_init);
7079
7080 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
7081 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_id_get_online(struct mem_cgroup *memcg)
7082 {
7083         while (!refcount_inc_not_zero(&memcg->id.ref)) {
7084                 /*
7085                  * The root cgroup cannot be destroyed, so it's refcount must
7086                  * always be >= 1.
7087                  */
7088                 if (WARN_ON_ONCE(memcg == root_mem_cgroup)) {
7089                         VM_BUG_ON(1);
7090                         break;
7091                 }
7092                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
7093                 if (!memcg)
7094                         memcg = root_mem_cgroup;
7095         }
7096         return memcg;
7097 }
7098
7099 /**
7100  * mem_cgroup_swapout - transfer a memsw charge to swap
7101  * @page: page whose memsw charge to transfer
7102  * @entry: swap entry to move the charge to
7103  *
7104  * Transfer the memsw charge of @page to @entry.
7105  */
7106 void mem_cgroup_swapout(struct page *page, swp_entry_t entry)
7107 {
7108         struct mem_cgroup *memcg, *swap_memcg;
7109         unsigned int nr_entries;
7110         unsigned short oldid;
7111
7112         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
7113         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
7114
7115         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7116                 return;
7117
7118         memcg = page->mem_cgroup;
7119
7120         /* Readahead page, never charged */
7121         if (!memcg)
7122                 return;
7123
7124         /*
7125          * In case the memcg owning these pages has been offlined and doesn't
7126          * have an ID allocated to it anymore, charge the closest online
7127          * ancestor for the swap instead and transfer the memory+swap charge.
7128          */
7129         swap_memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7130         nr_entries = thp_nr_pages(page);
7131         /* Get references for the tail pages, too */
7132         if (nr_entries > 1)
7133                 mem_cgroup_id_get_many(swap_memcg, nr_entries - 1);
7134         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(swap_memcg),
7135                                    nr_entries);
7136         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7137         mod_memcg_state(swap_memcg, MEMCG_SWAP, nr_entries);
7138
7139         page->mem_cgroup = NULL;
7140
7141         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
7142                 page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_entries);
7143
7144         if (!cgroup_memory_noswap && memcg != swap_memcg) {
7145                 if (!mem_cgroup_is_root(swap_memcg))
7146                         page_counter_charge(&swap_memcg->memsw, nr_entries);
7147                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_entries);
7148         }
7149
7150         /*
7151          * Interrupts should be disabled here because the caller holds the
7152          * i_pages lock which is taken with interrupts-off. It is
7153          * important here to have the interrupts disabled because it is the
7154          * only synchronisation we have for updating the per-CPU variables.
7155          */
7156         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
7157         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, -nr_entries);
7158         memcg_check_events(memcg, page);
7159
7160         css_put(&memcg->css);
7161 }
7162
7163 /**
7164  * mem_cgroup_try_charge_swap - try charging swap space for a page
7165  * @page: page being added to swap
7166  * @entry: swap entry to charge
7167  *
7168  * Try to charge @page's memcg for the swap space at @entry.
7169  *
7170  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
7171  */
7172 int mem_cgroup_try_charge_swap(struct page *page, swp_entry_t entry)
7173 {
7174         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
7175         struct page_counter *counter;
7176         struct mem_cgroup *memcg;
7177         unsigned short oldid;
7178
7179         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7180                 return 0;
7181
7182         memcg = page->mem_cgroup;
7183
7184         /* Readahead page, never charged */
7185         if (!memcg)
7186                 return 0;
7187
7188         if (!entry.val) {
7189                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7190                 return 0;
7191         }
7192
7193         memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7194
7195         if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg) &&
7196             !page_counter_try_charge(&memcg->swap, nr_pages, &counter)) {
7197                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_MAX);
7198                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7199                 mem_cgroup_id_put(memcg);
7200                 return -ENOMEM;
7201         }
7202
7203         /* Get references for the tail pages, too */
7204         if (nr_pages > 1)
7205                 mem_cgroup_id_get_many(memcg, nr_pages - 1);
7206         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(memcg), nr_pages);
7207         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7208         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, nr_pages);
7209
7210         return 0;
7211 }
7212
7213 /**
7214  * mem_cgroup_uncharge_swap - uncharge swap space
7215  * @entry: swap entry to uncharge
7216  * @nr_pages: the amount of swap space to uncharge
7217  */
7218 void mem_cgroup_uncharge_swap(swp_entry_t entry, unsigned int nr_pages)
7219 {
7220         struct mem_cgroup *memcg;
7221         unsigned short id;
7222
7223         id = swap_cgroup_record(entry, 0, nr_pages);
7224         rcu_read_lock();
7225         memcg = mem_cgroup_from_id(id);
7226         if (memcg) {
7227                 if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
7228                         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7229                                 page_counter_uncharge(&memcg->swap, nr_pages);
7230                         else
7231                                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
7232                 }
7233                 mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, -nr_pages);
7234                 mem_cgroup_id_put_many(memcg, nr_pages);
7235         }
7236         rcu_read_unlock();
7237 }
7238
7239 long mem_cgroup_get_nr_swap_pages(struct mem_cgroup *memcg)
7240 {
7241         long nr_swap_pages = get_nr_swap_pages();
7242
7243         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7244                 return nr_swap_pages;
7245         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg))
7246                 nr_swap_pages = min_t(long, nr_swap_pages,
7247                                       READ_ONCE(memcg->swap.max) -
7248                                       page_counter_read(&memcg->swap));
7249         return nr_swap_pages;
7250 }
7251
7252 bool mem_cgroup_swap_full(struct page *page)
7253 {
7254         struct mem_cgroup *memcg;
7255
7256         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
7257
7258         if (vm_swap_full())
7259                 return true;
7260         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7261                 return false;
7262
7263         memcg = page->mem_cgroup;
7264         if (!memcg)
7265                 return false;
7266
7267         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
7268                 unsigned long usage = page_counter_read(&memcg->swap);
7269
7270                 if (usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.high) ||
7271                     usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.max))
7272                         return true;
7273         }
7274
7275         return false;
7276 }
7277
7278 static int __init setup_swap_account(char *s)
7279 {
7280         if (!strcmp(s, "1"))
7281                 cgroup_memory_noswap = false;
7282         else if (!strcmp(s, "0"))
7283                 cgroup_memory_noswap = true;
7284         return 1;
7285 }
7286 __setup("swapaccount=", setup_swap_account);
7287
7288 static u64 swap_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
7289                              struct cftype *cft)
7290 {
7291         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
7292
7293         return (u64)page_counter_read(&memcg->swap) * PAGE_SIZE;
7294 }
7295
7296 static int swap_high_show(struct seq_file *m, void *v)
7297 {
7298         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7299                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.high));
7300 }
7301
7302 static ssize_t swap_high_write(struct kernfs_open_file *of,
7303                                char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7304 {
7305         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7306         unsigned long high;
7307         int err;
7308
7309         buf = strstrip(buf);
7310         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
7311         if (err)
7312                 return err;
7313
7314         page_counter_set_high(&memcg->swap, high);
7315
7316         return nbytes;
7317 }
7318
7319 static int swap_max_show(struct seq_file *m, void *v)
7320 {
7321         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7322                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.max));
7323 }
7324
7325 static ssize_t swap_max_write(struct kernfs_open_file *of,
7326                               char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7327 {
7328         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7329         unsigned long max;
7330         int err;
7331
7332         buf = strstrip(buf);
7333         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
7334         if (err)
7335                 return err;
7336
7337         xchg(&memcg->swap.max, max);
7338
7339         return nbytes;
7340 }
7341
7342 static int swap_events_show(struct seq_file *m, void *v)
7343 {
7344         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
7345
7346         seq_printf(m, "high %lu\n",
7347                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_HIGH]));
7348         seq_printf(m, "max %lu\n",
7349                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_MAX]));
7350         seq_printf(m, "fail %lu\n",
7351                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_FAIL]));
7352
7353         return 0;
7354 }
7355
7356 static struct cftype swap_files[] = {
7357         {
7358                 .name = "swap.current",
7359                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7360                 .read_u64 = swap_current_read,
7361         },
7362         {
7363                 .name = "swap.high",
7364                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7365                 .seq_show = swap_high_show,
7366                 .write = swap_high_write,
7367         },
7368         {
7369                 .name = "swap.max",
7370                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7371                 .seq_show = swap_max_show,
7372                 .write = swap_max_write,
7373         },
7374         {
7375                 .name = "swap.events",
7376                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7377                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, swap_events_file),
7378                 .seq_show = swap_events_show,
7379         },
7380         { }     /* terminate */
7381 };
7382
7383 static struct cftype memsw_files[] = {
7384         {
7385                 .name = "memsw.usage_in_bytes",
7386                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_USAGE),
7387                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7388         },
7389         {
7390                 .name = "memsw.max_usage_in_bytes",
7391                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_MAX_USAGE),
7392                 .write = mem_cgroup_reset,
7393                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7394         },
7395         {
7396                 .name = "memsw.limit_in_bytes",
7397                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_LIMIT),
7398                 .write = mem_cgroup_write,
7399                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7400         },
7401         {
7402                 .name = "memsw.failcnt",
7403                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_FAILCNT),
7404                 .write = mem_cgroup_reset,
7405                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7406         },
7407         { },    /* terminate */
7408 };
7409
7410 /*
7411  * If mem_cgroup_swap_init() is implemented as a subsys_initcall()
7412  * instead of a core_initcall(), this could mean cgroup_memory_noswap still
7413  * remains set to false even when memcg is disabled via "cgroup_disable=memory"
7414  * boot parameter. This may result in premature OOPS inside
7415  * mem_cgroup_get_nr_swap_pages() function in corner cases.
7416  */
7417 static int __init mem_cgroup_swap_init(void)
7418 {
7419         /* No memory control -> no swap control */
7420         if (mem_cgroup_disabled())
7421                 cgroup_memory_noswap = true;
7422
7423         if (cgroup_memory_noswap)
7424                 return 0;
7425
7426         WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&memory_cgrp_subsys, swap_files));
7427         WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&memory_cgrp_subsys, memsw_files));
7428
7429         return 0;
7430 }
7431 core_initcall(mem_cgroup_swap_init);
7432
7433 #endif /* CONFIG_MEMCG_SWAP */