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