mm: memcg/slab: fix use after free in obj_cgroup_charge
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / memcontrol.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /* memcontrol.c - Memory Controller
3  *
4  * Copyright IBM Corporation, 2007
5  * Author Balbir Singh <balbir@linux.vnet.ibm.com>
6  *
7  * Copyright 2007 OpenVZ SWsoft Inc
8  * Author: Pavel Emelianov <xemul@openvz.org>
9  *
10  * Memory thresholds
11  * Copyright (C) 2009 Nokia Corporation
12  * Author: Kirill A. Shutemov
13  *
14  * Kernel Memory Controller
15  * Copyright (C) 2012 Parallels Inc. and Google Inc.
16  * Authors: Glauber Costa and Suleiman Souhlal
17  *
18  * Native page reclaim
19  * Charge lifetime sanitation
20  * Lockless page tracking & accounting
21  * Unified hierarchy configuration model
22  * Copyright (C) 2015 Red Hat, Inc., Johannes Weiner
23  */
24
25 #include <linux/page_counter.h>
26 #include <linux/memcontrol.h>
27 #include <linux/cgroup.h>
28 #include <linux/pagewalk.h>
29 #include <linux/sched/mm.h>
30 #include <linux/shmem_fs.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <linux/pagemap.h>
33 #include <linux/vm_event_item.h>
34 #include <linux/smp.h>
35 #include <linux/page-flags.h>
36 #include <linux/backing-dev.h>
37 #include <linux/bit_spinlock.h>
38 #include <linux/rcupdate.h>
39 #include <linux/limits.h>
40 #include <linux/export.h>
41 #include <linux/mutex.h>
42 #include <linux/rbtree.h>
43 #include <linux/slab.h>
44 #include <linux/swap.h>
45 #include <linux/swapops.h>
46 #include <linux/spinlock.h>
47 #include <linux/eventfd.h>
48 #include <linux/poll.h>
49 #include <linux/sort.h>
50 #include <linux/fs.h>
51 #include <linux/seq_file.h>
52 #include <linux/vmpressure.h>
53 #include <linux/mm_inline.h>
54 #include <linux/swap_cgroup.h>
55 #include <linux/cpu.h>
56 #include <linux/oom.h>
57 #include <linux/lockdep.h>
58 #include <linux/file.h>
59 #include <linux/tracehook.h>
60 #include <linux/psi.h>
61 #include <linux/seq_buf.h>
62 #include "internal.h"
63 #include <net/sock.h>
64 #include <net/ip.h>
65 #include "slab.h"
66
67 #include <linux/uaccess.h>
68
69 #include <trace/events/vmscan.h>
70
71 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys __read_mostly;
72 EXPORT_SYMBOL(memory_cgrp_subsys);
73
74 struct mem_cgroup *root_mem_cgroup __read_mostly;
75
76 /* Active memory cgroup to use from an interrupt context */
77 DEFINE_PER_CPU(struct mem_cgroup *, int_active_memcg);
78
79 /* Socket memory accounting disabled? */
80 static bool cgroup_memory_nosocket;
81
82 /* Kernel memory accounting disabled? */
83 static bool cgroup_memory_nokmem;
84
85 /* Whether the swap controller is active */
86 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
87 bool cgroup_memory_noswap __read_mostly;
88 #else
89 #define cgroup_memory_noswap            1
90 #endif
91
92 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
93 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_cgwb_frn_waitq);
94 #endif
95
96 /* Whether legacy memory+swap accounting is active */
97 static bool do_memsw_account(void)
98 {
99         return !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_noswap;
100 }
101
102 #define THRESHOLDS_EVENTS_TARGET 128
103 #define SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET 1024
104
105 /*
106  * Cgroups above their limits are maintained in a RB-Tree, independent of
107  * their hierarchy representation
108  */
109
110 struct mem_cgroup_tree_per_node {
111         struct rb_root rb_root;
112         struct rb_node *rb_rightmost;
113         spinlock_t lock;
114 };
115
116 struct mem_cgroup_tree {
117         struct mem_cgroup_tree_per_node *rb_tree_per_node[MAX_NUMNODES];
118 };
119
120 static struct mem_cgroup_tree soft_limit_tree __read_mostly;
121
122 /* for OOM */
123 struct mem_cgroup_eventfd_list {
124         struct list_head list;
125         struct eventfd_ctx *eventfd;
126 };
127
128 /*
129  * cgroup_event represents events which userspace want to receive.
130  */
131 struct mem_cgroup_event {
132         /*
133          * memcg which the event belongs to.
134          */
135         struct mem_cgroup *memcg;
136         /*
137          * eventfd to signal userspace about the event.
138          */
139         struct eventfd_ctx *eventfd;
140         /*
141          * Each of these stored in a list by the cgroup.
142          */
143         struct list_head list;
144         /*
145          * register_event() callback will be used to add new userspace
146          * waiter for changes related to this event.  Use eventfd_signal()
147          * on eventfd to send notification to userspace.
148          */
149         int (*register_event)(struct mem_cgroup *memcg,
150                               struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args);
151         /*
152          * unregister_event() callback will be called when userspace closes
153          * the eventfd or on cgroup removing.  This callback must be set,
154          * if you want provide notification functionality.
155          */
156         void (*unregister_event)(struct mem_cgroup *memcg,
157                                  struct eventfd_ctx *eventfd);
158         /*
159          * All fields below needed to unregister event when
160          * userspace closes eventfd.
161          */
162         poll_table pt;
163         wait_queue_head_t *wqh;
164         wait_queue_entry_t wait;
165         struct work_struct remove;
166 };
167
168 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg);
169 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg);
170
171 /* Stuffs for move charges at task migration. */
172 /*
173  * Types of charges to be moved.
174  */
175 #define MOVE_ANON       0x1U
176 #define MOVE_FILE       0x2U
177 #define MOVE_MASK       (MOVE_ANON | MOVE_FILE)
178
179 /* "mc" and its members are protected by cgroup_mutex */
180 static struct move_charge_struct {
181         spinlock_t        lock; /* for from, to */
182         struct mm_struct  *mm;
183         struct mem_cgroup *from;
184         struct mem_cgroup *to;
185         unsigned long flags;
186         unsigned long precharge;
187         unsigned long moved_charge;
188         unsigned long moved_swap;
189         struct task_struct *moving_task;        /* a task moving charges */
190         wait_queue_head_t waitq;                /* a waitq for other context */
191 } mc = {
192         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mc.lock),
193         .waitq = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(mc.waitq),
194 };
195
196 /*
197  * Maximum loops in mem_cgroup_hierarchical_reclaim(), used for soft
198  * limit reclaim to prevent infinite loops, if they ever occur.
199  */
200 #define MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS            100
201 #define MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS 2
202
203 /* for encoding cft->private value on file */
204 enum res_type {
205         _MEM,
206         _MEMSWAP,
207         _OOM_TYPE,
208         _KMEM,
209         _TCP,
210 };
211
212 #define MEMFILE_PRIVATE(x, val) ((x) << 16 | (val))
213 #define MEMFILE_TYPE(val)       ((val) >> 16 & 0xffff)
214 #define MEMFILE_ATTR(val)       ((val) & 0xffff)
215 /* Used for OOM nofiier */
216 #define OOM_CONTROL             (0)
217
218 /*
219  * Iteration constructs for visiting all cgroups (under a tree).  If
220  * loops are exited prematurely (break), mem_cgroup_iter_break() must
221  * be used for reference counting.
222  */
223 #define for_each_mem_cgroup_tree(iter, root)            \
224         for (iter = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);  \
225              iter != NULL;                              \
226              iter = mem_cgroup_iter(root, iter, NULL))
227
228 #define for_each_mem_cgroup(iter)                       \
229         for (iter = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);  \
230              iter != NULL;                              \
231              iter = mem_cgroup_iter(NULL, iter, NULL))
232
233 static inline bool should_force_charge(void)
234 {
235         return tsk_is_oom_victim(current) || fatal_signal_pending(current) ||
236                 (current->flags & PF_EXITING);
237 }
238
239 /* Some nice accessors for the vmpressure. */
240 struct vmpressure *memcg_to_vmpressure(struct mem_cgroup *memcg)
241 {
242         if (!memcg)
243                 memcg = root_mem_cgroup;
244         return &memcg->vmpressure;
245 }
246
247 struct cgroup_subsys_state *vmpressure_to_css(struct vmpressure *vmpr)
248 {
249         return &container_of(vmpr, struct mem_cgroup, vmpressure)->css;
250 }
251
252 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
253 extern spinlock_t css_set_lock;
254
255 static void obj_cgroup_release(struct percpu_ref *ref)
256 {
257         struct obj_cgroup *objcg = container_of(ref, struct obj_cgroup, refcnt);
258         struct mem_cgroup *memcg;
259         unsigned int nr_bytes;
260         unsigned int nr_pages;
261         unsigned long flags;
262
263         /*
264          * At this point all allocated objects are freed, and
265          * objcg->nr_charged_bytes can't have an arbitrary byte value.
266          * However, it can be PAGE_SIZE or (x * PAGE_SIZE).
267          *
268          * The following sequence can lead to it:
269          * 1) CPU0: objcg == stock->cached_objcg
270          * 2) CPU1: we do a small allocation (e.g. 92 bytes),
271          *          PAGE_SIZE bytes are charged
272          * 3) CPU1: a process from another memcg is allocating something,
273          *          the stock if flushed,
274          *          objcg->nr_charged_bytes = PAGE_SIZE - 92
275          * 5) CPU0: we do release this object,
276          *          92 bytes are added to stock->nr_bytes
277          * 6) CPU0: stock is flushed,
278          *          92 bytes are added to objcg->nr_charged_bytes
279          *
280          * In the result, nr_charged_bytes == PAGE_SIZE.
281          * This page will be uncharged in obj_cgroup_release().
282          */
283         nr_bytes = atomic_read(&objcg->nr_charged_bytes);
284         WARN_ON_ONCE(nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1));
285         nr_pages = nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
286
287         spin_lock_irqsave(&css_set_lock, flags);
288         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
289         if (nr_pages)
290                 __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
291         list_del(&objcg->list);
292         mem_cgroup_put(memcg);
293         spin_unlock_irqrestore(&css_set_lock, flags);
294
295         percpu_ref_exit(ref);
296         kfree_rcu(objcg, rcu);
297 }
298
299 static struct obj_cgroup *obj_cgroup_alloc(void)
300 {
301         struct obj_cgroup *objcg;
302         int ret;
303
304         objcg = kzalloc(sizeof(struct obj_cgroup), GFP_KERNEL);
305         if (!objcg)
306                 return NULL;
307
308         ret = percpu_ref_init(&objcg->refcnt, obj_cgroup_release, 0,
309                               GFP_KERNEL);
310         if (ret) {
311                 kfree(objcg);
312                 return NULL;
313         }
314         INIT_LIST_HEAD(&objcg->list);
315         return objcg;
316 }
317
318 static void memcg_reparent_objcgs(struct mem_cgroup *memcg,
319                                   struct mem_cgroup *parent)
320 {
321         struct obj_cgroup *objcg, *iter;
322
323         objcg = rcu_replace_pointer(memcg->objcg, NULL, true);
324
325         spin_lock_irq(&css_set_lock);
326
327         /* Move active objcg to the parent's list */
328         xchg(&objcg->memcg, parent);
329         css_get(&parent->css);
330         list_add(&objcg->list, &parent->objcg_list);
331
332         /* Move already reparented objcgs to the parent's list */
333         list_for_each_entry(iter, &memcg->objcg_list, list) {
334                 css_get(&parent->css);
335                 xchg(&iter->memcg, parent);
336                 css_put(&memcg->css);
337         }
338         list_splice(&memcg->objcg_list, &parent->objcg_list);
339
340         spin_unlock_irq(&css_set_lock);
341
342         percpu_ref_kill(&objcg->refcnt);
343 }
344
345 /*
346  * This will be used as a shrinker list's index.
347  * The main reason for not using cgroup id for this:
348  *  this works better in sparse environments, where we have a lot of memcgs,
349  *  but only a few kmem-limited. Or also, if we have, for instance, 200
350  *  memcgs, and none but the 200th is kmem-limited, we'd have to have a
351  *  200 entry array for that.
352  *
353  * The current size of the caches array is stored in memcg_nr_cache_ids. It
354  * will double each time we have to increase it.
355  */
356 static DEFINE_IDA(memcg_cache_ida);
357 int memcg_nr_cache_ids;
358
359 /* Protects memcg_nr_cache_ids */
360 static DECLARE_RWSEM(memcg_cache_ids_sem);
361
362 void memcg_get_cache_ids(void)
363 {
364         down_read(&memcg_cache_ids_sem);
365 }
366
367 void memcg_put_cache_ids(void)
368 {
369         up_read(&memcg_cache_ids_sem);
370 }
371
372 /*
373  * MIN_SIZE is different than 1, because we would like to avoid going through
374  * the alloc/free process all the time. In a small machine, 4 kmem-limited
375  * cgroups is a reasonable guess. In the future, it could be a parameter or
376  * tunable, but that is strictly not necessary.
377  *
378  * MAX_SIZE should be as large as the number of cgrp_ids. Ideally, we could get
379  * this constant directly from cgroup, but it is understandable that this is
380  * better kept as an internal representation in cgroup.c. In any case, the
381  * cgrp_id space is not getting any smaller, and we don't have to necessarily
382  * increase ours as well if it increases.
383  */
384 #define MEMCG_CACHES_MIN_SIZE 4
385 #define MEMCG_CACHES_MAX_SIZE MEM_CGROUP_ID_MAX
386
387 /*
388  * A lot of the calls to the cache allocation functions are expected to be
389  * inlined by the compiler. Since the calls to memcg_slab_pre_alloc_hook() are
390  * conditional to this static branch, we'll have to allow modules that does
391  * kmem_cache_alloc and the such to see this symbol as well
392  */
393 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_kmem_enabled_key);
394 EXPORT_SYMBOL(memcg_kmem_enabled_key);
395 #endif
396
397 static int memcg_shrinker_map_size;
398 static DEFINE_MUTEX(memcg_shrinker_map_mutex);
399
400 static void memcg_free_shrinker_map_rcu(struct rcu_head *head)
401 {
402         kvfree(container_of(head, struct memcg_shrinker_map, rcu));
403 }
404
405 static int memcg_expand_one_shrinker_map(struct mem_cgroup *memcg,
406                                          int size, int old_size)
407 {
408         struct memcg_shrinker_map *new, *old;
409         int nid;
410
411         lockdep_assert_held(&memcg_shrinker_map_mutex);
412
413         for_each_node(nid) {
414                 old = rcu_dereference_protected(
415                         mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid)->shrinker_map, true);
416                 /* Not yet online memcg */
417                 if (!old)
418                         return 0;
419
420                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
421                 if (!new)
422                         return -ENOMEM;
423
424                 /* Set all old bits, clear all new bits */
425                 memset(new->map, (int)0xff, old_size);
426                 memset((void *)new->map + old_size, 0, size - old_size);
427
428                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, new);
429                 call_rcu(&old->rcu, memcg_free_shrinker_map_rcu);
430         }
431
432         return 0;
433 }
434
435 static void memcg_free_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
436 {
437         struct mem_cgroup_per_node *pn;
438         struct memcg_shrinker_map *map;
439         int nid;
440
441         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
442                 return;
443
444         for_each_node(nid) {
445                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
446                 map = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_map, true);
447                 if (map)
448                         kvfree(map);
449                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_map, NULL);
450         }
451 }
452
453 static int memcg_alloc_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
454 {
455         struct memcg_shrinker_map *map;
456         int nid, size, ret = 0;
457
458         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
459                 return 0;
460
461         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
462         size = memcg_shrinker_map_size;
463         for_each_node(nid) {
464                 map = kvzalloc_node(sizeof(*map) + size, GFP_KERNEL, nid);
465                 if (!map) {
466                         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
467                         ret = -ENOMEM;
468                         break;
469                 }
470                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, map);
471         }
472         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
473
474         return ret;
475 }
476
477 int memcg_expand_shrinker_maps(int new_id)
478 {
479         int size, old_size, ret = 0;
480         struct mem_cgroup *memcg;
481
482         size = DIV_ROUND_UP(new_id + 1, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long);
483         old_size = memcg_shrinker_map_size;
484         if (size <= old_size)
485                 return 0;
486
487         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
488         if (!root_mem_cgroup)
489                 goto unlock;
490
491         for_each_mem_cgroup(memcg) {
492                 if (mem_cgroup_is_root(memcg))
493                         continue;
494                 ret = memcg_expand_one_shrinker_map(memcg, size, old_size);
495                 if (ret) {
496                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
497                         goto unlock;
498                 }
499         }
500 unlock:
501         if (!ret)
502                 memcg_shrinker_map_size = size;
503         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
504         return ret;
505 }
506
507 void memcg_set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
508 {
509         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
510                 struct memcg_shrinker_map *map;
511
512                 rcu_read_lock();
513                 map = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map);
514                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
515                 smp_mb__before_atomic();
516                 set_bit(shrinker_id, map->map);
517                 rcu_read_unlock();
518         }
519 }
520
521 /**
522  * mem_cgroup_css_from_page - css of the memcg associated with a page
523  * @page: page of interest
524  *
525  * If memcg is bound to the default hierarchy, css of the memcg associated
526  * with @page is returned.  The returned css remains associated with @page
527  * until it is released.
528  *
529  * If memcg is bound to a traditional hierarchy, the css of root_mem_cgroup
530  * is returned.
531  */
532 struct cgroup_subsys_state *mem_cgroup_css_from_page(struct page *page)
533 {
534         struct mem_cgroup *memcg;
535
536         memcg = page->mem_cgroup;
537
538         if (!memcg || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
539                 memcg = root_mem_cgroup;
540
541         return &memcg->css;
542 }
543
544 /**
545  * page_cgroup_ino - return inode number of the memcg a page is charged to
546  * @page: the page
547  *
548  * Look up the closest online ancestor of the memory cgroup @page is charged to
549  * and return its inode number or 0 if @page is not charged to any cgroup. It
550  * is safe to call this function without holding a reference to @page.
551  *
552  * Note, this function is inherently racy, because there is nothing to prevent
553  * the cgroup inode from getting torn down and potentially reallocated a moment
554  * after page_cgroup_ino() returns, so it only should be used by callers that
555  * do not care (such as procfs interfaces).
556  */
557 ino_t page_cgroup_ino(struct page *page)
558 {
559         struct mem_cgroup *memcg;
560         unsigned long ino = 0;
561
562         rcu_read_lock();
563         memcg = page->mem_cgroup;
564
565         /*
566          * The lowest bit set means that memcg isn't a valid
567          * memcg pointer, but a obj_cgroups pointer.
568          * In this case the page is shared and doesn't belong
569          * to any specific memory cgroup.
570          */
571         if ((unsigned long) memcg & 0x1UL)
572                 memcg = NULL;
573
574         while (memcg && !(memcg->css.flags & CSS_ONLINE))
575                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
576         if (memcg)
577                 ino = cgroup_ino(memcg->css.cgroup);
578         rcu_read_unlock();
579         return ino;
580 }
581
582 static struct mem_cgroup_per_node *
583 mem_cgroup_page_nodeinfo(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
584 {
585         int nid = page_to_nid(page);
586
587         return memcg->nodeinfo[nid];
588 }
589
590 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
591 soft_limit_tree_node(int nid)
592 {
593         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
594 }
595
596 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
597 soft_limit_tree_from_page(struct page *page)
598 {
599         int nid = page_to_nid(page);
600
601         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
602 }
603
604 static void __mem_cgroup_insert_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
605                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz,
606                                          unsigned long new_usage_in_excess)
607 {
608         struct rb_node **p = &mctz->rb_root.rb_node;
609         struct rb_node *parent = NULL;
610         struct mem_cgroup_per_node *mz_node;
611         bool rightmost = true;
612
613         if (mz->on_tree)
614                 return;
615
616         mz->usage_in_excess = new_usage_in_excess;
617         if (!mz->usage_in_excess)
618                 return;
619         while (*p) {
620                 parent = *p;
621                 mz_node = rb_entry(parent, struct mem_cgroup_per_node,
622                                         tree_node);
623                 if (mz->usage_in_excess < mz_node->usage_in_excess) {
624                         p = &(*p)->rb_left;
625                         rightmost = false;
626                 } else {
627                         p = &(*p)->rb_right;
628                 }
629         }
630
631         if (rightmost)
632                 mctz->rb_rightmost = &mz->tree_node;
633
634         rb_link_node(&mz->tree_node, parent, p);
635         rb_insert_color(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
636         mz->on_tree = true;
637 }
638
639 static void __mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
640                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
641 {
642         if (!mz->on_tree)
643                 return;
644
645         if (&mz->tree_node == mctz->rb_rightmost)
646                 mctz->rb_rightmost = rb_prev(&mz->tree_node);
647
648         rb_erase(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
649         mz->on_tree = false;
650 }
651
652 static void mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
653                                        struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
654 {
655         unsigned long flags;
656
657         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
658         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
659         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
660 }
661
662 static unsigned long soft_limit_excess(struct mem_cgroup *memcg)
663 {
664         unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
665         unsigned long soft_limit = READ_ONCE(memcg->soft_limit);
666         unsigned long excess = 0;
667
668         if (nr_pages > soft_limit)
669                 excess = nr_pages - soft_limit;
670
671         return excess;
672 }
673
674 static void mem_cgroup_update_tree(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
675 {
676         unsigned long excess;
677         struct mem_cgroup_per_node *mz;
678         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
679
680         mctz = soft_limit_tree_from_page(page);
681         if (!mctz)
682                 return;
683         /*
684          * Necessary to update all ancestors when hierarchy is used.
685          * because their event counter is not touched.
686          */
687         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
688                 mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
689                 excess = soft_limit_excess(memcg);
690                 /*
691                  * We have to update the tree if mz is on RB-tree or
692                  * mem is over its softlimit.
693                  */
694                 if (excess || mz->on_tree) {
695                         unsigned long flags;
696
697                         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
698                         /* if on-tree, remove it */
699                         if (mz->on_tree)
700                                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
701                         /*
702                          * Insert again. mz->usage_in_excess will be updated.
703                          * If excess is 0, no tree ops.
704                          */
705                         __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
706                         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
707                 }
708         }
709 }
710
711 static void mem_cgroup_remove_from_trees(struct mem_cgroup *memcg)
712 {
713         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
714         struct mem_cgroup_per_node *mz;
715         int nid;
716
717         for_each_node(nid) {
718                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
719                 mctz = soft_limit_tree_node(nid);
720                 if (mctz)
721                         mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
722         }
723 }
724
725 static struct mem_cgroup_per_node *
726 __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
727 {
728         struct mem_cgroup_per_node *mz;
729
730 retry:
731         mz = NULL;
732         if (!mctz->rb_rightmost)
733                 goto done;              /* Nothing to reclaim from */
734
735         mz = rb_entry(mctz->rb_rightmost,
736                       struct mem_cgroup_per_node, tree_node);
737         /*
738          * Remove the node now but someone else can add it back,
739          * we will to add it back at the end of reclaim to its correct
740          * position in the tree.
741          */
742         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
743         if (!soft_limit_excess(mz->memcg) ||
744             !css_tryget(&mz->memcg->css))
745                 goto retry;
746 done:
747         return mz;
748 }
749
750 static struct mem_cgroup_per_node *
751 mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
752 {
753         struct mem_cgroup_per_node *mz;
754
755         spin_lock_irq(&mctz->lock);
756         mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
757         spin_unlock_irq(&mctz->lock);
758         return mz;
759 }
760
761 /**
762  * __mod_memcg_state - update cgroup memory statistics
763  * @memcg: the memory cgroup
764  * @idx: the stat item - can be enum memcg_stat_item or enum node_stat_item
765  * @val: delta to add to the counter, can be negative
766  */
767 void __mod_memcg_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx, int val)
768 {
769         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
770
771         if (mem_cgroup_disabled())
772                 return;
773
774         if (memcg_stat_item_in_bytes(idx))
775                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
776
777         x = val + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->stat[idx]);
778         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
779                 struct mem_cgroup *mi;
780
781                 /*
782                  * Batch local counters to keep them in sync with
783                  * the hierarchical ones.
784                  */
785                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->stat[idx], x);
786                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
787                         atomic_long_add(x, &mi->vmstats[idx]);
788                 x = 0;
789         }
790         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->stat[idx], x);
791 }
792
793 static struct mem_cgroup_per_node *
794 parent_nodeinfo(struct mem_cgroup_per_node *pn, int nid)
795 {
796         struct mem_cgroup *parent;
797
798         parent = parent_mem_cgroup(pn->memcg);
799         if (!parent)
800                 return NULL;
801         return mem_cgroup_nodeinfo(parent, nid);
802 }
803
804 void __mod_memcg_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
805                               int val)
806 {
807         struct mem_cgroup_per_node *pn;
808         struct mem_cgroup *memcg;
809         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
810
811         pn = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
812         memcg = pn->memcg;
813
814         /* Update memcg */
815         __mod_memcg_state(memcg, idx, val);
816
817         /* Update lruvec */
818         __this_cpu_add(pn->lruvec_stat_local->count[idx], val);
819
820         if (vmstat_item_in_bytes(idx))
821                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
822
823         x = val + __this_cpu_read(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx]);
824         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
825                 pg_data_t *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
826                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
827
828                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, pgdat->node_id))
829                         atomic_long_add(x, &pi->lruvec_stat[idx]);
830                 x = 0;
831         }
832         __this_cpu_write(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx], x);
833 }
834
835 /**
836  * __mod_lruvec_state - update lruvec memory statistics
837  * @lruvec: the lruvec
838  * @idx: the stat item
839  * @val: delta to add to the counter, can be negative
840  *
841  * The lruvec is the intersection of the NUMA node and a cgroup. This
842  * function updates the all three counters that are affected by a
843  * change of state at this level: per-node, per-cgroup, per-lruvec.
844  */
845 void __mod_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
846                         int val)
847 {
848         /* Update node */
849         __mod_node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), idx, val);
850
851         /* Update memcg and lruvec */
852         if (!mem_cgroup_disabled())
853                 __mod_memcg_lruvec_state(lruvec, idx, val);
854 }
855
856 void __mod_lruvec_slab_state(void *p, enum node_stat_item idx, int val)
857 {
858         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(virt_to_page(p));
859         struct mem_cgroup *memcg;
860         struct lruvec *lruvec;
861
862         rcu_read_lock();
863         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
864
865         /*
866          * Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the
867          * node. If we reparent the slab objects to the root memcg,
868          * when we free the slab object, we need to update the per-memcg
869          * vmstats to keep it correct for the root memcg.
870          */
871         if (!memcg) {
872                 __mod_node_page_state(pgdat, idx, val);
873         } else {
874                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
875                 __mod_lruvec_state(lruvec, idx, val);
876         }
877         rcu_read_unlock();
878 }
879
880 /**
881  * __count_memcg_events - account VM events in a cgroup
882  * @memcg: the memory cgroup
883  * @idx: the event item
884  * @count: the number of events that occured
885  */
886 void __count_memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, enum vm_event_item idx,
887                           unsigned long count)
888 {
889         unsigned long x;
890
891         if (mem_cgroup_disabled())
892                 return;
893
894         x = count + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->events[idx]);
895         if (unlikely(x > MEMCG_CHARGE_BATCH)) {
896                 struct mem_cgroup *mi;
897
898                 /*
899                  * Batch local counters to keep them in sync with
900                  * the hierarchical ones.
901                  */
902                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->events[idx], x);
903                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
904                         atomic_long_add(x, &mi->vmevents[idx]);
905                 x = 0;
906         }
907         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->events[idx], x);
908 }
909
910 static unsigned long memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, int event)
911 {
912         return atomic_long_read(&memcg->vmevents[event]);
913 }
914
915 static unsigned long memcg_events_local(struct mem_cgroup *memcg, int event)
916 {
917         long x = 0;
918         int cpu;
919
920         for_each_possible_cpu(cpu)
921                 x += per_cpu(memcg->vmstats_local->events[event], cpu);
922         return x;
923 }
924
925 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
926                                          struct page *page,
927                                          int nr_pages)
928 {
929         /* pagein of a big page is an event. So, ignore page size */
930         if (nr_pages > 0)
931                 __count_memcg_events(memcg, PGPGIN, 1);
932         else {
933                 __count_memcg_events(memcg, PGPGOUT, 1);
934                 nr_pages = -nr_pages; /* for event */
935         }
936
937         __this_cpu_add(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, nr_pages);
938 }
939
940 static bool mem_cgroup_event_ratelimit(struct mem_cgroup *memcg,
941                                        enum mem_cgroup_events_target target)
942 {
943         unsigned long val, next;
944
945         val = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events);
946         next = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->targets[target]);
947         /* from time_after() in jiffies.h */
948         if ((long)(next - val) < 0) {
949                 switch (target) {
950                 case MEM_CGROUP_TARGET_THRESH:
951                         next = val + THRESHOLDS_EVENTS_TARGET;
952                         break;
953                 case MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT:
954                         next = val + SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET;
955                         break;
956                 default:
957                         break;
958                 }
959                 __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->targets[target], next);
960                 return true;
961         }
962         return false;
963 }
964
965 /*
966  * Check events in order.
967  *
968  */
969 static void memcg_check_events(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
970 {
971         /* threshold event is triggered in finer grain than soft limit */
972         if (unlikely(mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
973                                                 MEM_CGROUP_TARGET_THRESH))) {
974                 bool do_softlimit;
975
976                 do_softlimit = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
977                                                 MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT);
978                 mem_cgroup_threshold(memcg);
979                 if (unlikely(do_softlimit))
980                         mem_cgroup_update_tree(memcg, page);
981         }
982 }
983
984 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
985 {
986         /*
987          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
988          * if it races with swapoff, page migration, etc.
989          * So this can be called with p == NULL.
990          */
991         if (unlikely(!p))
992                 return NULL;
993
994         return mem_cgroup_from_css(task_css(p, memory_cgrp_id));
995 }
996 EXPORT_SYMBOL(mem_cgroup_from_task);
997
998 /**
999  * get_mem_cgroup_from_mm: Obtain a reference on given mm_struct's memcg.
1000  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
1001  *
1002  * Obtain a reference on mm->memcg and returns it if successful. Otherwise
1003  * root_mem_cgroup is returned. However if mem_cgroup is disabled, NULL is
1004  * returned.
1005  */
1006 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_mm(struct mm_struct *mm)
1007 {
1008         struct mem_cgroup *memcg;
1009
1010         if (mem_cgroup_disabled())
1011                 return NULL;
1012
1013         rcu_read_lock();
1014         do {
1015                 /*
1016                  * Page cache insertions can happen withou an
1017                  * actual mm context, e.g. during disk probing
1018                  * on boot, loopback IO, acct() writes etc.
1019                  */
1020                 if (unlikely(!mm))
1021                         memcg = root_mem_cgroup;
1022                 else {
1023                         memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
1024                         if (unlikely(!memcg))
1025                                 memcg = root_mem_cgroup;
1026                 }
1027         } while (!css_tryget(&memcg->css));
1028         rcu_read_unlock();
1029         return memcg;
1030 }
1031 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_mm);
1032
1033 /**
1034  * get_mem_cgroup_from_page: Obtain a reference on given page's memcg.
1035  * @page: page from which memcg should be extracted.
1036  *
1037  * Obtain a reference on page->memcg and returns it if successful. Otherwise
1038  * root_mem_cgroup is returned.
1039  */
1040 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_page(struct page *page)
1041 {
1042         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
1043
1044         if (mem_cgroup_disabled())
1045                 return NULL;
1046
1047         rcu_read_lock();
1048         /* Page should not get uncharged and freed memcg under us. */
1049         if (!memcg || WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1050                 memcg = root_mem_cgroup;
1051         rcu_read_unlock();
1052         return memcg;
1053 }
1054 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_page);
1055
1056 static __always_inline struct mem_cgroup *active_memcg(void)
1057 {
1058         if (in_interrupt())
1059                 return this_cpu_read(int_active_memcg);
1060         else
1061                 return current->active_memcg;
1062 }
1063
1064 static __always_inline struct mem_cgroup *get_active_memcg(void)
1065 {
1066         struct mem_cgroup *memcg;
1067
1068         rcu_read_lock();
1069         memcg = active_memcg();
1070         if (memcg) {
1071                 /* current->active_memcg must hold a ref. */
1072                 if (WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1073                         memcg = root_mem_cgroup;
1074                 else
1075                         memcg = current->active_memcg;
1076         }
1077         rcu_read_unlock();
1078
1079         return memcg;
1080 }
1081
1082 static __always_inline bool memcg_kmem_bypass(void)
1083 {
1084         /* Allow remote memcg charging from any context. */
1085         if (unlikely(active_memcg()))
1086                 return false;
1087
1088         /* Memcg to charge can't be determined. */
1089         if (in_interrupt() || !current->mm || (current->flags & PF_KTHREAD))
1090                 return true;
1091
1092         return false;
1093 }
1094
1095 /**
1096  * If active memcg is set, do not fallback to current->mm->memcg.
1097  */
1098 static __always_inline struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_current(void)
1099 {
1100         if (memcg_kmem_bypass())
1101                 return NULL;
1102
1103         if (unlikely(active_memcg()))
1104                 return get_active_memcg();
1105
1106         return get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
1107 }
1108
1109 /**
1110  * mem_cgroup_iter - iterate over memory cgroup hierarchy
1111  * @root: hierarchy root
1112  * @prev: previously returned memcg, NULL on first invocation
1113  * @reclaim: cookie for shared reclaim walks, NULL for full walks
1114  *
1115  * Returns references to children of the hierarchy below @root, or
1116  * @root itself, or %NULL after a full round-trip.
1117  *
1118  * Caller must pass the return value in @prev on subsequent
1119  * invocations for reference counting, or use mem_cgroup_iter_break()
1120  * to cancel a hierarchy walk before the round-trip is complete.
1121  *
1122  * Reclaimers can specify a node in @reclaim to divide up the memcgs
1123  * in the hierarchy among all concurrent reclaimers operating on the
1124  * same node.
1125  */
1126 struct mem_cgroup *mem_cgroup_iter(struct mem_cgroup *root,
1127                                    struct mem_cgroup *prev,
1128                                    struct mem_cgroup_reclaim_cookie *reclaim)
1129 {
1130         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1131         struct cgroup_subsys_state *css = NULL;
1132         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1133         struct mem_cgroup *pos = NULL;
1134
1135         if (mem_cgroup_disabled())
1136                 return NULL;
1137
1138         if (!root)
1139                 root = root_mem_cgroup;
1140
1141         if (prev && !reclaim)
1142                 pos = prev;
1143
1144         if (!root->use_hierarchy && root != root_mem_cgroup) {
1145                 if (prev)
1146                         goto out;
1147                 return root;
1148         }
1149
1150         rcu_read_lock();
1151
1152         if (reclaim) {
1153                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
1154
1155                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(root, reclaim->pgdat->node_id);
1156                 iter = &mz->iter;
1157
1158                 if (prev && reclaim->generation != iter->generation)
1159                         goto out_unlock;
1160
1161                 while (1) {
1162                         pos = READ_ONCE(iter->position);
1163                         if (!pos || css_tryget(&pos->css))
1164                                 break;
1165                         /*
1166                          * css reference reached zero, so iter->position will
1167                          * be cleared by ->css_released. However, we should not
1168                          * rely on this happening soon, because ->css_released
1169                          * is called from a work queue, and by busy-waiting we
1170                          * might block it. So we clear iter->position right
1171                          * away.
1172                          */
1173                         (void)cmpxchg(&iter->position, pos, NULL);
1174                 }
1175         }
1176
1177         if (pos)
1178                 css = &pos->css;
1179
1180         for (;;) {
1181                 css = css_next_descendant_pre(css, &root->css);
1182                 if (!css) {
1183                         /*
1184                          * Reclaimers share the hierarchy walk, and a
1185                          * new one might jump in right at the end of
1186                          * the hierarchy - make sure they see at least
1187                          * one group and restart from the beginning.
1188                          */
1189                         if (!prev)
1190                                 continue;
1191                         break;
1192                 }
1193
1194                 /*
1195                  * Verify the css and acquire a reference.  The root
1196                  * is provided by the caller, so we know it's alive
1197                  * and kicking, and don't take an extra reference.
1198                  */
1199                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
1200
1201                 if (css == &root->css)
1202                         break;
1203
1204                 if (css_tryget(css))
1205                         break;
1206
1207                 memcg = NULL;
1208         }
1209
1210         if (reclaim) {
1211                 /*
1212                  * The position could have already been updated by a competing
1213                  * thread, so check that the value hasn't changed since we read
1214                  * it to avoid reclaiming from the same cgroup twice.
1215                  */
1216                 (void)cmpxchg(&iter->position, pos, memcg);
1217
1218                 if (pos)
1219                         css_put(&pos->css);
1220
1221                 if (!memcg)
1222                         iter->generation++;
1223                 else if (!prev)
1224                         reclaim->generation = iter->generation;
1225         }
1226
1227 out_unlock:
1228         rcu_read_unlock();
1229 out:
1230         if (prev && prev != root)
1231                 css_put(&prev->css);
1232
1233         return memcg;
1234 }
1235
1236 /**
1237  * mem_cgroup_iter_break - abort a hierarchy walk prematurely
1238  * @root: hierarchy root
1239  * @prev: last visited hierarchy member as returned by mem_cgroup_iter()
1240  */
1241 void mem_cgroup_iter_break(struct mem_cgroup *root,
1242                            struct mem_cgroup *prev)
1243 {
1244         if (!root)
1245                 root = root_mem_cgroup;
1246         if (prev && prev != root)
1247                 css_put(&prev->css);
1248 }
1249
1250 static void __invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *from,
1251                                         struct mem_cgroup *dead_memcg)
1252 {
1253         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1254         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1255         int nid;
1256
1257         for_each_node(nid) {
1258                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(from, nid);
1259                 iter = &mz->iter;
1260                 cmpxchg(&iter->position, dead_memcg, NULL);
1261         }
1262 }
1263
1264 static void invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *dead_memcg)
1265 {
1266         struct mem_cgroup *memcg = dead_memcg;
1267         struct mem_cgroup *last;
1268
1269         do {
1270                 __invalidate_reclaim_iterators(memcg, dead_memcg);
1271                 last = memcg;
1272         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
1273
1274         /*
1275          * When cgruop1 non-hierarchy mode is used,
1276          * parent_mem_cgroup() does not walk all the way up to the
1277          * cgroup root (root_mem_cgroup). So we have to handle
1278          * dead_memcg from cgroup root separately.
1279          */
1280         if (last != root_mem_cgroup)
1281                 __invalidate_reclaim_iterators(root_mem_cgroup,
1282                                                 dead_memcg);
1283 }
1284
1285 /**
1286  * mem_cgroup_scan_tasks - iterate over tasks of a memory cgroup hierarchy
1287  * @memcg: hierarchy root
1288  * @fn: function to call for each task
1289  * @arg: argument passed to @fn
1290  *
1291  * This function iterates over tasks attached to @memcg or to any of its
1292  * descendants and calls @fn for each task. If @fn returns a non-zero
1293  * value, the function breaks the iteration loop and returns the value.
1294  * Otherwise, it will iterate over all tasks and return 0.
1295  *
1296  * This function must not be called for the root memory cgroup.
1297  */
1298 int mem_cgroup_scan_tasks(struct mem_cgroup *memcg,
1299                           int (*fn)(struct task_struct *, void *), void *arg)
1300 {
1301         struct mem_cgroup *iter;
1302         int ret = 0;
1303
1304         BUG_ON(memcg == root_mem_cgroup);
1305
1306         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1307                 struct css_task_iter it;
1308                 struct task_struct *task;
1309
1310                 css_task_iter_start(&iter->css, CSS_TASK_ITER_PROCS, &it);
1311                 while (!ret && (task = css_task_iter_next(&it)))
1312                         ret = fn(task, arg);
1313                 css_task_iter_end(&it);
1314                 if (ret) {
1315                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1316                         break;
1317                 }
1318         }
1319         return ret;
1320 }
1321
1322 /**
1323  * mem_cgroup_page_lruvec - return lruvec for isolating/putting an LRU page
1324  * @page: the page
1325  * @pgdat: pgdat of the page
1326  *
1327  * This function relies on page->mem_cgroup being stable - see the
1328  * access rules in commit_charge().
1329  */
1330 struct lruvec *mem_cgroup_page_lruvec(struct page *page, struct pglist_data *pgdat)
1331 {
1332         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1333         struct mem_cgroup *memcg;
1334         struct lruvec *lruvec;
1335
1336         if (mem_cgroup_disabled()) {
1337                 lruvec = &pgdat->__lruvec;
1338                 goto out;
1339         }
1340
1341         memcg = page->mem_cgroup;
1342         /*
1343          * Swapcache readahead pages are added to the LRU - and
1344          * possibly migrated - before they are charged.
1345          */
1346         if (!memcg)
1347                 memcg = root_mem_cgroup;
1348
1349         mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
1350         lruvec = &mz->lruvec;
1351 out:
1352         /*
1353          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1354          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1355          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1356          */
1357         if (unlikely(lruvec->pgdat != pgdat))
1358                 lruvec->pgdat = pgdat;
1359         return lruvec;
1360 }
1361
1362 /**
1363  * mem_cgroup_update_lru_size - account for adding or removing an lru page
1364  * @lruvec: mem_cgroup per zone lru vector
1365  * @lru: index of lru list the page is sitting on
1366  * @zid: zone id of the accounted pages
1367  * @nr_pages: positive when adding or negative when removing
1368  *
1369  * This function must be called under lru_lock, just before a page is added
1370  * to or just after a page is removed from an lru list (that ordering being
1371  * so as to allow it to check that lru_size 0 is consistent with list_empty).
1372  */
1373 void mem_cgroup_update_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
1374                                 int zid, int nr_pages)
1375 {
1376         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1377         unsigned long *lru_size;
1378         long size;
1379
1380         if (mem_cgroup_disabled())
1381                 return;
1382
1383         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
1384         lru_size = &mz->lru_zone_size[zid][lru];
1385
1386         if (nr_pages < 0)
1387                 *lru_size += nr_pages;
1388
1389         size = *lru_size;
1390         if (WARN_ONCE(size < 0,
1391                 "%s(%p, %d, %d): lru_size %ld\n",
1392                 __func__, lruvec, lru, nr_pages, size)) {
1393                 VM_BUG_ON(1);
1394                 *lru_size = 0;
1395         }
1396
1397         if (nr_pages > 0)
1398                 *lru_size += nr_pages;
1399 }
1400
1401 /**
1402  * mem_cgroup_margin - calculate chargeable space of a memory cgroup
1403  * @memcg: the memory cgroup
1404  *
1405  * Returns the maximum amount of memory @mem can be charged with, in
1406  * pages.
1407  */
1408 static unsigned long mem_cgroup_margin(struct mem_cgroup *memcg)
1409 {
1410         unsigned long margin = 0;
1411         unsigned long count;
1412         unsigned long limit;
1413
1414         count = page_counter_read(&memcg->memory);
1415         limit = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1416         if (count < limit)
1417                 margin = limit - count;
1418
1419         if (do_memsw_account()) {
1420                 count = page_counter_read(&memcg->memsw);
1421                 limit = READ_ONCE(memcg->memsw.max);
1422                 if (count < limit)
1423                         margin = min(margin, limit - count);
1424                 else
1425                         margin = 0;
1426         }
1427
1428         return margin;
1429 }
1430
1431 /*
1432  * A routine for checking "mem" is under move_account() or not.
1433  *
1434  * Checking a cgroup is mc.from or mc.to or under hierarchy of
1435  * moving cgroups. This is for waiting at high-memory pressure
1436  * caused by "move".
1437  */
1438 static bool mem_cgroup_under_move(struct mem_cgroup *memcg)
1439 {
1440         struct mem_cgroup *from;
1441         struct mem_cgroup *to;
1442         bool ret = false;
1443         /*
1444          * Unlike task_move routines, we access mc.to, mc.from not under
1445          * mutual exclusion by cgroup_mutex. Here, we take spinlock instead.
1446          */
1447         spin_lock(&mc.lock);
1448         from = mc.from;
1449         to = mc.to;
1450         if (!from)
1451                 goto unlock;
1452
1453         ret = mem_cgroup_is_descendant(from, memcg) ||
1454                 mem_cgroup_is_descendant(to, memcg);
1455 unlock:
1456         spin_unlock(&mc.lock);
1457         return ret;
1458 }
1459
1460 static bool mem_cgroup_wait_acct_move(struct mem_cgroup *memcg)
1461 {
1462         if (mc.moving_task && current != mc.moving_task) {
1463                 if (mem_cgroup_under_move(memcg)) {
1464                         DEFINE_WAIT(wait);
1465                         prepare_to_wait(&mc.waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
1466                         /* moving charge context might have finished. */
1467                         if (mc.moving_task)
1468                                 schedule();
1469                         finish_wait(&mc.waitq, &wait);
1470                         return true;
1471                 }
1472         }
1473         return false;
1474 }
1475
1476 struct memory_stat {
1477         const char *name;
1478         unsigned int ratio;
1479         unsigned int idx;
1480 };
1481
1482 static struct memory_stat memory_stats[] = {
1483         { "anon", PAGE_SIZE, NR_ANON_MAPPED },
1484         { "file", PAGE_SIZE, NR_FILE_PAGES },
1485         { "kernel_stack", 1024, NR_KERNEL_STACK_KB },
1486         { "percpu", 1, MEMCG_PERCPU_B },
1487         { "sock", PAGE_SIZE, MEMCG_SOCK },
1488         { "shmem", PAGE_SIZE, NR_SHMEM },
1489         { "file_mapped", PAGE_SIZE, NR_FILE_MAPPED },
1490         { "file_dirty", PAGE_SIZE, NR_FILE_DIRTY },
1491         { "file_writeback", PAGE_SIZE, NR_WRITEBACK },
1492 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1493         /*
1494          * The ratio will be initialized in memory_stats_init(). Because
1495          * on some architectures, the macro of HPAGE_PMD_SIZE is not
1496          * constant(e.g. powerpc).
1497          */
1498         { "anon_thp", 0, NR_ANON_THPS },
1499         { "file_thp", 0, NR_FILE_THPS },
1500         { "shmem_thp", 0, NR_SHMEM_THPS },
1501 #endif
1502         { "inactive_anon", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_ANON },
1503         { "active_anon", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_ANON },
1504         { "inactive_file", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_FILE },
1505         { "active_file", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_FILE },
1506         { "unevictable", PAGE_SIZE, NR_UNEVICTABLE },
1507
1508         /*
1509          * Note: The slab_reclaimable and slab_unreclaimable must be
1510          * together and slab_reclaimable must be in front.
1511          */
1512         { "slab_reclaimable", 1, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B },
1513         { "slab_unreclaimable", 1, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B },
1514
1515         /* The memory events */
1516         { "workingset_refault_anon", 1, WORKINGSET_REFAULT_ANON },
1517         { "workingset_refault_file", 1, WORKINGSET_REFAULT_FILE },
1518         { "workingset_activate_anon", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON },
1519         { "workingset_activate_file", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE },
1520         { "workingset_restore_anon", 1, WORKINGSET_RESTORE_ANON },
1521         { "workingset_restore_file", 1, WORKINGSET_RESTORE_FILE },
1522         { "workingset_nodereclaim", 1, WORKINGSET_NODERECLAIM },
1523 };
1524
1525 static int __init memory_stats_init(void)
1526 {
1527         int i;
1528
1529         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1530 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1531                 if (memory_stats[i].idx == NR_ANON_THPS ||
1532                     memory_stats[i].idx == NR_FILE_THPS ||
1533                     memory_stats[i].idx == NR_SHMEM_THPS)
1534                         memory_stats[i].ratio = HPAGE_PMD_SIZE;
1535 #endif
1536                 VM_BUG_ON(!memory_stats[i].ratio);
1537                 VM_BUG_ON(memory_stats[i].idx >= MEMCG_NR_STAT);
1538         }
1539
1540         return 0;
1541 }
1542 pure_initcall(memory_stats_init);
1543
1544 static char *memory_stat_format(struct mem_cgroup *memcg)
1545 {
1546         struct seq_buf s;
1547         int i;
1548
1549         seq_buf_init(&s, kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL), PAGE_SIZE);
1550         if (!s.buffer)
1551                 return NULL;
1552
1553         /*
1554          * Provide statistics on the state of the memory subsystem as
1555          * well as cumulative event counters that show past behavior.
1556          *
1557          * This list is ordered following a combination of these gradients:
1558          * 1) generic big picture -> specifics and details
1559          * 2) reflecting userspace activity -> reflecting kernel heuristics
1560          *
1561          * Current memory state:
1562          */
1563
1564         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1565                 u64 size;
1566
1567                 size = memcg_page_state(memcg, memory_stats[i].idx);
1568                 size *= memory_stats[i].ratio;
1569                 seq_buf_printf(&s, "%s %llu\n", memory_stats[i].name, size);
1570
1571                 if (unlikely(memory_stats[i].idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B)) {
1572                         size = memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
1573                                memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
1574                         seq_buf_printf(&s, "slab %llu\n", size);
1575                 }
1576         }
1577
1578         /* Accumulated memory events */
1579
1580         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGFAULT),
1581                        memcg_events(memcg, PGFAULT));
1582         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGMAJFAULT),
1583                        memcg_events(memcg, PGMAJFAULT));
1584         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n",  vm_event_name(PGREFILL),
1585                        memcg_events(memcg, PGREFILL));
1586         seq_buf_printf(&s, "pgscan %lu\n",
1587                        memcg_events(memcg, PGSCAN_KSWAPD) +
1588                        memcg_events(memcg, PGSCAN_DIRECT));
1589         seq_buf_printf(&s, "pgsteal %lu\n",
1590                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_KSWAPD) +
1591                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_DIRECT));
1592         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGACTIVATE),
1593                        memcg_events(memcg, PGACTIVATE));
1594         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGDEACTIVATE),
1595                        memcg_events(memcg, PGDEACTIVATE));
1596         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREE),
1597                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREE));
1598         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREED),
1599                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREED));
1600
1601 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1602         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_FAULT_ALLOC),
1603                        memcg_events(memcg, THP_FAULT_ALLOC));
1604         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_COLLAPSE_ALLOC),
1605                        memcg_events(memcg, THP_COLLAPSE_ALLOC));
1606 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1607
1608         /* The above should easily fit into one page */
1609         WARN_ON_ONCE(seq_buf_has_overflowed(&s));
1610
1611         return s.buffer;
1612 }
1613
1614 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1615 /**
1616  * mem_cgroup_print_oom_context: Print OOM information relevant to
1617  * memory controller.
1618  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1619  * @p: Task that is going to be killed
1620  *
1621  * NOTE: @memcg and @p's mem_cgroup can be different when hierarchy is
1622  * enabled
1623  */
1624 void mem_cgroup_print_oom_context(struct mem_cgroup *memcg, struct task_struct *p)
1625 {
1626         rcu_read_lock();
1627
1628         if (memcg) {
1629                 pr_cont(",oom_memcg=");
1630                 pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1631         } else
1632                 pr_cont(",global_oom");
1633         if (p) {
1634                 pr_cont(",task_memcg=");
1635                 pr_cont_cgroup_path(task_cgroup(p, memory_cgrp_id));
1636         }
1637         rcu_read_unlock();
1638 }
1639
1640 /**
1641  * mem_cgroup_print_oom_meminfo: Print OOM memory information relevant to
1642  * memory controller.
1643  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1644  */
1645 void mem_cgroup_print_oom_meminfo(struct mem_cgroup *memcg)
1646 {
1647         char *buf;
1648
1649         pr_info("memory: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1650                 K((u64)page_counter_read(&memcg->memory)),
1651                 K((u64)READ_ONCE(memcg->memory.max)), memcg->memory.failcnt);
1652         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
1653                 pr_info("swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1654                         K((u64)page_counter_read(&memcg->swap)),
1655                         K((u64)READ_ONCE(memcg->swap.max)), memcg->swap.failcnt);
1656         else {
1657                 pr_info("memory+swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1658                         K((u64)page_counter_read(&memcg->memsw)),
1659                         K((u64)memcg->memsw.max), memcg->memsw.failcnt);
1660                 pr_info("kmem: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1661                         K((u64)page_counter_read(&memcg->kmem)),
1662                         K((u64)memcg->kmem.max), memcg->kmem.failcnt);
1663         }
1664
1665         pr_info("Memory cgroup stats for ");
1666         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1667         pr_cont(":");
1668         buf = memory_stat_format(memcg);
1669         if (!buf)
1670                 return;
1671         pr_info("%s", buf);
1672         kfree(buf);
1673 }
1674
1675 /*
1676  * Return the memory (and swap, if configured) limit for a memcg.
1677  */
1678 unsigned long mem_cgroup_get_max(struct mem_cgroup *memcg)
1679 {
1680         unsigned long max = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1681
1682         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
1683                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg))
1684                         max += min(READ_ONCE(memcg->swap.max),
1685                                    (unsigned long)total_swap_pages);
1686         } else { /* v1 */
1687                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg)) {
1688                         /* Calculate swap excess capacity from memsw limit */
1689                         unsigned long swap = READ_ONCE(memcg->memsw.max) - max;
1690
1691                         max += min(swap, (unsigned long)total_swap_pages);
1692                 }
1693         }
1694         return max;
1695 }
1696
1697 unsigned long mem_cgroup_size(struct mem_cgroup *memcg)
1698 {
1699         return page_counter_read(&memcg->memory);
1700 }
1701
1702 static bool mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
1703                                      int order)
1704 {
1705         struct oom_control oc = {
1706                 .zonelist = NULL,
1707                 .nodemask = NULL,
1708                 .memcg = memcg,
1709                 .gfp_mask = gfp_mask,
1710                 .order = order,
1711         };
1712         bool ret = true;
1713
1714         if (mutex_lock_killable(&oom_lock))
1715                 return true;
1716
1717         if (mem_cgroup_margin(memcg) >= (1 << order))
1718                 goto unlock;
1719
1720         /*
1721          * A few threads which were not waiting at mutex_lock_killable() can
1722          * fail to bail out. Therefore, check again after holding oom_lock.
1723          */
1724         ret = should_force_charge() || out_of_memory(&oc);
1725
1726 unlock:
1727         mutex_unlock(&oom_lock);
1728         return ret;
1729 }
1730
1731 static int mem_cgroup_soft_reclaim(struct mem_cgroup *root_memcg,
1732                                    pg_data_t *pgdat,
1733                                    gfp_t gfp_mask,
1734                                    unsigned long *total_scanned)
1735 {
1736         struct mem_cgroup *victim = NULL;
1737         int total = 0;
1738         int loop = 0;
1739         unsigned long excess;
1740         unsigned long nr_scanned;
1741         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1742                 .pgdat = pgdat,
1743         };
1744
1745         excess = soft_limit_excess(root_memcg);
1746
1747         while (1) {
1748                 victim = mem_cgroup_iter(root_memcg, victim, &reclaim);
1749                 if (!victim) {
1750                         loop++;
1751                         if (loop >= 2) {
1752                                 /*
1753                                  * If we have not been able to reclaim
1754                                  * anything, it might because there are
1755                                  * no reclaimable pages under this hierarchy
1756                                  */
1757                                 if (!total)
1758                                         break;
1759                                 /*
1760                                  * We want to do more targeted reclaim.
1761                                  * excess >> 2 is not to excessive so as to
1762                                  * reclaim too much, nor too less that we keep
1763                                  * coming back to reclaim from this cgroup
1764                                  */
1765                                 if (total >= (excess >> 2) ||
1766                                         (loop > MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS))
1767                                         break;
1768                         }
1769                         continue;
1770                 }
1771                 total += mem_cgroup_shrink_node(victim, gfp_mask, false,
1772                                         pgdat, &nr_scanned);
1773                 *total_scanned += nr_scanned;
1774                 if (!soft_limit_excess(root_memcg))
1775                         break;
1776         }
1777         mem_cgroup_iter_break(root_memcg, victim);
1778         return total;
1779 }
1780
1781 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1782 static struct lockdep_map memcg_oom_lock_dep_map = {
1783         .name = "memcg_oom_lock",
1784 };
1785 #endif
1786
1787 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_oom_lock);
1788
1789 /*
1790  * Check OOM-Killer is already running under our hierarchy.
1791  * If someone is running, return false.
1792  */
1793 static bool mem_cgroup_oom_trylock(struct mem_cgroup *memcg)
1794 {
1795         struct mem_cgroup *iter, *failed = NULL;
1796
1797         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1798
1799         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1800                 if (iter->oom_lock) {
1801                         /*
1802                          * this subtree of our hierarchy is already locked
1803                          * so we cannot give a lock.
1804                          */
1805                         failed = iter;
1806                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1807                         break;
1808                 } else
1809                         iter->oom_lock = true;
1810         }
1811
1812         if (failed) {
1813                 /*
1814                  * OK, we failed to lock the whole subtree so we have
1815                  * to clean up what we set up to the failing subtree
1816                  */
1817                 for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1818                         if (iter == failed) {
1819                                 mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1820                                 break;
1821                         }
1822                         iter->oom_lock = false;
1823                 }
1824         } else
1825                 mutex_acquire(&memcg_oom_lock_dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1826
1827         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1828
1829         return !failed;
1830 }
1831
1832 static void mem_cgroup_oom_unlock(struct mem_cgroup *memcg)
1833 {
1834         struct mem_cgroup *iter;
1835
1836         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1837         mutex_release(&memcg_oom_lock_dep_map, _RET_IP_);
1838         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1839                 iter->oom_lock = false;
1840         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1841 }
1842
1843 static void mem_cgroup_mark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1844 {
1845         struct mem_cgroup *iter;
1846
1847         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1848         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1849                 iter->under_oom++;
1850         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1851 }
1852
1853 static void mem_cgroup_unmark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1854 {
1855         struct mem_cgroup *iter;
1856
1857         /*
1858          * Be careful about under_oom underflows becase a child memcg
1859          * could have been added after mem_cgroup_mark_under_oom.
1860          */
1861         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1862         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1863                 if (iter->under_oom > 0)
1864                         iter->under_oom--;
1865         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1866 }
1867
1868 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_oom_waitq);
1869
1870 struct oom_wait_info {
1871         struct mem_cgroup *memcg;
1872         wait_queue_entry_t      wait;
1873 };
1874
1875 static int memcg_oom_wake_function(wait_queue_entry_t *wait,
1876         unsigned mode, int sync, void *arg)
1877 {
1878         struct mem_cgroup *wake_memcg = (struct mem_cgroup *)arg;
1879         struct mem_cgroup *oom_wait_memcg;
1880         struct oom_wait_info *oom_wait_info;
1881
1882         oom_wait_info = container_of(wait, struct oom_wait_info, wait);
1883         oom_wait_memcg = oom_wait_info->memcg;
1884
1885         if (!mem_cgroup_is_descendant(wake_memcg, oom_wait_memcg) &&
1886             !mem_cgroup_is_descendant(oom_wait_memcg, wake_memcg))
1887                 return 0;
1888         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, arg);
1889 }
1890
1891 static void memcg_oom_recover(struct mem_cgroup *memcg)
1892 {
1893         /*
1894          * For the following lockless ->under_oom test, the only required
1895          * guarantee is that it must see the state asserted by an OOM when
1896          * this function is called as a result of userland actions
1897          * triggered by the notification of the OOM.  This is trivially
1898          * achieved by invoking mem_cgroup_mark_under_oom() before
1899          * triggering notification.
1900          */
1901         if (memcg && memcg->under_oom)
1902                 __wake_up(&memcg_oom_waitq, TASK_NORMAL, 0, memcg);
1903 }
1904
1905 enum oom_status {
1906         OOM_SUCCESS,
1907         OOM_FAILED,
1908         OOM_ASYNC,
1909         OOM_SKIPPED
1910 };
1911
1912 static enum oom_status mem_cgroup_oom(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t mask, int order)
1913 {
1914         enum oom_status ret;
1915         bool locked;
1916
1917         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1918                 return OOM_SKIPPED;
1919
1920         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
1921
1922         /*
1923          * We are in the middle of the charge context here, so we
1924          * don't want to block when potentially sitting on a callstack
1925          * that holds all kinds of filesystem and mm locks.
1926          *
1927          * cgroup1 allows disabling the OOM killer and waiting for outside
1928          * handling until the charge can succeed; remember the context and put
1929          * the task to sleep at the end of the page fault when all locks are
1930          * released.
1931          *
1932          * On the other hand, in-kernel OOM killer allows for an async victim
1933          * memory reclaim (oom_reaper) and that means that we are not solely
1934          * relying on the oom victim to make a forward progress and we can
1935          * invoke the oom killer here.
1936          *
1937          * Please note that mem_cgroup_out_of_memory might fail to find a
1938          * victim and then we have to bail out from the charge path.
1939          */
1940         if (memcg->oom_kill_disable) {
1941                 if (!current->in_user_fault)
1942                         return OOM_SKIPPED;
1943                 css_get(&memcg->css);
1944                 current->memcg_in_oom = memcg;
1945                 current->memcg_oom_gfp_mask = mask;
1946                 current->memcg_oom_order = order;
1947
1948                 return OOM_ASYNC;
1949         }
1950
1951         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
1952
1953         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
1954
1955         if (locked)
1956                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
1957
1958         mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1959         if (mem_cgroup_out_of_memory(memcg, mask, order))
1960                 ret = OOM_SUCCESS;
1961         else
1962                 ret = OOM_FAILED;
1963
1964         if (locked)
1965                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
1966
1967         return ret;
1968 }
1969
1970 /**
1971  * mem_cgroup_oom_synchronize - complete memcg OOM handling
1972  * @handle: actually kill/wait or just clean up the OOM state
1973  *
1974  * This has to be called at the end of a page fault if the memcg OOM
1975  * handler was enabled.
1976  *
1977  * Memcg supports userspace OOM handling where failed allocations must
1978  * sleep on a waitqueue until the userspace task resolves the
1979  * situation.  Sleeping directly in the charge context with all kinds
1980  * of locks held is not a good idea, instead we remember an OOM state
1981  * in the task and mem_cgroup_oom_synchronize() has to be called at
1982  * the end of the page fault to complete the OOM handling.
1983  *
1984  * Returns %true if an ongoing memcg OOM situation was detected and
1985  * completed, %false otherwise.
1986  */
1987 bool mem_cgroup_oom_synchronize(bool handle)
1988 {
1989         struct mem_cgroup *memcg = current->memcg_in_oom;
1990         struct oom_wait_info owait;
1991         bool locked;
1992
1993         /* OOM is global, do not handle */
1994         if (!memcg)
1995                 return false;
1996
1997         if (!handle)
1998                 goto cleanup;
1999
2000         owait.memcg = memcg;
2001         owait.wait.flags = 0;
2002         owait.wait.func = memcg_oom_wake_function;
2003         owait.wait.private = current;
2004         INIT_LIST_HEAD(&owait.wait.entry);
2005
2006         prepare_to_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait, TASK_KILLABLE);
2007         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
2008
2009         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
2010
2011         if (locked)
2012                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
2013
2014         if (locked && !memcg->oom_kill_disable) {
2015                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2016                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2017                 mem_cgroup_out_of_memory(memcg, current->memcg_oom_gfp_mask,
2018                                          current->memcg_oom_order);
2019         } else {
2020                 schedule();
2021                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2022                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2023         }
2024
2025         if (locked) {
2026                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
2027                 /*
2028                  * There is no guarantee that an OOM-lock contender
2029                  * sees the wakeups triggered by the OOM kill
2030                  * uncharges.  Wake any sleepers explicitely.
2031                  */
2032                 memcg_oom_recover(memcg);
2033         }
2034 cleanup:
2035         current->memcg_in_oom = NULL;
2036         css_put(&memcg->css);
2037         return true;
2038 }
2039
2040 /**
2041  * mem_cgroup_get_oom_group - get a memory cgroup to clean up after OOM
2042  * @victim: task to be killed by the OOM killer
2043  * @oom_domain: memcg in case of memcg OOM, NULL in case of system-wide OOM
2044  *
2045  * Returns a pointer to a memory cgroup, which has to be cleaned up
2046  * by killing all belonging OOM-killable tasks.
2047  *
2048  * Caller has to call mem_cgroup_put() on the returned non-NULL memcg.
2049  */
2050 struct mem_cgroup *mem_cgroup_get_oom_group(struct task_struct *victim,
2051                                             struct mem_cgroup *oom_domain)
2052 {
2053         struct mem_cgroup *oom_group = NULL;
2054         struct mem_cgroup *memcg;
2055
2056         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
2057                 return NULL;
2058
2059         if (!oom_domain)
2060                 oom_domain = root_mem_cgroup;
2061
2062         rcu_read_lock();
2063
2064         memcg = mem_cgroup_from_task(victim);
2065         if (memcg == root_mem_cgroup)
2066                 goto out;
2067
2068         /*
2069          * If the victim task has been asynchronously moved to a different
2070          * memory cgroup, we might end up killing tasks outside oom_domain.
2071          * In this case it's better to ignore memory.group.oom.
2072          */
2073         if (unlikely(!mem_cgroup_is_descendant(memcg, oom_domain)))
2074                 goto out;
2075
2076         /*
2077          * Traverse the memory cgroup hierarchy from the victim task's
2078          * cgroup up to the OOMing cgroup (or root) to find the
2079          * highest-level memory cgroup with oom.group set.
2080          */
2081         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2082                 if (memcg->oom_group)
2083                         oom_group = memcg;
2084
2085                 if (memcg == oom_domain)
2086                         break;
2087         }
2088
2089         if (oom_group)
2090                 css_get(&oom_group->css);
2091 out:
2092         rcu_read_unlock();
2093
2094         return oom_group;
2095 }
2096
2097 void mem_cgroup_print_oom_group(struct mem_cgroup *memcg)
2098 {
2099         pr_info("Tasks in ");
2100         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
2101         pr_cont(" are going to be killed due to memory.oom.group set\n");
2102 }
2103
2104 /**
2105  * lock_page_memcg - lock a page->mem_cgroup binding
2106  * @page: the page
2107  *
2108  * This function protects unlocked LRU pages from being moved to
2109  * another cgroup.
2110  *
2111  * It ensures lifetime of the returned memcg. Caller is responsible
2112  * for the lifetime of the page; __unlock_page_memcg() is available
2113  * when @page might get freed inside the locked section.
2114  */
2115 struct mem_cgroup *lock_page_memcg(struct page *page)
2116 {
2117         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
2118         struct mem_cgroup *memcg;
2119         unsigned long flags;
2120
2121         /*
2122          * The RCU lock is held throughout the transaction.  The fast
2123          * path can get away without acquiring the memcg->move_lock
2124          * because page moving starts with an RCU grace period.
2125          *
2126          * The RCU lock also protects the memcg from being freed when
2127          * the page state that is going to change is the only thing
2128          * preventing the page itself from being freed. E.g. writeback
2129          * doesn't hold a page reference and relies on PG_writeback to
2130          * keep off truncation, migration and so forth.
2131          */
2132         rcu_read_lock();
2133
2134         if (mem_cgroup_disabled())
2135                 return NULL;
2136 again:
2137         memcg = head->mem_cgroup;
2138         if (unlikely(!memcg))
2139                 return NULL;
2140
2141         if (atomic_read(&memcg->moving_account) <= 0)
2142                 return memcg;
2143
2144         spin_lock_irqsave(&memcg->move_lock, flags);
2145         if (memcg != head->mem_cgroup) {
2146                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2147                 goto again;
2148         }
2149
2150         /*
2151          * When charge migration first begins, we can have locked and
2152          * unlocked page stat updates happening concurrently.  Track
2153          * the task who has the lock for unlock_page_memcg().
2154          */
2155         memcg->move_lock_task = current;
2156         memcg->move_lock_flags = flags;
2157
2158         return memcg;
2159 }
2160 EXPORT_SYMBOL(lock_page_memcg);
2161
2162 /**
2163  * __unlock_page_memcg - unlock and unpin a memcg
2164  * @memcg: the memcg
2165  *
2166  * Unlock and unpin a memcg returned by lock_page_memcg().
2167  */
2168 void __unlock_page_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
2169 {
2170         if (memcg && memcg->move_lock_task == current) {
2171                 unsigned long flags = memcg->move_lock_flags;
2172
2173                 memcg->move_lock_task = NULL;
2174                 memcg->move_lock_flags = 0;
2175
2176                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2177         }
2178
2179         rcu_read_unlock();
2180 }
2181
2182 /**
2183  * unlock_page_memcg - unlock a page->mem_cgroup binding
2184  * @page: the page
2185  */
2186 void unlock_page_memcg(struct page *page)
2187 {
2188         struct page *head = compound_head(page);
2189
2190         __unlock_page_memcg(head->mem_cgroup);
2191 }
2192 EXPORT_SYMBOL(unlock_page_memcg);
2193
2194 struct memcg_stock_pcp {
2195         struct mem_cgroup *cached; /* this never be root cgroup */
2196         unsigned int nr_pages;
2197
2198 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2199         struct obj_cgroup *cached_objcg;
2200         unsigned int nr_bytes;
2201 #endif
2202
2203         struct work_struct work;
2204         unsigned long flags;
2205 #define FLUSHING_CACHED_CHARGE  0
2206 };
2207 static DEFINE_PER_CPU(struct memcg_stock_pcp, memcg_stock);
2208 static DEFINE_MUTEX(percpu_charge_mutex);
2209
2210 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2211 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock);
2212 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2213                                      struct mem_cgroup *root_memcg);
2214
2215 #else
2216 static inline void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2217 {
2218 }
2219 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2220                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
2221 {
2222         return false;
2223 }
2224 #endif
2225
2226 /**
2227  * consume_stock: Try to consume stocked charge on this cpu.
2228  * @memcg: memcg to consume from.
2229  * @nr_pages: how many pages to charge.
2230  *
2231  * The charges will only happen if @memcg matches the current cpu's memcg
2232  * stock, and at least @nr_pages are available in that stock.  Failure to
2233  * service an allocation will refill the stock.
2234  *
2235  * returns true if successful, false otherwise.
2236  */
2237 static bool consume_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2238 {
2239         struct memcg_stock_pcp *stock;
2240         unsigned long flags;
2241         bool ret = false;
2242
2243         if (nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2244                 return ret;
2245
2246         local_irq_save(flags);
2247
2248         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2249         if (memcg == stock->cached && stock->nr_pages >= nr_pages) {
2250                 stock->nr_pages -= nr_pages;
2251                 ret = true;
2252         }
2253
2254         local_irq_restore(flags);
2255
2256         return ret;
2257 }
2258
2259 /*
2260  * Returns stocks cached in percpu and reset cached information.
2261  */
2262 static void drain_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2263 {
2264         struct mem_cgroup *old = stock->cached;
2265
2266         if (!old)
2267                 return;
2268
2269         if (stock->nr_pages) {
2270                 page_counter_uncharge(&old->memory, stock->nr_pages);
2271                 if (do_memsw_account())
2272                         page_counter_uncharge(&old->memsw, stock->nr_pages);
2273                 stock->nr_pages = 0;
2274         }
2275
2276         css_put(&old->css);
2277         stock->cached = NULL;
2278 }
2279
2280 static void drain_local_stock(struct work_struct *dummy)
2281 {
2282         struct memcg_stock_pcp *stock;
2283         unsigned long flags;
2284
2285         /*
2286          * The only protection from memory hotplug vs. drain_stock races is
2287          * that we always operate on local CPU stock here with IRQ disabled
2288          */
2289         local_irq_save(flags);
2290
2291         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2292         drain_obj_stock(stock);
2293         drain_stock(stock);
2294         clear_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags);
2295
2296         local_irq_restore(flags);
2297 }
2298
2299 /*
2300  * Cache charges(val) to local per_cpu area.
2301  * This will be consumed by consume_stock() function, later.
2302  */
2303 static void refill_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2304 {
2305         struct memcg_stock_pcp *stock;
2306         unsigned long flags;
2307
2308         local_irq_save(flags);
2309
2310         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2311         if (stock->cached != memcg) { /* reset if necessary */
2312                 drain_stock(stock);
2313                 css_get(&memcg->css);
2314                 stock->cached = memcg;
2315         }
2316         stock->nr_pages += nr_pages;
2317
2318         if (stock->nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2319                 drain_stock(stock);
2320
2321         local_irq_restore(flags);
2322 }
2323
2324 /*
2325  * Drains all per-CPU charge caches for given root_memcg resp. subtree
2326  * of the hierarchy under it.
2327  */
2328 static void drain_all_stock(struct mem_cgroup *root_memcg)
2329 {
2330         int cpu, curcpu;
2331
2332         /* If someone's already draining, avoid adding running more workers. */
2333         if (!mutex_trylock(&percpu_charge_mutex))
2334                 return;
2335         /*
2336          * Notify other cpus that system-wide "drain" is running
2337          * We do not care about races with the cpu hotplug because cpu down
2338          * as well as workers from this path always operate on the local
2339          * per-cpu data. CPU up doesn't touch memcg_stock at all.
2340          */
2341         curcpu = get_cpu();
2342         for_each_online_cpu(cpu) {
2343                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2344                 struct mem_cgroup *memcg;
2345                 bool flush = false;
2346
2347                 rcu_read_lock();
2348                 memcg = stock->cached;
2349                 if (memcg && stock->nr_pages &&
2350                     mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
2351                         flush = true;
2352                 if (obj_stock_flush_required(stock, root_memcg))
2353                         flush = true;
2354                 rcu_read_unlock();
2355
2356                 if (flush &&
2357                     !test_and_set_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags)) {
2358                         if (cpu == curcpu)
2359                                 drain_local_stock(&stock->work);
2360                         else
2361                                 schedule_work_on(cpu, &stock->work);
2362                 }
2363         }
2364         put_cpu();
2365         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2366 }
2367
2368 static int memcg_hotplug_cpu_dead(unsigned int cpu)
2369 {
2370         struct memcg_stock_pcp *stock;
2371         struct mem_cgroup *memcg, *mi;
2372
2373         stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2374         drain_stock(stock);
2375
2376         for_each_mem_cgroup(memcg) {
2377                 int i;
2378
2379                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++) {
2380                         int nid;
2381                         long x;
2382
2383                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->stat[i], 0);
2384                         if (x)
2385                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2386                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmstats[i]);
2387
2388                         if (i >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
2389                                 continue;
2390
2391                         for_each_node(nid) {
2392                                 struct mem_cgroup_per_node *pn;
2393
2394                                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
2395                                 x = this_cpu_xchg(pn->lruvec_stat_cpu->count[i], 0);
2396                                 if (x)
2397                                         do {
2398                                                 atomic_long_add(x, &pn->lruvec_stat[i]);
2399                                         } while ((pn = parent_nodeinfo(pn, nid)));
2400                         }
2401                 }
2402
2403                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++) {
2404                         long x;
2405
2406                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->events[i], 0);
2407                         if (x)
2408                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2409                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmevents[i]);
2410                 }
2411         }
2412
2413         return 0;
2414 }
2415
2416 static unsigned long reclaim_high(struct mem_cgroup *memcg,
2417                                   unsigned int nr_pages,
2418                                   gfp_t gfp_mask)
2419 {
2420         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2421
2422         do {
2423                 unsigned long pflags;
2424
2425                 if (page_counter_read(&memcg->memory) <=
2426                     READ_ONCE(memcg->memory.high))
2427                         continue;
2428
2429                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_HIGH);
2430
2431                 psi_memstall_enter(&pflags);
2432                 nr_reclaimed += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages,
2433                                                              gfp_mask, true);
2434                 psi_memstall_leave(&pflags);
2435         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2436                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2437
2438         return nr_reclaimed;
2439 }
2440
2441 static void high_work_func(struct work_struct *work)
2442 {
2443         struct mem_cgroup *memcg;
2444
2445         memcg = container_of(work, struct mem_cgroup, high_work);
2446         reclaim_high(memcg, MEMCG_CHARGE_BATCH, GFP_KERNEL);
2447 }
2448
2449 /*
2450  * Clamp the maximum sleep time per allocation batch to 2 seconds. This is
2451  * enough to still cause a significant slowdown in most cases, while still
2452  * allowing diagnostics and tracing to proceed without becoming stuck.
2453  */
2454 #define MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES (2UL*HZ)
2455
2456 /*
2457  * When calculating the delay, we use these either side of the exponentiation to
2458  * maintain precision and scale to a reasonable number of jiffies (see the table
2459  * below.
2460  *
2461  * - MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT: Extra precision bits while translating the
2462  *   overage ratio to a delay.
2463  * - MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT: The number of bits to scale down the
2464  *   proposed penalty in order to reduce to a reasonable number of jiffies, and
2465  *   to produce a reasonable delay curve.
2466  *
2467  * MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT just happens to be a number that produces a
2468  * reasonable delay curve compared to precision-adjusted overage, not
2469  * penalising heavily at first, but still making sure that growth beyond the
2470  * limit penalises misbehaviour cgroups by slowing them down exponentially. For
2471  * example, with a high of 100 megabytes:
2472  *
2473  *  +-------+------------------------+
2474  *  | usage | time to allocate in ms |
2475  *  +-------+------------------------+
2476  *  | 100M  |                      0 |
2477  *  | 101M  |                      6 |
2478  *  | 102M  |                     25 |
2479  *  | 103M  |                     57 |
2480  *  | 104M  |                    102 |
2481  *  | 105M  |                    159 |
2482  *  | 106M  |                    230 |
2483  *  | 107M  |                    313 |
2484  *  | 108M  |                    409 |
2485  *  | 109M  |                    518 |
2486  *  | 110M  |                    639 |
2487  *  | 111M  |                    774 |
2488  *  | 112M  |                    921 |
2489  *  | 113M  |                   1081 |
2490  *  | 114M  |                   1254 |
2491  *  | 115M  |                   1439 |
2492  *  | 116M  |                   1638 |
2493  *  | 117M  |                   1849 |
2494  *  | 118M  |                   2000 |
2495  *  | 119M  |                   2000 |
2496  *  | 120M  |                   2000 |
2497  *  +-------+------------------------+
2498  */
2499  #define MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT 20
2500  #define MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT 14
2501
2502 static u64 calculate_overage(unsigned long usage, unsigned long high)
2503 {
2504         u64 overage;
2505
2506         if (usage <= high)
2507                 return 0;
2508
2509         /*
2510          * Prevent division by 0 in overage calculation by acting as if
2511          * it was a threshold of 1 page
2512          */
2513         high = max(high, 1UL);
2514
2515         overage = usage - high;
2516         overage <<= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2517         return div64_u64(overage, high);
2518 }
2519
2520 static u64 mem_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2521 {
2522         u64 overage, max_overage = 0;
2523
2524         do {
2525                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->memory),
2526                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
2527                 max_overage = max(overage, max_overage);
2528         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2529                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2530
2531         return max_overage;
2532 }
2533
2534 static u64 swap_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2535 {
2536         u64 overage, max_overage = 0;
2537
2538         do {
2539                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->swap),
2540                                             READ_ONCE(memcg->swap.high));
2541                 if (overage)
2542                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_HIGH);
2543                 max_overage = max(overage, max_overage);
2544         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2545                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2546
2547         return max_overage;
2548 }
2549
2550 /*
2551  * Get the number of jiffies that we should penalise a mischievous cgroup which
2552  * is exceeding its memory.high by checking both it and its ancestors.
2553  */
2554 static unsigned long calculate_high_delay(struct mem_cgroup *memcg,
2555                                           unsigned int nr_pages,
2556                                           u64 max_overage)
2557 {
2558         unsigned long penalty_jiffies;
2559
2560         if (!max_overage)
2561                 return 0;
2562
2563         /*
2564          * We use overage compared to memory.high to calculate the number of
2565          * jiffies to sleep (penalty_jiffies). Ideally this value should be
2566          * fairly lenient on small overages, and increasingly harsh when the
2567          * memcg in question makes it clear that it has no intention of stopping
2568          * its crazy behaviour, so we exponentially increase the delay based on
2569          * overage amount.
2570          */
2571         penalty_jiffies = max_overage * max_overage * HZ;
2572         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2573         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT;
2574
2575         /*
2576          * Factor in the task's own contribution to the overage, such that four
2577          * N-sized allocations are throttled approximately the same as one
2578          * 4N-sized allocation.
2579          *
2580          * MEMCG_CHARGE_BATCH pages is nominal, so work out how much smaller or
2581          * larger the current charge patch is than that.
2582          */
2583         return penalty_jiffies * nr_pages / MEMCG_CHARGE_BATCH;
2584 }
2585
2586 /*
2587  * Scheduled by try_charge() to be executed from the userland return path
2588  * and reclaims memory over the high limit.
2589  */
2590 void mem_cgroup_handle_over_high(void)
2591 {
2592         unsigned long penalty_jiffies;
2593         unsigned long pflags;
2594         unsigned long nr_reclaimed;
2595         unsigned int nr_pages = current->memcg_nr_pages_over_high;
2596         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2597         struct mem_cgroup *memcg;
2598         bool in_retry = false;
2599
2600         if (likely(!nr_pages))
2601                 return;
2602
2603         memcg = get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
2604         current->memcg_nr_pages_over_high = 0;
2605
2606 retry_reclaim:
2607         /*
2608          * The allocating task should reclaim at least the batch size, but for
2609          * subsequent retries we only want to do what's necessary to prevent oom
2610          * or breaching resource isolation.
2611          *
2612          * This is distinct from memory.max or page allocator behaviour because
2613          * memory.high is currently batched, whereas memory.max and the page
2614          * allocator run every time an allocation is made.
2615          */
2616         nr_reclaimed = reclaim_high(memcg,
2617                                     in_retry ? SWAP_CLUSTER_MAX : nr_pages,
2618                                     GFP_KERNEL);
2619
2620         /*
2621          * memory.high is breached and reclaim is unable to keep up. Throttle
2622          * allocators proactively to slow down excessive growth.
2623          */
2624         penalty_jiffies = calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2625                                                mem_find_max_overage(memcg));
2626
2627         penalty_jiffies += calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2628                                                 swap_find_max_overage(memcg));
2629
2630         /*
2631          * Clamp the max delay per usermode return so as to still keep the
2632          * application moving forwards and also permit diagnostics, albeit
2633          * extremely slowly.
2634          */
2635         penalty_jiffies = min(penalty_jiffies, MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES);
2636
2637         /*
2638          * Don't sleep if the amount of jiffies this memcg owes us is so low
2639          * that it's not even worth doing, in an attempt to be nice to those who
2640          * go only a small amount over their memory.high value and maybe haven't
2641          * been aggressively reclaimed enough yet.
2642          */
2643         if (penalty_jiffies <= HZ / 100)
2644                 goto out;
2645
2646         /*
2647          * If reclaim is making forward progress but we're still over
2648          * memory.high, we want to encourage that rather than doing allocator
2649          * throttling.
2650          */
2651         if (nr_reclaimed || nr_retries--) {
2652                 in_retry = true;
2653                 goto retry_reclaim;
2654         }
2655
2656         /*
2657          * If we exit early, we're guaranteed to die (since
2658          * schedule_timeout_killable sets TASK_KILLABLE). This means we don't
2659          * need to account for any ill-begotten jiffies to pay them off later.
2660          */
2661         psi_memstall_enter(&pflags);
2662         schedule_timeout_killable(penalty_jiffies);
2663         psi_memstall_leave(&pflags);
2664
2665 out:
2666         css_put(&memcg->css);
2667 }
2668
2669 static int try_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2670                       unsigned int nr_pages)
2671 {
2672         unsigned int batch = max(MEMCG_CHARGE_BATCH, nr_pages);
2673         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2674         struct mem_cgroup *mem_over_limit;
2675         struct page_counter *counter;
2676         enum oom_status oom_status;
2677         unsigned long nr_reclaimed;
2678         bool may_swap = true;
2679         bool drained = false;
2680         unsigned long pflags;
2681
2682         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2683                 return 0;
2684 retry:
2685         if (consume_stock(memcg, nr_pages))
2686                 return 0;
2687
2688         if (!do_memsw_account() ||
2689             page_counter_try_charge(&memcg->memsw, batch, &counter)) {
2690                 if (page_counter_try_charge(&memcg->memory, batch, &counter))
2691                         goto done_restock;
2692                 if (do_memsw_account())
2693                         page_counter_uncharge(&memcg->memsw, batch);
2694                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memory);
2695         } else {
2696                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memsw);
2697                 may_swap = false;
2698         }
2699
2700         if (batch > nr_pages) {
2701                 batch = nr_pages;
2702                 goto retry;
2703         }
2704
2705         /*
2706          * Memcg doesn't have a dedicated reserve for atomic
2707          * allocations. But like the global atomic pool, we need to
2708          * put the burden of reclaim on regular allocation requests
2709          * and let these go through as privileged allocations.
2710          */
2711         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC)
2712                 goto force;
2713
2714         /*
2715          * Unlike in global OOM situations, memcg is not in a physical
2716          * memory shortage.  Allow dying and OOM-killed tasks to
2717          * bypass the last charges so that they can exit quickly and
2718          * free their memory.
2719          */
2720         if (unlikely(should_force_charge()))
2721                 goto force;
2722
2723         /*
2724          * Prevent unbounded recursion when reclaim operations need to
2725          * allocate memory. This might exceed the limits temporarily,
2726          * but we prefer facilitating memory reclaim and getting back
2727          * under the limit over triggering OOM kills in these cases.
2728          */
2729         if (unlikely(current->flags & PF_MEMALLOC))
2730                 goto force;
2731
2732         if (unlikely(task_in_memcg_oom(current)))
2733                 goto nomem;
2734
2735         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2736                 goto nomem;
2737
2738         memcg_memory_event(mem_over_limit, MEMCG_MAX);
2739
2740         psi_memstall_enter(&pflags);
2741         nr_reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem_over_limit, nr_pages,
2742                                                     gfp_mask, may_swap);
2743         psi_memstall_leave(&pflags);
2744
2745         if (mem_cgroup_margin(mem_over_limit) >= nr_pages)
2746                 goto retry;
2747
2748         if (!drained) {
2749                 drain_all_stock(mem_over_limit);
2750                 drained = true;
2751                 goto retry;
2752         }
2753
2754         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2755                 goto nomem;
2756         /*
2757          * Even though the limit is exceeded at this point, reclaim
2758          * may have been able to free some pages.  Retry the charge
2759          * before killing the task.
2760          *
2761          * Only for regular pages, though: huge pages are rather
2762          * unlikely to succeed so close to the limit, and we fall back
2763          * to regular pages anyway in case of failure.
2764          */
2765         if (nr_reclaimed && nr_pages <= (1 << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER))
2766                 goto retry;
2767         /*
2768          * At task move, charge accounts can be doubly counted. So, it's
2769          * better to wait until the end of task_move if something is going on.
2770          */
2771         if (mem_cgroup_wait_acct_move(mem_over_limit))
2772                 goto retry;
2773
2774         if (nr_retries--)
2775                 goto retry;
2776
2777         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
2778                 goto nomem;
2779
2780         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2781                 goto force;
2782
2783         if (fatal_signal_pending(current))
2784                 goto force;
2785
2786         /*
2787          * keep retrying as long as the memcg oom killer is able to make
2788          * a forward progress or bypass the charge if the oom killer
2789          * couldn't make any progress.
2790          */
2791         oom_status = mem_cgroup_oom(mem_over_limit, gfp_mask,
2792                        get_order(nr_pages * PAGE_SIZE));
2793         switch (oom_status) {
2794         case OOM_SUCCESS:
2795                 nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2796                 goto retry;
2797         case OOM_FAILED:
2798                 goto force;
2799         default:
2800                 goto nomem;
2801         }
2802 nomem:
2803         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2804                 return -ENOMEM;
2805 force:
2806         /*
2807          * The allocation either can't fail or will lead to more memory
2808          * being freed very soon.  Allow memory usage go over the limit
2809          * temporarily by force charging it.
2810          */
2811         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
2812         if (do_memsw_account())
2813                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
2814
2815         return 0;
2816
2817 done_restock:
2818         if (batch > nr_pages)
2819                 refill_stock(memcg, batch - nr_pages);
2820
2821         /*
2822          * If the hierarchy is above the normal consumption range, schedule
2823          * reclaim on returning to userland.  We can perform reclaim here
2824          * if __GFP_RECLAIM but let's always punt for simplicity and so that
2825          * GFP_KERNEL can consistently be used during reclaim.  @memcg is
2826          * not recorded as it most likely matches current's and won't
2827          * change in the meantime.  As high limit is checked again before
2828          * reclaim, the cost of mismatch is negligible.
2829          */
2830         do {
2831                 bool mem_high, swap_high;
2832
2833                 mem_high = page_counter_read(&memcg->memory) >
2834                         READ_ONCE(memcg->memory.high);
2835                 swap_high = page_counter_read(&memcg->swap) >
2836                         READ_ONCE(memcg->swap.high);
2837
2838                 /* Don't bother a random interrupted task */
2839                 if (in_interrupt()) {
2840                         if (mem_high) {
2841                                 schedule_work(&memcg->high_work);
2842                                 break;
2843                         }
2844                         continue;
2845                 }
2846
2847                 if (mem_high || swap_high) {
2848                         /*
2849                          * The allocating tasks in this cgroup will need to do
2850                          * reclaim or be throttled to prevent further growth
2851                          * of the memory or swap footprints.
2852                          *
2853                          * Target some best-effort fairness between the tasks,
2854                          * and distribute reclaim work and delay penalties
2855                          * based on how much each task is actually allocating.
2856                          */
2857                         current->memcg_nr_pages_over_high += batch;
2858                         set_notify_resume(current);
2859                         break;
2860                 }
2861         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
2862
2863         return 0;
2864 }
2865
2866 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) || defined(CONFIG_MMU)
2867 static void cancel_charge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2868 {
2869         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2870                 return;
2871
2872         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
2873         if (do_memsw_account())
2874                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
2875 }
2876 #endif
2877
2878 static void commit_charge(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
2879 {
2880         VM_BUG_ON_PAGE(page->mem_cgroup, page);
2881         /*
2882          * Any of the following ensures page->mem_cgroup stability:
2883          *
2884          * - the page lock
2885          * - LRU isolation
2886          * - lock_page_memcg()
2887          * - exclusive reference
2888          */
2889         page->mem_cgroup = memcg;
2890 }
2891
2892 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2893 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
2894                                  gfp_t gfp)
2895 {
2896         unsigned int objects = objs_per_slab_page(s, page);
2897         void *vec;
2898
2899         vec = kcalloc_node(objects, sizeof(struct obj_cgroup *), gfp,
2900                            page_to_nid(page));
2901         if (!vec)
2902                 return -ENOMEM;
2903
2904         if (cmpxchg(&page->obj_cgroups, NULL,
2905                     (struct obj_cgroup **) ((unsigned long)vec | 0x1UL)))
2906                 kfree(vec);
2907         else
2908                 kmemleak_not_leak(vec);
2909
2910         return 0;
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Returns a pointer to the memory cgroup to which the kernel object is charged.
2915  *
2916  * The caller must ensure the memcg lifetime, e.g. by taking rcu_read_lock(),
2917  * cgroup_mutex, etc.
2918  */
2919 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_obj(void *p)
2920 {
2921         struct page *page;
2922
2923         if (mem_cgroup_disabled())
2924                 return NULL;
2925
2926         page = virt_to_head_page(p);
2927
2928         /*
2929          * If page->mem_cgroup is set, it's either a simple mem_cgroup pointer
2930          * or a pointer to obj_cgroup vector. In the latter case the lowest
2931          * bit of the pointer is set.
2932          * The page->mem_cgroup pointer can be asynchronously changed
2933          * from NULL to (obj_cgroup_vec | 0x1UL), but can't be changed
2934          * from a valid memcg pointer to objcg vector or back.
2935          */
2936         if (!page->mem_cgroup)
2937                 return NULL;
2938
2939         /*
2940          * Slab objects are accounted individually, not per-page.
2941          * Memcg membership data for each individual object is saved in
2942          * the page->obj_cgroups.
2943          */
2944         if (page_has_obj_cgroups(page)) {
2945                 struct obj_cgroup *objcg;
2946                 unsigned int off;
2947
2948                 off = obj_to_index(page->slab_cache, page, p);
2949                 objcg = page_obj_cgroups(page)[off];
2950                 if (objcg)
2951                         return obj_cgroup_memcg(objcg);
2952
2953                 return NULL;
2954         }
2955
2956         /* All other pages use page->mem_cgroup */
2957         return page->mem_cgroup;
2958 }
2959
2960 __always_inline struct obj_cgroup *get_obj_cgroup_from_current(void)
2961 {
2962         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
2963         struct mem_cgroup *memcg;
2964
2965         if (memcg_kmem_bypass())
2966                 return NULL;
2967
2968         rcu_read_lock();
2969         if (unlikely(active_memcg()))
2970                 memcg = active_memcg();
2971         else
2972                 memcg = mem_cgroup_from_task(current);
2973
2974         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2975                 objcg = rcu_dereference(memcg->objcg);
2976                 if (objcg && obj_cgroup_tryget(objcg))
2977                         break;
2978                 objcg = NULL;
2979         }
2980         rcu_read_unlock();
2981
2982         return objcg;
2983 }
2984
2985 static int memcg_alloc_cache_id(void)
2986 {
2987         int id, size;
2988         int err;
2989
2990         id = ida_simple_get(&memcg_cache_ida,
2991                             0, MEMCG_CACHES_MAX_SIZE, GFP_KERNEL);
2992         if (id < 0)
2993                 return id;
2994
2995         if (id < memcg_nr_cache_ids)
2996                 return id;
2997
2998         /*
2999          * There's no space for the new id in memcg_caches arrays,
3000          * so we have to grow them.
3001          */
3002         down_write(&memcg_cache_ids_sem);
3003
3004         size = 2 * (id + 1);
3005         if (size < MEMCG_CACHES_MIN_SIZE)
3006                 size = MEMCG_CACHES_MIN_SIZE;
3007         else if (size > MEMCG_CACHES_MAX_SIZE)
3008                 size = MEMCG_CACHES_MAX_SIZE;
3009
3010         err = memcg_update_all_list_lrus(size);
3011         if (!err)
3012                 memcg_nr_cache_ids = size;
3013
3014         up_write(&memcg_cache_ids_sem);
3015
3016         if (err) {
3017                 ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3018                 return err;
3019         }
3020         return id;
3021 }
3022
3023 static void memcg_free_cache_id(int id)
3024 {
3025         ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3026 }
3027
3028 /**
3029  * __memcg_kmem_charge: charge a number of kernel pages to a memcg
3030  * @memcg: memory cgroup to charge
3031  * @gfp: reclaim mode
3032  * @nr_pages: number of pages to charge
3033  *
3034  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3035  */
3036 int __memcg_kmem_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp,
3037                         unsigned int nr_pages)
3038 {
3039         struct page_counter *counter;
3040         int ret;
3041
3042         ret = try_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3043         if (ret)
3044                 return ret;
3045
3046         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) &&
3047             !page_counter_try_charge(&memcg->kmem, nr_pages, &counter)) {
3048
3049                 /*
3050                  * Enforce __GFP_NOFAIL allocation because callers are not
3051                  * prepared to see failures and likely do not have any failure
3052                  * handling code.
3053                  */
3054                 if (gfp & __GFP_NOFAIL) {
3055                         page_counter_charge(&memcg->kmem, nr_pages);
3056                         return 0;
3057                 }
3058                 cancel_charge(memcg, nr_pages);
3059                 return -ENOMEM;
3060         }
3061         return 0;
3062 }
3063
3064 /**
3065  * __memcg_kmem_uncharge: uncharge a number of kernel pages from a memcg
3066  * @memcg: memcg to uncharge
3067  * @nr_pages: number of pages to uncharge
3068  */
3069 void __memcg_kmem_uncharge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
3070 {
3071         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
3072                 page_counter_uncharge(&memcg->kmem, nr_pages);
3073
3074         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
3075         if (do_memsw_account())
3076                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
3077 }
3078
3079 /**
3080  * __memcg_kmem_charge_page: charge a kmem page to the current memory cgroup
3081  * @page: page to charge
3082  * @gfp: reclaim mode
3083  * @order: allocation order
3084  *
3085  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3086  */
3087 int __memcg_kmem_charge_page(struct page *page, gfp_t gfp, int order)
3088 {
3089         struct mem_cgroup *memcg;
3090         int ret = 0;
3091
3092         memcg = get_mem_cgroup_from_current();
3093         if (memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3094                 ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, 1 << order);
3095                 if (!ret) {
3096                         page->mem_cgroup = memcg;
3097                         __SetPageKmemcg(page);
3098                         return 0;
3099                 }
3100                 css_put(&memcg->css);
3101         }
3102         return ret;
3103 }
3104
3105 /**
3106  * __memcg_kmem_uncharge_page: uncharge a kmem page
3107  * @page: page to uncharge
3108  * @order: allocation order
3109  */
3110 void __memcg_kmem_uncharge_page(struct page *page, int order)
3111 {
3112         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
3113         unsigned int nr_pages = 1 << order;
3114
3115         if (!memcg)
3116                 return;
3117
3118         VM_BUG_ON_PAGE(mem_cgroup_is_root(memcg), page);
3119         __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
3120         page->mem_cgroup = NULL;
3121         css_put(&memcg->css);
3122
3123         /* slab pages do not have PageKmemcg flag set */
3124         if (PageKmemcg(page))
3125                 __ClearPageKmemcg(page);
3126 }
3127
3128 static bool consume_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3129 {
3130         struct memcg_stock_pcp *stock;
3131         unsigned long flags;
3132         bool ret = false;
3133
3134         local_irq_save(flags);
3135
3136         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3137         if (objcg == stock->cached_objcg && stock->nr_bytes >= nr_bytes) {
3138                 stock->nr_bytes -= nr_bytes;
3139                 ret = true;
3140         }
3141
3142         local_irq_restore(flags);
3143
3144         return ret;
3145 }
3146
3147 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
3148 {
3149         struct obj_cgroup *old = stock->cached_objcg;
3150
3151         if (!old)
3152                 return;
3153
3154         if (stock->nr_bytes) {
3155                 unsigned int nr_pages = stock->nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
3156                 unsigned int nr_bytes = stock->nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1);
3157
3158                 if (nr_pages) {
3159                         rcu_read_lock();
3160                         __memcg_kmem_uncharge(obj_cgroup_memcg(old), nr_pages);
3161                         rcu_read_unlock();
3162                 }
3163
3164                 /*
3165                  * The leftover is flushed to the centralized per-memcg value.
3166                  * On the next attempt to refill obj stock it will be moved
3167                  * to a per-cpu stock (probably, on an other CPU), see
3168                  * refill_obj_stock().
3169                  *
3170                  * How often it's flushed is a trade-off between the memory
3171                  * limit enforcement accuracy and potential CPU contention,
3172                  * so it might be changed in the future.
3173                  */
3174                 atomic_add(nr_bytes, &old->nr_charged_bytes);
3175                 stock->nr_bytes = 0;
3176         }
3177
3178         obj_cgroup_put(old);
3179         stock->cached_objcg = NULL;
3180 }
3181
3182 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
3183                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
3184 {
3185         struct mem_cgroup *memcg;
3186
3187         if (stock->cached_objcg) {
3188                 memcg = obj_cgroup_memcg(stock->cached_objcg);
3189                 if (memcg && mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
3190                         return true;
3191         }
3192
3193         return false;
3194 }
3195
3196 static void refill_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3197 {
3198         struct memcg_stock_pcp *stock;
3199         unsigned long flags;
3200
3201         local_irq_save(flags);
3202
3203         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3204         if (stock->cached_objcg != objcg) { /* reset if necessary */
3205                 drain_obj_stock(stock);
3206                 obj_cgroup_get(objcg);
3207                 stock->cached_objcg = objcg;
3208                 stock->nr_bytes = atomic_xchg(&objcg->nr_charged_bytes, 0);
3209         }
3210         stock->nr_bytes += nr_bytes;
3211
3212         if (stock->nr_bytes > PAGE_SIZE)
3213                 drain_obj_stock(stock);
3214
3215         local_irq_restore(flags);
3216 }
3217
3218 int obj_cgroup_charge(struct obj_cgroup *objcg, gfp_t gfp, size_t size)
3219 {
3220         struct mem_cgroup *memcg;
3221         unsigned int nr_pages, nr_bytes;
3222         int ret;
3223
3224         if (consume_obj_stock(objcg, size))
3225                 return 0;
3226
3227         /*
3228          * In theory, memcg->nr_charged_bytes can have enough
3229          * pre-charged bytes to satisfy the allocation. However,
3230          * flushing memcg->nr_charged_bytes requires two atomic
3231          * operations, and memcg->nr_charged_bytes can't be big,
3232          * so it's better to ignore it and try grab some new pages.
3233          * memcg->nr_charged_bytes will be flushed in
3234          * refill_obj_stock(), called from this function or
3235          * independently later.
3236          */
3237         rcu_read_lock();
3238 retry:
3239         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
3240         if (unlikely(!css_tryget(&memcg->css)))
3241                 goto retry;
3242         rcu_read_unlock();
3243
3244         nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3245         nr_bytes = size & (PAGE_SIZE - 1);
3246
3247         if (nr_bytes)
3248                 nr_pages += 1;
3249
3250         ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3251         if (!ret && nr_bytes)
3252                 refill_obj_stock(objcg, PAGE_SIZE - nr_bytes);
3253
3254         css_put(&memcg->css);
3255         return ret;
3256 }
3257
3258 void obj_cgroup_uncharge(struct obj_cgroup *objcg, size_t size)
3259 {
3260         refill_obj_stock(objcg, size);
3261 }
3262
3263 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3264
3265 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3266
3267 /*
3268  * Because tail pages are not marked as "used", set it. We're under
3269  * pgdat->lru_lock and migration entries setup in all page mappings.
3270  */
3271 void mem_cgroup_split_huge_fixup(struct page *head)
3272 {
3273         struct mem_cgroup *memcg = head->mem_cgroup;
3274         int i;
3275
3276         if (mem_cgroup_disabled())
3277                 return;
3278
3279         for (i = 1; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
3280                 css_get(&memcg->css);
3281                 head[i].mem_cgroup = memcg;
3282         }
3283 }
3284 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
3285
3286 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3287 /**
3288  * mem_cgroup_move_swap_account - move swap charge and swap_cgroup's record.
3289  * @entry: swap entry to be moved
3290  * @from:  mem_cgroup which the entry is moved from
3291  * @to:  mem_cgroup which the entry is moved to
3292  *
3293  * It succeeds only when the swap_cgroup's record for this entry is the same
3294  * as the mem_cgroup's id of @from.
3295  *
3296  * Returns 0 on success, -EINVAL on failure.
3297  *
3298  * The caller must have charged to @to, IOW, called page_counter_charge() about
3299  * both res and memsw, and called css_get().
3300  */
3301 static int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3302                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3303 {
3304         unsigned short old_id, new_id;
3305
3306         old_id = mem_cgroup_id(from);
3307         new_id = mem_cgroup_id(to);
3308
3309         if (swap_cgroup_cmpxchg(entry, old_id, new_id) == old_id) {
3310                 mod_memcg_state(from, MEMCG_SWAP, -1);
3311                 mod_memcg_state(to, MEMCG_SWAP, 1);
3312                 return 0;
3313         }
3314         return -EINVAL;
3315 }
3316 #else
3317 static inline int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3318                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3319 {
3320         return -EINVAL;
3321 }
3322 #endif
3323
3324 static DEFINE_MUTEX(memcg_max_mutex);
3325
3326 static int mem_cgroup_resize_max(struct mem_cgroup *memcg,
3327                                  unsigned long max, bool memsw)
3328 {
3329         bool enlarge = false;
3330         bool drained = false;
3331         int ret;
3332         bool limits_invariant;
3333         struct page_counter *counter = memsw ? &memcg->memsw : &memcg->memory;
3334
3335         do {
3336                 if (signal_pending(current)) {
3337                         ret = -EINTR;
3338                         break;
3339                 }
3340
3341                 mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3342                 /*
3343                  * Make sure that the new limit (memsw or memory limit) doesn't
3344                  * break our basic invariant rule memory.max <= memsw.max.
3345                  */
3346                 limits_invariant = memsw ? max >= READ_ONCE(memcg->memory.max) :
3347                                            max <= memcg->memsw.max;
3348                 if (!limits_invariant) {
3349                         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3350                         ret = -EINVAL;
3351                         break;
3352                 }
3353                 if (max > counter->max)
3354                         enlarge = true;
3355                 ret = page_counter_set_max(counter, max);
3356                 mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3357
3358                 if (!ret)
3359                         break;
3360
3361                 if (!drained) {
3362                         drain_all_stock(memcg);
3363                         drained = true;
3364                         continue;
3365                 }
3366
3367                 if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3368                                         GFP_KERNEL, !memsw)) {
3369                         ret = -EBUSY;
3370                         break;
3371                 }
3372         } while (true);
3373
3374         if (!ret && enlarge)
3375                 memcg_oom_recover(memcg);
3376
3377         return ret;
3378 }
3379
3380 unsigned long mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pg_data_t *pgdat, int order,
3381                                             gfp_t gfp_mask,
3382                                             unsigned long *total_scanned)
3383 {
3384         unsigned long nr_reclaimed = 0;
3385         struct mem_cgroup_per_node *mz, *next_mz = NULL;
3386         unsigned long reclaimed;
3387         int loop = 0;
3388         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
3389         unsigned long excess;
3390         unsigned long nr_scanned;
3391
3392         if (order > 0)
3393                 return 0;
3394
3395         mctz = soft_limit_tree_node(pgdat->node_id);
3396
3397         /*
3398          * Do not even bother to check the largest node if the root
3399          * is empty. Do it lockless to prevent lock bouncing. Races
3400          * are acceptable as soft limit is best effort anyway.
3401          */
3402         if (!mctz || RB_EMPTY_ROOT(&mctz->rb_root))
3403                 return 0;
3404
3405         /*
3406          * This loop can run a while, specially if mem_cgroup's continuously
3407          * keep exceeding their soft limit and putting the system under
3408          * pressure
3409          */
3410         do {
3411                 if (next_mz)
3412                         mz = next_mz;
3413                 else
3414                         mz = mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3415                 if (!mz)
3416                         break;
3417
3418                 nr_scanned = 0;
3419                 reclaimed = mem_cgroup_soft_reclaim(mz->memcg, pgdat,
3420                                                     gfp_mask, &nr_scanned);
3421                 nr_reclaimed += reclaimed;
3422                 *total_scanned += nr_scanned;
3423                 spin_lock_irq(&mctz->lock);
3424                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
3425
3426                 /*
3427                  * If we failed to reclaim anything from this memory cgroup
3428                  * it is time to move on to the next cgroup
3429                  */
3430                 next_mz = NULL;
3431                 if (!reclaimed)
3432                         next_mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3433
3434                 excess = soft_limit_excess(mz->memcg);
3435                 /*
3436                  * One school of thought says that we should not add
3437                  * back the node to the tree if reclaim returns 0.
3438                  * But our reclaim could return 0, simply because due
3439                  * to priority we are exposing a smaller subset of
3440                  * memory to reclaim from. Consider this as a longer
3441                  * term TODO.
3442                  */
3443                 /* If excess == 0, no tree ops */
3444                 __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
3445                 spin_unlock_irq(&mctz->lock);
3446                 css_put(&mz->memcg->css);
3447                 loop++;
3448                 /*
3449                  * Could not reclaim anything and there are no more
3450                  * mem cgroups to try or we seem to be looping without
3451                  * reclaiming anything.
3452                  */
3453                 if (!nr_reclaimed &&
3454                         (next_mz == NULL ||
3455                         loop > MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS))
3456                         break;
3457         } while (!nr_reclaimed);
3458         if (next_mz)
3459                 css_put(&next_mz->memcg->css);
3460         return nr_reclaimed;
3461 }
3462
3463 /*
3464  * Test whether @memcg has children, dead or alive.  Note that this
3465  * function doesn't care whether @memcg has use_hierarchy enabled and
3466  * returns %true if there are child csses according to the cgroup
3467  * hierarchy.  Testing use_hierarchy is the caller's responsibility.
3468  */
3469 static inline bool memcg_has_children(struct mem_cgroup *memcg)
3470 {
3471         bool ret;
3472
3473         rcu_read_lock();
3474         ret = css_next_child(NULL, &memcg->css);
3475         rcu_read_unlock();
3476         return ret;
3477 }
3478
3479 /*
3480  * Reclaims as many pages from the given memcg as possible.
3481  *
3482  * Caller is responsible for holding css reference for memcg.
3483  */
3484 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *memcg)
3485 {
3486         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
3487
3488         /* we call try-to-free pages for make this cgroup empty */
3489         lru_add_drain_all();
3490
3491         drain_all_stock(memcg);
3492
3493         /* try to free all pages in this cgroup */
3494         while (nr_retries && page_counter_read(&memcg->memory)) {
3495                 int progress;
3496
3497                 if (signal_pending(current))
3498                         return -EINTR;
3499
3500                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3501                                                         GFP_KERNEL, true);
3502                 if (!progress) {
3503                         nr_retries--;
3504                         /* maybe some writeback is necessary */
3505                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3506                 }
3507
3508         }
3509
3510         return 0;
3511 }
3512
3513 static ssize_t mem_cgroup_force_empty_write(struct kernfs_open_file *of,
3514                                             char *buf, size_t nbytes,
3515                                             loff_t off)
3516 {
3517         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3518
3519         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
3520                 return -EINVAL;
3521         return mem_cgroup_force_empty(memcg) ?: nbytes;
3522 }
3523
3524 static u64 mem_cgroup_hierarchy_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3525                                      struct cftype *cft)
3526 {
3527         return mem_cgroup_from_css(css)->use_hierarchy;
3528 }
3529
3530 static int mem_cgroup_hierarchy_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3531                                       struct cftype *cft, u64 val)
3532 {
3533         int retval = 0;
3534         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3535         struct mem_cgroup *parent_memcg = mem_cgroup_from_css(memcg->css.parent);
3536
3537         if (memcg->use_hierarchy == val)
3538                 return 0;
3539
3540         /*
3541          * If parent's use_hierarchy is set, we can't make any modifications
3542          * in the child subtrees. If it is unset, then the change can
3543          * occur, provided the current cgroup has no children.
3544          *
3545          * For the root cgroup, parent_mem is NULL, we allow value to be
3546          * set if there are no children.
3547          */
3548         if ((!parent_memcg || !parent_memcg->use_hierarchy) &&
3549                                 (val == 1 || val == 0)) {
3550                 if (!memcg_has_children(memcg))
3551                         memcg->use_hierarchy = val;
3552                 else
3553                         retval = -EBUSY;
3554         } else
3555                 retval = -EINVAL;
3556
3557         return retval;
3558 }
3559
3560 static unsigned long mem_cgroup_usage(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
3561 {
3562         unsigned long val;
3563
3564         if (mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3565                 val = memcg_page_state(memcg, NR_FILE_PAGES) +
3566                         memcg_page_state(memcg, NR_ANON_MAPPED);
3567                 if (swap)
3568                         val += memcg_page_state(memcg, MEMCG_SWAP);
3569         } else {
3570                 if (!swap)
3571                         val = page_counter_read(&memcg->memory);
3572                 else
3573                         val = page_counter_read(&memcg->memsw);
3574         }
3575         return val;
3576 }
3577
3578 enum {
3579         RES_USAGE,
3580         RES_LIMIT,
3581         RES_MAX_USAGE,
3582         RES_FAILCNT,
3583         RES_SOFT_LIMIT,
3584 };
3585
3586 static u64 mem_cgroup_read_u64(struct cgroup_subsys_state *css,
3587                                struct cftype *cft)
3588 {
3589         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3590         struct page_counter *counter;
3591
3592         switch (MEMFILE_TYPE(cft->private)) {
3593         case _MEM:
3594                 counter = &memcg->memory;
3595                 break;
3596         case _MEMSWAP:
3597                 counter = &memcg->memsw;
3598                 break;
3599         case _KMEM:
3600                 counter = &memcg->kmem;
3601                 break;
3602         case _TCP:
3603                 counter = &memcg->tcpmem;
3604                 break;
3605         default:
3606                 BUG();
3607         }
3608
3609         switch (MEMFILE_ATTR(cft->private)) {
3610         case RES_USAGE:
3611                 if (counter == &memcg->memory)
3612                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, false) * PAGE_SIZE;
3613                 if (counter == &memcg->memsw)
3614                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, true) * PAGE_SIZE;
3615                 return (u64)page_counter_read(counter) * PAGE_SIZE;
3616         case RES_LIMIT:
3617                 return (u64)counter->max * PAGE_SIZE;
3618         case RES_MAX_USAGE:
3619                 return (u64)counter->watermark * PAGE_SIZE;
3620         case RES_FAILCNT:
3621                 return counter->failcnt;
3622         case RES_SOFT_LIMIT:
3623                 return (u64)memcg->soft_limit * PAGE_SIZE;
3624         default:
3625                 BUG();
3626         }
3627 }
3628
3629 static void memcg_flush_percpu_vmstats(struct mem_cgroup *memcg)
3630 {
3631         unsigned long stat[MEMCG_NR_STAT] = {0};
3632         struct mem_cgroup *mi;
3633         int node, cpu, i;
3634
3635         for_each_online_cpu(cpu)
3636                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3637                         stat[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->stat[i], cpu);
3638
3639         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3640                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3641                         atomic_long_add(stat[i], &mi->vmstats[i]);
3642
3643         for_each_node(node) {
3644                 struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
3645                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
3646
3647                 for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3648                         stat[i] = 0;
3649
3650                 for_each_online_cpu(cpu)
3651                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3652                                 stat[i] += per_cpu(
3653                                         pn->lruvec_stat_cpu->count[i], cpu);
3654
3655                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, node))
3656                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3657                                 atomic_long_add(stat[i], &pi->lruvec_stat[i]);
3658         }
3659 }
3660
3661 static void memcg_flush_percpu_vmevents(struct mem_cgroup *memcg)
3662 {
3663         unsigned long events[NR_VM_EVENT_ITEMS];
3664         struct mem_cgroup *mi;
3665         int cpu, i;
3666
3667         for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3668                 events[i] = 0;
3669
3670         for_each_online_cpu(cpu)
3671                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3672                         events[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->events[i],
3673                                              cpu);
3674
3675         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3676                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3677                         atomic_long_add(events[i], &mi->vmevents[i]);
3678 }
3679
3680 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
3681 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3682 {
3683         struct obj_cgroup *objcg;
3684         int memcg_id;
3685
3686         if (cgroup_memory_nokmem)
3687                 return 0;
3688
3689         BUG_ON(memcg->kmemcg_id >= 0);
3690         BUG_ON(memcg->kmem_state);
3691
3692         memcg_id = memcg_alloc_cache_id();
3693         if (memcg_id < 0)
3694                 return memcg_id;
3695
3696         objcg = obj_cgroup_alloc();
3697         if (!objcg) {
3698                 memcg_free_cache_id(memcg_id);
3699                 return -ENOMEM;
3700         }
3701         objcg->memcg = memcg;
3702         rcu_assign_pointer(memcg->objcg, objcg);
3703
3704         static_branch_enable(&memcg_kmem_enabled_key);
3705
3706         /*
3707          * A memory cgroup is considered kmem-online as soon as it gets
3708          * kmemcg_id. Setting the id after enabling static branching will
3709          * guarantee no one starts accounting before all call sites are
3710          * patched.
3711          */
3712         memcg->kmemcg_id = memcg_id;
3713         memcg->kmem_state = KMEM_ONLINE;
3714
3715         return 0;
3716 }
3717
3718 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3719 {
3720         struct cgroup_subsys_state *css;
3721         struct mem_cgroup *parent, *child;
3722         int kmemcg_id;
3723
3724         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
3725                 return;
3726
3727         memcg->kmem_state = KMEM_ALLOCATED;
3728
3729         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
3730         if (!parent)
3731                 parent = root_mem_cgroup;
3732
3733         memcg_reparent_objcgs(memcg, parent);
3734
3735         kmemcg_id = memcg->kmemcg_id;
3736         BUG_ON(kmemcg_id < 0);
3737
3738         /*
3739          * Change kmemcg_id of this cgroup and all its descendants to the
3740          * parent's id, and then move all entries from this cgroup's list_lrus
3741          * to ones of the parent. After we have finished, all list_lrus
3742          * corresponding to this cgroup are guaranteed to remain empty. The
3743          * ordering is imposed by list_lru_node->lock taken by
3744          * memcg_drain_all_list_lrus().
3745          */
3746         rcu_read_lock(); /* can be called from css_free w/o cgroup_mutex */
3747         css_for_each_descendant_pre(css, &memcg->css) {
3748                 child = mem_cgroup_from_css(css);
3749                 BUG_ON(child->kmemcg_id != kmemcg_id);
3750                 child->kmemcg_id = parent->kmemcg_id;
3751                 if (!memcg->use_hierarchy)
3752                         break;
3753         }
3754         rcu_read_unlock();
3755
3756         memcg_drain_all_list_lrus(kmemcg_id, parent);
3757
3758         memcg_free_cache_id(kmemcg_id);
3759 }
3760
3761 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3762 {
3763         /* css_alloc() failed, offlining didn't happen */
3764         if (unlikely(memcg->kmem_state == KMEM_ONLINE))
3765                 memcg_offline_kmem(memcg);
3766 }
3767 #else
3768 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3769 {
3770         return 0;
3771 }
3772 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3773 {
3774 }
3775 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3776 {
3777 }
3778 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3779
3780 static int memcg_update_kmem_max(struct mem_cgroup *memcg,
3781                                  unsigned long max)
3782 {
3783         int ret;
3784
3785         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3786         ret = page_counter_set_max(&memcg->kmem, max);
3787         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3788         return ret;
3789 }
3790
3791 static int memcg_update_tcp_max(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long max)
3792 {
3793         int ret;
3794
3795         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3796
3797         ret = page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, max);
3798         if (ret)
3799                 goto out;
3800
3801         if (!memcg->tcpmem_active) {
3802                 /*
3803                  * The active flag needs to be written after the static_key
3804                  * update. This is what guarantees that the socket activation
3805                  * function is the last one to run. See mem_cgroup_sk_alloc()
3806                  * for details, and note that we don't mark any socket as
3807                  * belonging to this memcg until that flag is up.
3808                  *
3809                  * We need to do this, because static_keys will span multiple
3810                  * sites, but we can't control their order. If we mark a socket
3811                  * as accounted, but the accounting functions are not patched in
3812                  * yet, we'll lose accounting.
3813                  *
3814                  * We never race with the readers in mem_cgroup_sk_alloc(),
3815                  * because when this value change, the code to process it is not
3816                  * patched in yet.
3817                  */
3818                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
3819                 memcg->tcpmem_active = true;
3820         }
3821 out:
3822         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3823         return ret;
3824 }
3825
3826 /*
3827  * The user of this function is...
3828  * RES_LIMIT.
3829  */
3830 static ssize_t mem_cgroup_write(struct kernfs_open_file *of,
3831                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
3832 {
3833         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3834         unsigned long nr_pages;
3835         int ret;
3836
3837         buf = strstrip(buf);
3838         ret = page_counter_memparse(buf, "-1", &nr_pages);
3839         if (ret)
3840                 return ret;
3841
3842         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3843         case RES_LIMIT:
3844                 if (mem_cgroup_is_root(memcg)) { /* Can't set limit on root */
3845                         ret = -EINVAL;
3846                         break;
3847                 }
3848                 switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3849                 case _MEM:
3850                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, false);
3851                         break;
3852                 case _MEMSWAP:
3853                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, true);
3854                         break;
3855                 case _KMEM:
3856                         pr_warn_once("kmem.limit_in_bytes is deprecated and will be removed. "
3857                                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3858                                      "depend on this functionality.\n");
3859                         ret = memcg_update_kmem_max(memcg, nr_pages);
3860                         break;
3861                 case _TCP:
3862                         ret = memcg_update_tcp_max(memcg, nr_pages);
3863                         break;
3864                 }
3865                 break;
3866         case RES_SOFT_LIMIT:
3867                 memcg->soft_limit = nr_pages;
3868                 ret = 0;
3869                 break;
3870         }
3871         return ret ?: nbytes;
3872 }
3873
3874 static ssize_t mem_cgroup_reset(struct kernfs_open_file *of, char *buf,
3875                                 size_t nbytes, loff_t off)
3876 {
3877         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3878         struct page_counter *counter;
3879
3880         switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3881         case _MEM:
3882                 counter = &memcg->memory;
3883                 break;
3884         case _MEMSWAP:
3885                 counter = &memcg->memsw;
3886                 break;
3887         case _KMEM:
3888                 counter = &memcg->kmem;
3889                 break;
3890         case _TCP:
3891                 counter = &memcg->tcpmem;
3892                 break;
3893         default:
3894                 BUG();
3895         }
3896
3897         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3898         case RES_MAX_USAGE:
3899                 page_counter_reset_watermark(counter);
3900                 break;
3901         case RES_FAILCNT:
3902                 counter->failcnt = 0;
3903                 break;
3904         default:
3905                 BUG();
3906         }
3907
3908         return nbytes;
3909 }
3910
3911 static u64 mem_cgroup_move_charge_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3912                                         struct cftype *cft)
3913 {
3914         return mem_cgroup_from_css(css)->move_charge_at_immigrate;
3915 }
3916
3917 #ifdef CONFIG_MMU
3918 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3919                                         struct cftype *cft, u64 val)
3920 {
3921         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3922
3923         if (val & ~MOVE_MASK)
3924                 return -EINVAL;
3925
3926         /*
3927          * No kind of locking is needed in here, because ->can_attach() will
3928          * check this value once in the beginning of the process, and then carry
3929          * on with stale data. This means that changes to this value will only
3930          * affect task migrations starting after the change.
3931          */
3932         memcg->move_charge_at_immigrate = val;
3933         return 0;
3934 }
3935 #else
3936 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3937                                         struct cftype *cft, u64 val)
3938 {
3939         return -ENOSYS;
3940 }
3941 #endif
3942
3943 #ifdef CONFIG_NUMA
3944
3945 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
3946 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
3947 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
3948
3949 static unsigned long mem_cgroup_node_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3950                                 int nid, unsigned int lru_mask, bool tree)
3951 {
3952         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
3953         unsigned long nr = 0;
3954         enum lru_list lru;
3955
3956         VM_BUG_ON((unsigned)nid >= nr_node_ids);
3957
3958         for_each_lru(lru) {
3959                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3960                         continue;
3961                 if (tree)
3962                         nr += lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3963                 else
3964                         nr += lruvec_page_state_local(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3965         }
3966         return nr;
3967 }
3968
3969 static unsigned long mem_cgroup_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3970                                              unsigned int lru_mask,
3971                                              bool tree)
3972 {
3973         unsigned long nr = 0;
3974         enum lru_list lru;
3975
3976         for_each_lru(lru) {
3977                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3978                         continue;
3979                 if (tree)
3980                         nr += memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3981                 else
3982                         nr += memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
3983         }
3984         return nr;
3985 }
3986
3987 static int memcg_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
3988 {
3989         struct numa_stat {
3990                 const char *name;
3991                 unsigned int lru_mask;
3992         };
3993
3994         static const struct numa_stat stats[] = {
3995                 { "total", LRU_ALL },
3996                 { "file", LRU_ALL_FILE },
3997                 { "anon", LRU_ALL_ANON },
3998                 { "unevictable", BIT(LRU_UNEVICTABLE) },
3999         };
4000         const struct numa_stat *stat;
4001         int nid;
4002         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4003
4004         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4005                 seq_printf(m, "%s=%lu", stat->name,
4006                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4007                                                    false));
4008                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4009                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4010                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4011                                                         stat->lru_mask, false));
4012                 seq_putc(m, '\n');
4013         }
4014
4015         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4016
4017                 seq_printf(m, "hierarchical_%s=%lu", stat->name,
4018                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4019                                                    true));
4020                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4021                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4022                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4023                                                         stat->lru_mask, true));
4024                 seq_putc(m, '\n');
4025         }
4026
4027         return 0;
4028 }
4029 #endif /* CONFIG_NUMA */
4030
4031 static const unsigned int memcg1_stats[] = {
4032         NR_FILE_PAGES,
4033         NR_ANON_MAPPED,
4034 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4035         NR_ANON_THPS,
4036 #endif
4037         NR_SHMEM,
4038         NR_FILE_MAPPED,
4039         NR_FILE_DIRTY,
4040         NR_WRITEBACK,
4041         MEMCG_SWAP,
4042 };
4043
4044 static const char *const memcg1_stat_names[] = {
4045         "cache",
4046         "rss",
4047 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4048         "rss_huge",
4049 #endif
4050         "shmem",
4051         "mapped_file",
4052         "dirty",
4053         "writeback",
4054         "swap",
4055 };
4056
4057 /* Universal VM events cgroup1 shows, original sort order */
4058 static const unsigned int memcg1_events[] = {
4059         PGPGIN,
4060         PGPGOUT,
4061         PGFAULT,
4062         PGMAJFAULT,
4063 };
4064
4065 static int memcg_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
4066 {
4067         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4068         unsigned long memory, memsw;
4069         struct mem_cgroup *mi;
4070         unsigned int i;
4071
4072         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(memcg1_stat_names) != ARRAY_SIZE(memcg1_stats));
4073
4074         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4075                 unsigned long nr;
4076
4077                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4078                         continue;
4079                 nr = memcg_page_state_local(memcg, memcg1_stats[i]);
4080 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4081                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4082                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4083 #endif
4084                 seq_printf(m, "%s %lu\n", memcg1_stat_names[i], nr * PAGE_SIZE);
4085         }
4086
4087         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4088                 seq_printf(m, "%s %lu\n", vm_event_name(memcg1_events[i]),
4089                            memcg_events_local(memcg, memcg1_events[i]));
4090
4091         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4092                 seq_printf(m, "%s %lu\n", lru_list_name(i),
4093                            memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4094                            PAGE_SIZE);
4095
4096         /* Hierarchical information */
4097         memory = memsw = PAGE_COUNTER_MAX;
4098         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi)) {
4099                 memory = min(memory, READ_ONCE(mi->memory.max));
4100                 memsw = min(memsw, READ_ONCE(mi->memsw.max));
4101         }
4102         seq_printf(m, "hierarchical_memory_limit %llu\n",
4103                    (u64)memory * PAGE_SIZE);
4104         if (do_memsw_account())
4105                 seq_printf(m, "hierarchical_memsw_limit %llu\n",
4106                            (u64)memsw * PAGE_SIZE);
4107
4108         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4109                 unsigned long nr;
4110
4111                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4112                         continue;
4113                 nr = memcg_page_state(memcg, memcg1_stats[i]);
4114 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4115                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4116                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4117 #endif
4118                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", memcg1_stat_names[i],
4119                                                 (u64)nr * PAGE_SIZE);
4120         }
4121
4122         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4123                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n",
4124                            vm_event_name(memcg1_events[i]),
4125                            (u64)memcg_events(memcg, memcg1_events[i]));
4126
4127         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4128                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", lru_list_name(i),
4129                            (u64)memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4130                            PAGE_SIZE);
4131
4132 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4133         {
4134                 pg_data_t *pgdat;
4135                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
4136                 unsigned long anon_cost = 0;
4137                 unsigned long file_cost = 0;
4138
4139                 for_each_online_pgdat(pgdat) {
4140                         mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
4141
4142                         anon_cost += mz->lruvec.anon_cost;
4143                         file_cost += mz->lruvec.file_cost;
4144                 }
4145                 seq_printf(m, "anon_cost %lu\n", anon_cost);
4146                 seq_printf(m, "file_cost %lu\n", file_cost);
4147         }
4148 #endif
4149
4150         return 0;
4151 }
4152
4153 static u64 mem_cgroup_swappiness_read(struct cgroup_subsys_state *css,
4154                                       struct cftype *cft)
4155 {
4156         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4157
4158         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
4159 }
4160
4161 static int mem_cgroup_swappiness_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4162                                        struct cftype *cft, u64 val)
4163 {
4164         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4165
4166         if (val > 100)
4167                 return -EINVAL;
4168
4169         if (css->parent)
4170                 memcg->swappiness = val;
4171         else
4172                 vm_swappiness = val;
4173
4174         return 0;
4175 }
4176
4177 static void __mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
4178 {
4179         struct mem_cgroup_threshold_ary *t;
4180         unsigned long usage;
4181         int i;
4182
4183         rcu_read_lock();
4184         if (!swap)
4185                 t = rcu_dereference(memcg->thresholds.primary);
4186         else
4187                 t = rcu_dereference(memcg->memsw_thresholds.primary);
4188
4189         if (!t)
4190                 goto unlock;
4191
4192         usage = mem_cgroup_usage(memcg, swap);
4193
4194         /*
4195          * current_threshold points to threshold just below or equal to usage.
4196          * If it's not true, a threshold was crossed after last
4197          * call of __mem_cgroup_threshold().
4198          */
4199         i = t->current_threshold;
4200
4201         /*
4202          * Iterate backward over array of thresholds starting from
4203          * current_threshold and check if a threshold is crossed.
4204          * If none of thresholds below usage is crossed, we read
4205          * only one element of the array here.
4206          */
4207         for (; i >= 0 && unlikely(t->entries[i].threshold > usage); i--)
4208                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4209
4210         /* i = current_threshold + 1 */
4211         i++;
4212
4213         /*
4214          * Iterate forward over array of thresholds starting from
4215          * current_threshold+1 and check if a threshold is crossed.
4216          * If none of thresholds above usage is crossed, we read
4217          * only one element of the array here.
4218          */
4219         for (; i < t->size && unlikely(t->entries[i].threshold <= usage); i++)
4220                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4221
4222         /* Update current_threshold */
4223         t->current_threshold = i - 1;
4224 unlock:
4225         rcu_read_unlock();
4226 }
4227
4228 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg)
4229 {
4230         while (memcg) {
4231                 __mem_cgroup_threshold(memcg, false);
4232                 if (do_memsw_account())
4233                         __mem_cgroup_threshold(memcg, true);
4234
4235                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
4236         }
4237 }
4238
4239 static int compare_thresholds(const void *a, const void *b)
4240 {
4241         const struct mem_cgroup_threshold *_a = a;
4242         const struct mem_cgroup_threshold *_b = b;
4243
4244         if (_a->threshold > _b->threshold)
4245                 return 1;
4246
4247         if (_a->threshold < _b->threshold)
4248                 return -1;
4249
4250         return 0;
4251 }
4252
4253 static int mem_cgroup_oom_notify_cb(struct mem_cgroup *memcg)
4254 {
4255         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev;
4256
4257         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4258
4259         list_for_each_entry(ev, &memcg->oom_notify, list)
4260                 eventfd_signal(ev->eventfd, 1);
4261
4262         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4263         return 0;
4264 }
4265
4266 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg)
4267 {
4268         struct mem_cgroup *iter;
4269
4270         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
4271                 mem_cgroup_oom_notify_cb(iter);
4272 }
4273
4274 static int __mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4275         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args, enum res_type type)
4276 {
4277         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4278         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4279         unsigned long threshold;
4280         unsigned long usage;
4281         int i, size, ret;
4282
4283         ret = page_counter_memparse(args, "-1", &threshold);
4284         if (ret)
4285                 return ret;
4286
4287         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4288
4289         if (type == _MEM) {
4290                 thresholds = &memcg->thresholds;
4291                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4292         } else if (type == _MEMSWAP) {
4293                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4294                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4295         } else
4296                 BUG();
4297
4298         /* Check if a threshold crossed before adding a new one */
4299         if (thresholds->primary)
4300                 __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4301
4302         size = thresholds->primary ? thresholds->primary->size + 1 : 1;
4303
4304         /* Allocate memory for new array of thresholds */
4305         new = kmalloc(struct_size(new, entries, size), GFP_KERNEL);
4306         if (!new) {
4307                 ret = -ENOMEM;
4308                 goto unlock;
4309         }
4310         new->size = size;
4311
4312         /* Copy thresholds (if any) to new array */
4313         if (thresholds->primary)
4314                 memcpy(new->entries, thresholds->primary->entries,
4315                        flex_array_size(new, entries, size - 1));
4316
4317         /* Add new threshold */
4318         new->entries[size - 1].eventfd = eventfd;
4319         new->entries[size - 1].threshold = threshold;
4320
4321         /* Sort thresholds. Registering of new threshold isn't time-critical */
4322         sort(new->entries, size, sizeof(*new->entries),
4323                         compare_thresholds, NULL);
4324
4325         /* Find current threshold */
4326         new->current_threshold = -1;
4327         for (i = 0; i < size; i++) {
4328                 if (new->entries[i].threshold <= usage) {
4329                         /*
4330                          * new->current_threshold will not be used until
4331                          * rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4332                          * it here.
4333                          */
4334                         ++new->current_threshold;
4335                 } else
4336                         break;
4337         }
4338
4339         /* Free old spare buffer and save old primary buffer as spare */
4340         kfree(thresholds->spare);
4341         thresholds->spare = thresholds->primary;
4342
4343         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4344
4345         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4346         synchronize_rcu();
4347
4348 unlock:
4349         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4350
4351         return ret;
4352 }
4353
4354 static int mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4355         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4356 {
4357         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEM);
4358 }
4359
4360 static int memsw_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4361         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4362 {
4363         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEMSWAP);
4364 }
4365
4366 static void __mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4367         struct eventfd_ctx *eventfd, enum res_type type)
4368 {
4369         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4370         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4371         unsigned long usage;
4372         int i, j, size, entries;
4373
4374         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4375
4376         if (type == _MEM) {
4377                 thresholds = &memcg->thresholds;
4378                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4379         } else if (type == _MEMSWAP) {
4380                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4381                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4382         } else
4383                 BUG();
4384
4385         if (!thresholds->primary)
4386                 goto unlock;
4387
4388         /* Check if a threshold crossed before removing */
4389         __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4390
4391         /* Calculate new number of threshold */
4392         size = entries = 0;
4393         for (i = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4394                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd != eventfd)
4395                         size++;
4396                 else
4397                         entries++;
4398         }
4399
4400         new = thresholds->spare;
4401
4402         /* If no items related to eventfd have been cleared, nothing to do */
4403         if (!entries)
4404                 goto unlock;
4405
4406         /* Set thresholds array to NULL if we don't have thresholds */
4407         if (!size) {
4408                 kfree(new);
4409                 new = NULL;
4410                 goto swap_buffers;
4411         }
4412
4413         new->size = size;
4414
4415         /* Copy thresholds and find current threshold */
4416         new->current_threshold = -1;
4417         for (i = 0, j = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4418                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd == eventfd)
4419                         continue;
4420
4421                 new->entries[j] = thresholds->primary->entries[i];
4422                 if (new->entries[j].threshold <= usage) {
4423                         /*
4424                          * new->current_threshold will not be used
4425                          * until rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4426                          * it here.
4427                          */
4428                         ++new->current_threshold;
4429                 }
4430                 j++;
4431         }
4432
4433 swap_buffers:
4434         /* Swap primary and spare array */
4435         thresholds->spare = thresholds->primary;
4436
4437         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4438
4439         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4440         synchronize_rcu();
4441
4442         /* If all events are unregistered, free the spare array */
4443         if (!new) {
4444                 kfree(thresholds->spare);
4445                 thresholds->spare = NULL;
4446         }
4447 unlock:
4448         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4449 }
4450
4451 static void mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4452         struct eventfd_ctx *eventfd)
4453 {
4454         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEM);
4455 }
4456
4457 static void memsw_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4458         struct eventfd_ctx *eventfd)
4459 {
4460         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEMSWAP);
4461 }
4462
4463 static int mem_cgroup_oom_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4464         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4465 {
4466         struct mem_cgroup_eventfd_list *event;
4467
4468         event = kmalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4469         if (!event)
4470                 return -ENOMEM;
4471
4472         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4473
4474         event->eventfd = eventfd;
4475         list_add(&event->list, &memcg->oom_notify);
4476
4477         /* already in OOM ? */
4478         if (memcg->under_oom)
4479                 eventfd_signal(eventfd, 1);
4480         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4481
4482         return 0;
4483 }
4484
4485 static void mem_cgroup_oom_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4486         struct eventfd_ctx *eventfd)
4487 {
4488         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev, *tmp;
4489
4490         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4491
4492         list_for_each_entry_safe(ev, tmp, &memcg->oom_notify, list) {
4493                 if (ev->eventfd == eventfd) {
4494                         list_del(&ev->list);
4495                         kfree(ev);
4496                 }
4497         }
4498
4499         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4500 }
4501
4502 static int mem_cgroup_oom_control_read(struct seq_file *sf, void *v)
4503 {
4504         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(sf);
4505
4506         seq_printf(sf, "oom_kill_disable %d\n", memcg->oom_kill_disable);
4507         seq_printf(sf, "under_oom %d\n", (bool)memcg->under_oom);
4508         seq_printf(sf, "oom_kill %lu\n",
4509                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_OOM_KILL]));
4510         return 0;
4511 }
4512
4513 static int mem_cgroup_oom_control_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4514         struct cftype *cft, u64 val)
4515 {
4516         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4517
4518         /* cannot set to root cgroup and only 0 and 1 are allowed */
4519         if (!css->parent || !((val == 0) || (val == 1)))
4520                 return -EINVAL;
4521
4522         memcg->oom_kill_disable = val;
4523         if (!val)
4524                 memcg_oom_recover(memcg);
4525
4526         return 0;
4527 }
4528
4529 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
4530
4531 #include <trace/events/writeback.h>
4532
4533 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4534 {
4535         return wb_domain_init(&memcg->cgwb_domain, gfp);
4536 }
4537
4538 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4539 {
4540         wb_domain_exit(&memcg->cgwb_domain);
4541 }
4542
4543 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4544 {
4545         wb_domain_size_changed(&memcg->cgwb_domain);
4546 }
4547
4548 struct wb_domain *mem_cgroup_wb_domain(struct bdi_writeback *wb)
4549 {
4550         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4551
4552         if (!memcg->css.parent)
4553                 return NULL;
4554
4555         return &memcg->cgwb_domain;
4556 }
4557
4558 /*
4559  * idx can be of type enum memcg_stat_item or node_stat_item.
4560  * Keep in sync with memcg_exact_page().
4561  */
4562 static unsigned long memcg_exact_page_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx)
4563 {
4564         long x = atomic_long_read(&memcg->vmstats[idx]);
4565         int cpu;
4566
4567         for_each_online_cpu(cpu)
4568                 x += per_cpu_ptr(memcg->vmstats_percpu, cpu)->stat[idx];
4569         if (x < 0)
4570                 x = 0;
4571         return x;
4572 }
4573
4574 /**
4575  * mem_cgroup_wb_stats - retrieve writeback related stats from its memcg
4576  * @wb: bdi_writeback in question
4577  * @pfilepages: out parameter for number of file pages
4578  * @pheadroom: out parameter for number of allocatable pages according to memcg
4579  * @pdirty: out parameter for number of dirty pages
4580  * @pwriteback: out parameter for number of pages under writeback
4581  *
4582  * Determine the numbers of file, headroom, dirty, and writeback pages in
4583  * @wb's memcg.  File, dirty and writeback are self-explanatory.  Headroom
4584  * is a bit more involved.
4585  *
4586  * A memcg's headroom is "min(max, high) - used".  In the hierarchy, the
4587  * headroom is calculated as the lowest headroom of itself and the
4588  * ancestors.  Note that this doesn't consider the actual amount of
4589  * available memory in the system.  The caller should further cap
4590  * *@pheadroom accordingly.
4591  */
4592 void mem_cgroup_wb_stats(struct bdi_writeback *wb, unsigned long *pfilepages,
4593                          unsigned long *pheadroom, unsigned long *pdirty,
4594                          unsigned long *pwriteback)
4595 {
4596         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4597         struct mem_cgroup *parent;
4598
4599         *pdirty = memcg_exact_page_state(memcg, NR_FILE_DIRTY);
4600
4601         *pwriteback = memcg_exact_page_state(memcg, NR_WRITEBACK);
4602         *pfilepages = memcg_exact_page_state(memcg, NR_INACTIVE_FILE) +
4603                         memcg_exact_page_state(memcg, NR_ACTIVE_FILE);
4604         *pheadroom = PAGE_COUNTER_MAX;
4605
4606         while ((parent = parent_mem_cgroup(memcg))) {
4607                 unsigned long ceiling = min(READ_ONCE(memcg->memory.max),
4608                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
4609                 unsigned long used = page_counter_read(&memcg->memory);
4610
4611                 *pheadroom = min(*pheadroom, ceiling - min(ceiling, used));
4612                 memcg = parent;
4613         }
4614 }
4615
4616 /*
4617  * Foreign dirty flushing
4618  *
4619  * There's an inherent mismatch between memcg and writeback.  The former
4620  * trackes ownership per-page while the latter per-inode.  This was a
4621  * deliberate design decision because honoring per-page ownership in the
4622  * writeback path is complicated, may lead to higher CPU and IO overheads
4623  * and deemed unnecessary given that write-sharing an inode across
4624  * different cgroups isn't a common use-case.
4625  *
4626  * Combined with inode majority-writer ownership switching, this works well
4627  * enough in most cases but there are some pathological cases.  For
4628  * example, let's say there are two cgroups A and B which keep writing to
4629  * different but confined parts of the same inode.  B owns the inode and
4630  * A's memory is limited far below B's.  A's dirty ratio can rise enough to
4631  * trigger balance_dirty_pages() sleeps but B's can be low enough to avoid
4632  * triggering background writeback.  A will be slowed down without a way to
4633  * make writeback of the dirty pages happen.
4634  *
4635  * Conditions like the above can lead to a cgroup getting repatedly and
4636  * severely throttled after making some progress after each
4637  * dirty_expire_interval while the underyling IO device is almost
4638  * completely idle.
4639  *
4640  * Solving this problem completely requires matching the ownership tracking
4641  * granularities between memcg and writeback in either direction.  However,
4642  * the more egregious behaviors can be avoided by simply remembering the
4643  * most recent foreign dirtying events and initiating remote flushes on
4644  * them when local writeback isn't enough to keep the memory clean enough.
4645  *
4646  * The following two functions implement such mechanism.  When a foreign
4647  * page - a page whose memcg and writeback ownerships don't match - is
4648  * dirtied, mem_cgroup_track_foreign_dirty() records the inode owning
4649  * bdi_writeback on the page owning memcg.  When balance_dirty_pages()
4650  * decides that the memcg needs to sleep due to high dirty ratio, it calls
4651  * mem_cgroup_flush_foreign() which queues writeback on the recorded
4652  * foreign bdi_writebacks which haven't expired.  Both the numbers of
4653  * recorded bdi_writebacks and concurrent in-flight foreign writebacks are
4654  * limited to MEMCG_CGWB_FRN_CNT.
4655  *
4656  * The mechanism only remembers IDs and doesn't hold any object references.
4657  * As being wrong occasionally doesn't matter, updates and accesses to the
4658  * records are lockless and racy.
4659  */
4660 void mem_cgroup_track_foreign_dirty_slowpath(struct page *page,
4661                                              struct bdi_writeback *wb)
4662 {
4663         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
4664         struct memcg_cgwb_frn *frn;
4665         u64 now = get_jiffies_64();
4666         u64 oldest_at = now;
4667         int oldest = -1;
4668         int i;
4669
4670         trace_track_foreign_dirty(page, wb);
4671
4672         /*
4673          * Pick the slot to use.  If there is already a slot for @wb, keep
4674          * using it.  If not replace the oldest one which isn't being
4675          * written out.
4676          */
4677         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4678                 frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4679                 if (frn->bdi_id == wb->bdi->id &&
4680                     frn->memcg_id == wb->memcg_css->id)
4681                         break;
4682                 if (time_before64(frn->at, oldest_at) &&
4683                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4684                         oldest = i;
4685                         oldest_at = frn->at;
4686                 }
4687         }
4688
4689         if (i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT) {
4690                 /*
4691                  * Re-using an existing one.  Update timestamp lazily to
4692                  * avoid making the cacheline hot.  We want them to be
4693                  * reasonably up-to-date and significantly shorter than
4694                  * dirty_expire_interval as that's what expires the record.
4695                  * Use the shorter of 1s and dirty_expire_interval / 8.
4696                  */
4697                 unsigned long update_intv =
4698                         min_t(unsigned long, HZ,
4699                               msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10) / 8);
4700
4701                 if (time_before64(frn->at, now - update_intv))
4702                         frn->at = now;
4703         } else if (oldest >= 0) {
4704                 /* replace the oldest free one */
4705                 frn = &memcg->cgwb_frn[oldest];
4706                 frn->bdi_id = wb->bdi->id;
4707                 frn->memcg_id = wb->memcg_css->id;
4708                 frn->at = now;
4709         }
4710 }
4711
4712 /* issue foreign writeback flushes for recorded foreign dirtying events */
4713 void mem_cgroup_flush_foreign(struct bdi_writeback *wb)
4714 {
4715         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4716         unsigned long intv = msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10);
4717         u64 now = jiffies_64;
4718         int i;
4719
4720         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4721                 struct memcg_cgwb_frn *frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4722
4723                 /*
4724                  * If the record is older than dirty_expire_interval,
4725                  * writeback on it has already started.  No need to kick it
4726                  * off again.  Also, don't start a new one if there's
4727                  * already one in flight.
4728                  */
4729                 if (time_after64(frn->at, now - intv) &&
4730                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4731                         frn->at = 0;
4732                         trace_flush_foreign(wb, frn->bdi_id, frn->memcg_id);
4733                         cgroup_writeback_by_id(frn->bdi_id, frn->memcg_id, 0,
4734                                                WB_REASON_FOREIGN_FLUSH,
4735                                                &frn->done);
4736                 }
4737         }
4738 }
4739
4740 #else   /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4741
4742 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4743 {
4744         return 0;
4745 }
4746
4747 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4748 {
4749 }
4750
4751 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4752 {
4753 }
4754
4755 #endif  /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4756
4757 /*
4758  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4759  *
4760  * "cgroup.event_control" implementation.
4761  *
4762  * This is way over-engineered.  It tries to support fully configurable
4763  * events for each user.  Such level of flexibility is completely
4764  * unnecessary especially in the light of the planned unified hierarchy.
4765  *
4766  * Please deprecate this and replace with something simpler if at all
4767  * possible.
4768  */
4769
4770 /*
4771  * Unregister event and free resources.
4772  *
4773  * Gets called from workqueue.
4774  */
4775 static void memcg_event_remove(struct work_struct *work)
4776 {
4777         struct mem_cgroup_event *event =
4778                 container_of(work, struct mem_cgroup_event, remove);
4779         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4780
4781         remove_wait_queue(event->wqh, &event->wait);
4782
4783         event->unregister_event(memcg, event->eventfd);
4784
4785         /* Notify userspace the event is going away. */
4786         eventfd_signal(event->eventfd, 1);
4787
4788         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4789         kfree(event);
4790         css_put(&memcg->css);
4791 }
4792
4793 /*
4794  * Gets called on EPOLLHUP on eventfd when user closes it.
4795  *
4796  * Called with wqh->lock held and interrupts disabled.
4797  */
4798 static int memcg_event_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
4799                             int sync, void *key)
4800 {
4801         struct mem_cgroup_event *event =
4802                 container_of(wait, struct mem_cgroup_event, wait);
4803         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4804         __poll_t flags = key_to_poll(key);
4805
4806         if (flags & EPOLLHUP) {
4807                 /*
4808                  * If the event has been detached at cgroup removal, we
4809                  * can simply return knowing the other side will cleanup
4810                  * for us.
4811                  *
4812                  * We can't race against event freeing since the other
4813                  * side will require wqh->lock via remove_wait_queue(),
4814                  * which we hold.
4815                  */
4816                 spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4817                 if (!list_empty(&event->list)) {
4818                         list_del_init(&event->list);
4819                         /*
4820                          * We are in atomic context, but cgroup_event_remove()
4821                          * may sleep, so we have to call it in workqueue.
4822                          */
4823                         schedule_work(&event->remove);
4824                 }
4825                 spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4826         }
4827
4828         return 0;
4829 }
4830
4831 static void memcg_event_ptable_queue_proc(struct file *file,
4832                 wait_queue_head_t *wqh, poll_table *pt)
4833 {
4834         struct mem_cgroup_event *event =
4835                 container_of(pt, struct mem_cgroup_event, pt);
4836
4837         event->wqh = wqh;
4838         add_wait_queue(wqh, &event->wait);
4839 }
4840
4841 /*
4842  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4843  *
4844  * Parse input and register new cgroup event handler.
4845  *
4846  * Input must be in format '<event_fd> <control_fd> <args>'.
4847  * Interpretation of args is defined by control file implementation.
4848  */
4849 static ssize_t memcg_write_event_control(struct kernfs_open_file *of,
4850                                          char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
4851 {
4852         struct cgroup_subsys_state *css = of_css(of);
4853         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4854         struct mem_cgroup_event *event;
4855         struct cgroup_subsys_state *cfile_css;
4856         unsigned int efd, cfd;
4857         struct fd efile;
4858         struct fd cfile;
4859         const char *name;
4860         char *endp;
4861         int ret;
4862
4863         buf = strstrip(buf);
4864
4865         efd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4866         if (*endp != ' ')
4867                 return -EINVAL;
4868         buf = endp + 1;
4869
4870         cfd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4871         if ((*endp != ' ') && (*endp != '\0'))
4872                 return -EINVAL;
4873         buf = endp + 1;
4874
4875         event = kzalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4876         if (!event)
4877                 return -ENOMEM;
4878
4879         event->memcg = memcg;
4880         INIT_LIST_HEAD(&event->list);
4881         init_poll_funcptr(&event->pt, memcg_event_ptable_queue_proc);
4882         init_waitqueue_func_entry(&event->wait, memcg_event_wake);
4883         INIT_WORK(&event->remove, memcg_event_remove);
4884
4885         efile = fdget(efd);
4886         if (!efile.file) {
4887                 ret = -EBADF;
4888                 goto out_kfree;
4889         }
4890
4891         event->eventfd = eventfd_ctx_fileget(efile.file);
4892         if (IS_ERR(event->eventfd)) {
4893                 ret = PTR_ERR(event->eventfd);
4894                 goto out_put_efile;
4895         }
4896
4897         cfile = fdget(cfd);
4898         if (!cfile.file) {
4899                 ret = -EBADF;
4900                 goto out_put_eventfd;
4901         }
4902
4903         /* the process need read permission on control file */
4904         /* AV: shouldn't we check that it's been opened for read instead? */
4905         ret = inode_permission(file_inode(cfile.file), MAY_READ);
4906         if (ret < 0)
4907                 goto out_put_cfile;
4908
4909         /*
4910          * Determine the event callbacks and set them in @event.  This used
4911          * to be done via struct cftype but cgroup core no longer knows
4912          * about these events.  The following is crude but the whole thing
4913          * is for compatibility anyway.
4914          *
4915          * DO NOT ADD NEW FILES.
4916          */
4917         name = cfile.file->f_path.dentry->d_name.name;
4918
4919         if (!strcmp(name, "memory.usage_in_bytes")) {
4920                 event->register_event = mem_cgroup_usage_register_event;
4921                 event->unregister_event = mem_cgroup_usage_unregister_event;
4922         } else if (!strcmp(name, "memory.oom_control")) {
4923                 event->register_event = mem_cgroup_oom_register_event;
4924                 event->unregister_event = mem_cgroup_oom_unregister_event;
4925         } else if (!strcmp(name, "memory.pressure_level")) {
4926                 event->register_event = vmpressure_register_event;
4927                 event->unregister_event = vmpressure_unregister_event;
4928         } else if (!strcmp(name, "memory.memsw.usage_in_bytes")) {
4929                 event->register_event = memsw_cgroup_usage_register_event;
4930                 event->unregister_event = memsw_cgroup_usage_unregister_event;
4931         } else {
4932                 ret = -EINVAL;
4933                 goto out_put_cfile;
4934         }
4935
4936         /*
4937          * Verify @cfile should belong to @css.  Also, remaining events are
4938          * automatically removed on cgroup destruction but the removal is
4939          * asynchronous, so take an extra ref on @css.
4940          */
4941         cfile_css = css_tryget_online_from_dir(cfile.file->f_path.dentry->d_parent,
4942                                                &memory_cgrp_subsys);
4943         ret = -EINVAL;
4944         if (IS_ERR(cfile_css))
4945                 goto out_put_cfile;
4946         if (cfile_css != css) {
4947                 css_put(cfile_css);
4948                 goto out_put_cfile;
4949         }
4950
4951         ret = event->register_event(memcg, event->eventfd, buf);
4952         if (ret)
4953                 goto out_put_css;
4954
4955         vfs_poll(efile.file, &event->pt);
4956
4957         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4958         list_add(&event->list, &memcg->event_list);
4959         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4960
4961         fdput(cfile);
4962         fdput(efile);
4963
4964         return nbytes;
4965
4966 out_put_css:
4967         css_put(css);
4968 out_put_cfile:
4969         fdput(cfile);
4970 out_put_eventfd:
4971         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4972 out_put_efile:
4973         fdput(efile);
4974 out_kfree:
4975         kfree(event);
4976
4977         return ret;
4978 }
4979
4980 static struct cftype mem_cgroup_legacy_files[] = {
4981         {
4982                 .name = "usage_in_bytes",
4983                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_USAGE),
4984                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4985         },
4986         {
4987                 .name = "max_usage_in_bytes",
4988                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_MAX_USAGE),
4989                 .write = mem_cgroup_reset,
4990                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4991         },
4992         {
4993                 .name = "limit_in_bytes",
4994                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_LIMIT),
4995                 .write = mem_cgroup_write,
4996                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
4997         },
4998         {
4999                 .name = "soft_limit_in_bytes",
5000                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_SOFT_LIMIT),
5001                 .write = mem_cgroup_write,
5002                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5003         },
5004         {
5005                 .name = "failcnt",
5006                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_FAILCNT),
5007                 .write = mem_cgroup_reset,
5008                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5009         },
5010         {
5011                 .name = "stat",
5012                 .seq_show = memcg_stat_show,
5013         },
5014         {
5015                 .name = "force_empty",
5016                 .write = mem_cgroup_force_empty_write,
5017         },
5018         {
5019                 .name = "use_hierarchy",
5020                 .write_u64 = mem_cgroup_hierarchy_write,
5021                 .read_u64 = mem_cgroup_hierarchy_read,
5022         },
5023         {
5024                 .name = "cgroup.event_control",         /* XXX: for compat */
5025                 .write = memcg_write_event_control,
5026                 .flags = CFTYPE_NO_PREFIX | CFTYPE_WORLD_WRITABLE,
5027         },
5028         {
5029                 .name = "swappiness",
5030                 .read_u64 = mem_cgroup_swappiness_read,
5031                 .write_u64 = mem_cgroup_swappiness_write,
5032         },
5033         {
5034                 .name = "move_charge_at_immigrate",
5035                 .read_u64 = mem_cgroup_move_charge_read,
5036                 .write_u64 = mem_cgroup_move_charge_write,
5037         },
5038         {
5039                 .name = "oom_control",
5040                 .seq_show = mem_cgroup_oom_control_read,
5041                 .write_u64 = mem_cgroup_oom_control_write,
5042                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_OOM_TYPE, OOM_CONTROL),
5043         },
5044         {
5045                 .name = "pressure_level",
5046         },
5047 #ifdef CONFIG_NUMA
5048         {
5049                 .name = "numa_stat",
5050                 .seq_show = memcg_numa_stat_show,
5051         },
5052 #endif
5053         {
5054                 .name = "kmem.limit_in_bytes",
5055                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_LIMIT),
5056                 .write = mem_cgroup_write,
5057                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5058         },
5059         {
5060                 .name = "kmem.usage_in_bytes",
5061                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_USAGE),
5062                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5063         },
5064         {
5065                 .name = "kmem.failcnt",
5066                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_FAILCNT),
5067                 .write = mem_cgroup_reset,
5068                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5069         },
5070         {
5071                 .name = "kmem.max_usage_in_bytes",
5072                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_MAX_USAGE),
5073                 .write = mem_cgroup_reset,
5074                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5075         },
5076 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) && \
5077         (defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG))
5078         {
5079                 .name = "kmem.slabinfo",
5080                 .seq_show = memcg_slab_show,
5081         },
5082 #endif
5083         {
5084                 .name = "kmem.tcp.limit_in_bytes",
5085                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_LIMIT),
5086                 .write = mem_cgroup_write,
5087                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5088         },
5089         {
5090                 .name = "kmem.tcp.usage_in_bytes",
5091                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_USAGE),
5092                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5093         },
5094         {
5095                 .name = "kmem.tcp.failcnt",
5096                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_FAILCNT),
5097                 .write = mem_cgroup_reset,
5098                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5099         },
5100         {
5101                 .name = "kmem.tcp.max_usage_in_bytes",
5102                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_MAX_USAGE),
5103                 .write = mem_cgroup_reset,
5104                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5105         },
5106         { },    /* terminate */
5107 };
5108
5109 /*
5110  * Private memory cgroup IDR
5111  *
5112  * Swap-out records and page cache shadow entries need to store memcg
5113  * references in constrained space, so we maintain an ID space that is
5114  * limited to 16 bit (MEM_CGROUP_ID_MAX), limiting the total number of
5115  * memory-controlled cgroups to 64k.
5116  *
5117  * However, there usually are many references to the offline CSS after
5118  * the cgroup has been destroyed, such as page cache or reclaimable
5119  * slab objects, that don't need to hang on to the ID. We want to keep
5120  * those dead CSS from occupying IDs, or we might quickly exhaust the
5121  * relatively small ID space and prevent the creation of new cgroups
5122  * even when there are much fewer than 64k cgroups - possibly none.
5123  *
5124  * Maintain a private 16-bit ID space for memcg, and allow the ID to
5125  * be freed and recycled when it's no longer needed, which is usually
5126  * when the CSS is offlined.
5127  *
5128  * The only exception to that are records of swapped out tmpfs/shmem
5129  * pages that need to be attributed to live ancestors on swapin. But
5130  * those references are manageable from userspace.
5131  */
5132
5133 static DEFINE_IDR(mem_cgroup_idr);
5134
5135 static void mem_cgroup_id_remove(struct mem_cgroup *memcg)
5136 {
5137         if (memcg->id.id > 0) {
5138                 idr_remove(&mem_cgroup_idr, memcg->id.id);
5139                 memcg->id.id = 0;
5140         }
5141 }
5142
5143 static void __maybe_unused mem_cgroup_id_get_many(struct mem_cgroup *memcg,
5144                                                   unsigned int n)
5145 {
5146         refcount_add(n, &memcg->id.ref);
5147 }
5148
5149 static void mem_cgroup_id_put_many(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int n)
5150 {
5151         if (refcount_sub_and_test(n, &memcg->id.ref)) {
5152                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5153
5154                 /* Memcg ID pins CSS */
5155                 css_put(&memcg->css);
5156         }
5157 }
5158
5159 static inline void mem_cgroup_id_put(struct mem_cgroup *memcg)
5160 {
5161         mem_cgroup_id_put_many(memcg, 1);
5162 }
5163
5164 /**
5165  * mem_cgroup_from_id - look up a memcg from a memcg id
5166  * @id: the memcg id to look up
5167  *
5168  * Caller must hold rcu_read_lock().
5169  */
5170 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_id(unsigned short id)
5171 {
5172         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
5173         return idr_find(&mem_cgroup_idr, id);
5174 }
5175
5176 static int alloc_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5177 {
5178         struct mem_cgroup_per_node *pn;
5179         int tmp = node;
5180         /*
5181          * This routine is called against possible nodes.
5182          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
5183          *
5184          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
5185          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
5186          *       function.
5187          */
5188         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
5189                 tmp = -1;
5190         pn = kzalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
5191         if (!pn)
5192                 return 1;
5193
5194         pn->lruvec_stat_local = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5195                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5196         if (!pn->lruvec_stat_local) {
5197                 kfree(pn);
5198                 return 1;
5199         }
5200
5201         pn->lruvec_stat_cpu = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5202                                                GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5203         if (!pn->lruvec_stat_cpu) {
5204                 free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5205                 kfree(pn);
5206                 return 1;
5207         }
5208
5209         lruvec_init(&pn->lruvec);
5210         pn->usage_in_excess = 0;
5211         pn->on_tree = false;
5212         pn->memcg = memcg;
5213
5214         memcg->nodeinfo[node] = pn;
5215         return 0;
5216 }
5217
5218 static void free_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5219 {
5220         struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
5221
5222         if (!pn)
5223                 return;
5224
5225         free_percpu(pn->lruvec_stat_cpu);
5226         free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5227         kfree(pn);
5228 }
5229
5230 static void __mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5231 {
5232         int node;
5233
5234         for_each_node(node)
5235                 free_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node);
5236         free_percpu(memcg->vmstats_percpu);
5237         free_percpu(memcg->vmstats_local);
5238         kfree(memcg);
5239 }
5240
5241 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5242 {
5243         memcg_wb_domain_exit(memcg);
5244         /*
5245          * Flush percpu vmstats and vmevents to guarantee the value correctness
5246          * on parent's and all ancestor levels.
5247          */
5248         memcg_flush_percpu_vmstats(memcg);
5249         memcg_flush_percpu_vmevents(memcg);
5250         __mem_cgroup_free(memcg);
5251 }
5252
5253 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
5254 {
5255         struct mem_cgroup *memcg;
5256         unsigned int size;
5257         int node;
5258         int __maybe_unused i;
5259         long error = -ENOMEM;
5260
5261         size = sizeof(struct mem_cgroup);
5262         size += nr_node_ids * sizeof(struct mem_cgroup_per_node *);
5263
5264         memcg = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
5265         if (!memcg)
5266                 return ERR_PTR(error);
5267
5268         memcg->id.id = idr_alloc(&mem_cgroup_idr, NULL,
5269                                  1, MEM_CGROUP_ID_MAX,
5270                                  GFP_KERNEL);
5271         if (memcg->id.id < 0) {
5272                 error = memcg->id.id;
5273                 goto fail;
5274         }
5275
5276         memcg->vmstats_local = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5277                                                 GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5278         if (!memcg->vmstats_local)
5279                 goto fail;
5280
5281         memcg->vmstats_percpu = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5282                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5283         if (!memcg->vmstats_percpu)
5284                 goto fail;
5285
5286         for_each_node(node)
5287                 if (alloc_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node))
5288                         goto fail;
5289
5290         if (memcg_wb_domain_init(memcg, GFP_KERNEL))
5291                 goto fail;
5292
5293         INIT_WORK(&memcg->high_work, high_work_func);
5294         INIT_LIST_HEAD(&memcg->oom_notify);
5295         mutex_init(&memcg->thresholds_lock);
5296         spin_lock_init(&memcg->move_lock);
5297         vmpressure_init(&memcg->vmpressure);
5298         INIT_LIST_HEAD(&memcg->event_list);
5299         spin_lock_init(&memcg->event_list_lock);
5300         memcg->socket_pressure = jiffies;
5301 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5302         memcg->kmemcg_id = -1;
5303         INIT_LIST_HEAD(&memcg->objcg_list);
5304 #endif
5305 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5306         INIT_LIST_HEAD(&memcg->cgwb_list);
5307         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5308                 memcg->cgwb_frn[i].done =
5309                         __WB_COMPLETION_INIT(&memcg_cgwb_frn_waitq);
5310 #endif
5311 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5312         spin_lock_init(&memcg->deferred_split_queue.split_queue_lock);
5313         INIT_LIST_HEAD(&memcg->deferred_split_queue.split_queue);
5314         memcg->deferred_split_queue.split_queue_len = 0;
5315 #endif
5316         idr_replace(&mem_cgroup_idr, memcg, memcg->id.id);
5317         return memcg;
5318 fail:
5319         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5320         __mem_cgroup_free(memcg);
5321         return ERR_PTR(error);
5322 }
5323
5324 static struct cgroup_subsys_state * __ref
5325 mem_cgroup_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
5326 {
5327         struct mem_cgroup *parent = mem_cgroup_from_css(parent_css);
5328         struct mem_cgroup *memcg, *old_memcg;
5329         long error = -ENOMEM;
5330
5331         old_memcg = set_active_memcg(parent);
5332         memcg = mem_cgroup_alloc();
5333         set_active_memcg(old_memcg);
5334         if (IS_ERR(memcg))
5335                 return ERR_CAST(memcg);
5336
5337         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5338         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5339         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5340         if (parent) {
5341                 memcg->swappiness = mem_cgroup_swappiness(parent);
5342                 memcg->oom_kill_disable = parent->oom_kill_disable;
5343         }
5344         if (!parent) {
5345                 page_counter_init(&memcg->memory, NULL);
5346                 page_counter_init(&memcg->swap, NULL);
5347                 page_counter_init(&memcg->kmem, NULL);
5348                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, NULL);
5349         } else if (parent->use_hierarchy) {
5350                 memcg->use_hierarchy = true;
5351                 page_counter_init(&memcg->memory, &parent->memory);
5352                 page_counter_init(&memcg->swap, &parent->swap);
5353                 page_counter_init(&memcg->kmem, &parent->kmem);
5354                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &parent->tcpmem);
5355         } else {
5356                 page_counter_init(&memcg->memory, &root_mem_cgroup->memory);
5357                 page_counter_init(&memcg->swap, &root_mem_cgroup->swap);
5358                 page_counter_init(&memcg->kmem, &root_mem_cgroup->kmem);
5359                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &root_mem_cgroup->tcpmem);
5360                 /*
5361                  * Deeper hierachy with use_hierarchy == false doesn't make
5362                  * much sense so let cgroup subsystem know about this
5363                  * unfortunate state in our controller.
5364                  */
5365                 if (parent != root_mem_cgroup)
5366                         memory_cgrp_subsys.broken_hierarchy = true;
5367         }
5368
5369         /* The following stuff does not apply to the root */
5370         if (!parent) {
5371                 root_mem_cgroup = memcg;
5372                 return &memcg->css;
5373         }
5374
5375         error = memcg_online_kmem(memcg);
5376         if (error)
5377                 goto fail;
5378
5379         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5380                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
5381
5382         return &memcg->css;
5383 fail:
5384         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5385         mem_cgroup_free(memcg);
5386         return ERR_PTR(error);
5387 }
5388
5389 static int mem_cgroup_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
5390 {
5391         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5392
5393         /*
5394          * A memcg must be visible for memcg_expand_shrinker_maps()
5395          * by the time the maps are allocated. So, we allocate maps
5396          * here, when for_each_mem_cgroup() can't skip it.
5397          */
5398         if (memcg_alloc_shrinker_maps(memcg)) {
5399                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5400                 return -ENOMEM;
5401         }
5402
5403         /* Online state pins memcg ID, memcg ID pins CSS */
5404         refcount_set(&memcg->id.ref, 1);
5405         css_get(css);
5406         return 0;
5407 }
5408
5409 static void mem_cgroup_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
5410 {
5411         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5412         struct mem_cgroup_event *event, *tmp;
5413
5414         /*
5415          * Unregister events and notify userspace.
5416          * Notify userspace about cgroup removing only after rmdir of cgroup
5417          * directory to avoid race between userspace and kernelspace.
5418          */
5419         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
5420         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &memcg->event_list, list) {
5421                 list_del_init(&event->list);
5422                 schedule_work(&event->remove);
5423         }
5424         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
5425
5426         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5427         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5428
5429         memcg_offline_kmem(memcg);
5430         wb_memcg_offline(memcg);
5431
5432         drain_all_stock(memcg);
5433
5434         mem_cgroup_id_put(memcg);
5435 }
5436
5437 static void mem_cgroup_css_released(struct cgroup_subsys_state *css)
5438 {
5439         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5440
5441         invalidate_reclaim_iterators(memcg);
5442 }
5443
5444 static void mem_cgroup_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
5445 {
5446         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5447         int __maybe_unused i;
5448
5449 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5450         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5451                 wb_wait_for_completion(&memcg->cgwb_frn[i].done);
5452 #endif
5453         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5454                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5455
5456         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && memcg->tcpmem_active)
5457                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5458
5459         vmpressure_cleanup(&memcg->vmpressure);
5460         cancel_work_sync(&memcg->high_work);
5461         mem_cgroup_remove_from_trees(memcg);
5462         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
5463         memcg_free_kmem(memcg);
5464         mem_cgroup_free(memcg);
5465 }
5466
5467 /**
5468  * mem_cgroup_css_reset - reset the states of a mem_cgroup
5469  * @css: the target css
5470  *
5471  * Reset the states of the mem_cgroup associated with @css.  This is
5472  * invoked when the userland requests disabling on the default hierarchy
5473  * but the memcg is pinned through dependency.  The memcg should stop
5474  * applying policies and should revert to the vanilla state as it may be
5475  * made visible again.
5476  *
5477  * The current implementation only resets the essential configurations.
5478  * This needs to be expanded to cover all the visible parts.
5479  */
5480 static void mem_cgroup_css_reset(struct cgroup_subsys_state *css)
5481 {
5482         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5483
5484         page_counter_set_max(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5485         page_counter_set_max(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5486         page_counter_set_max(&memcg->kmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5487         page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5488         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5489         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5490         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5491         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5492         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5493         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
5494 }
5495
5496 #ifdef CONFIG_MMU
5497 /* Handlers for move charge at task migration. */
5498 static int mem_cgroup_do_precharge(unsigned long count)
5499 {
5500         int ret;
5501
5502         /* Try a single bulk charge without reclaim first, kswapd may wake */
5503         ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, count);
5504         if (!ret) {
5505                 mc.precharge += count;
5506                 return ret;
5507         }
5508
5509         /* Try charges one by one with reclaim, but do not retry */
5510         while (count--) {
5511                 ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY, 1);
5512                 if (ret)
5513                         return ret;
5514                 mc.precharge++;
5515                 cond_resched();
5516         }
5517         return 0;
5518 }
5519
5520 union mc_target {
5521         struct page     *page;
5522         swp_entry_t     ent;
5523 };
5524
5525 enum mc_target_type {
5526         MC_TARGET_NONE = 0,
5527         MC_TARGET_PAGE,
5528         MC_TARGET_SWAP,
5529         MC_TARGET_DEVICE,
5530 };
5531
5532 static struct page *mc_handle_present_pte(struct vm_area_struct *vma,
5533                                                 unsigned long addr, pte_t ptent)
5534 {
5535         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
5536
5537         if (!page || !page_mapped(page))
5538                 return NULL;
5539         if (PageAnon(page)) {
5540                 if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5541                         return NULL;
5542         } else {
5543                 if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5544                         return NULL;
5545         }
5546         if (!get_page_unless_zero(page))
5547                 return NULL;
5548
5549         return page;
5550 }
5551
5552 #if defined(CONFIG_SWAP) || defined(CONFIG_DEVICE_PRIVATE)
5553 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5554                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5555 {
5556         struct page *page = NULL;
5557         swp_entry_t ent = pte_to_swp_entry(ptent);
5558
5559         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5560                 return NULL;
5561
5562         /*
5563          * Handle MEMORY_DEVICE_PRIVATE which are ZONE_DEVICE page belonging to
5564          * a device and because they are not accessible by CPU they are store
5565          * as special swap entry in the CPU page table.
5566          */
5567         if (is_device_private_entry(ent)) {
5568                 page = device_private_entry_to_page(ent);
5569                 /*
5570                  * MEMORY_DEVICE_PRIVATE means ZONE_DEVICE page and which have
5571                  * a refcount of 1 when free (unlike normal page)
5572                  */
5573                 if (!page_ref_add_unless(page, 1, 1))
5574                         return NULL;
5575                 return page;
5576         }
5577
5578         if (non_swap_entry(ent))
5579                 return NULL;
5580
5581         /*
5582          * Because lookup_swap_cache() updates some statistics counter,
5583          * we call find_get_page() with swapper_space directly.
5584          */
5585         page = find_get_page(swap_address_space(ent), swp_offset(ent));
5586         entry->val = ent.val;
5587
5588         return page;
5589 }
5590 #else
5591 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5592                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5593 {
5594         return NULL;
5595 }
5596 #endif
5597
5598 static struct page *mc_handle_file_pte(struct vm_area_struct *vma,
5599                         unsigned long addr, pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5600 {
5601         if (!vma->vm_file) /* anonymous vma */
5602                 return NULL;
5603         if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5604                 return NULL;
5605
5606         /* page is moved even if it's not RSS of this task(page-faulted). */
5607         /* shmem/tmpfs may report page out on swap: account for that too. */
5608         return find_get_incore_page(vma->vm_file->f_mapping,
5609                         linear_page_index(vma, addr));
5610 }
5611
5612 /**
5613  * mem_cgroup_move_account - move account of the page
5614  * @page: the page
5615  * @compound: charge the page as compound or small page
5616  * @from: mem_cgroup which the page is moved from.
5617  * @to: mem_cgroup which the page is moved to. @from != @to.
5618  *
5619  * The caller must make sure the page is not on LRU (isolate_page() is useful.)
5620  *
5621  * This function doesn't do "charge" to new cgroup and doesn't do "uncharge"
5622  * from old cgroup.
5623  */
5624 static int mem_cgroup_move_account(struct page *page,
5625                                    bool compound,
5626                                    struct mem_cgroup *from,
5627                                    struct mem_cgroup *to)
5628 {
5629         struct lruvec *from_vec, *to_vec;
5630         struct pglist_data *pgdat;
5631         unsigned int nr_pages = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
5632         int ret;
5633
5634         VM_BUG_ON(from == to);
5635         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
5636         VM_BUG_ON(compound && !PageTransHuge(page));
5637
5638         /*
5639          * Prevent mem_cgroup_migrate() from looking at
5640          * page->mem_cgroup of its source page while we change it.
5641          */
5642         ret = -EBUSY;
5643         if (!trylock_page(page))
5644                 goto out;
5645
5646         ret = -EINVAL;
5647         if (page->mem_cgroup != from)
5648                 goto out_unlock;
5649
5650         pgdat = page_pgdat(page);
5651         from_vec = mem_cgroup_lruvec(from, pgdat);
5652         to_vec = mem_cgroup_lruvec(to, pgdat);
5653
5654         lock_page_memcg(page);
5655
5656         if (PageAnon(page)) {
5657                 if (page_mapped(page)) {
5658                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_MAPPED, -nr_pages);
5659                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_MAPPED, nr_pages);
5660                         if (PageTransHuge(page)) {
5661                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_THPS,
5662                                                    -nr_pages);
5663                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_THPS,
5664                                                    nr_pages);
5665                         }
5666
5667                 }
5668         } else {
5669                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_PAGES, -nr_pages);
5670                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_PAGES, nr_pages);
5671
5672                 if (PageSwapBacked(page)) {
5673                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_SHMEM, -nr_pages);
5674                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_SHMEM, nr_pages);
5675                 }
5676
5677                 if (page_mapped(page)) {
5678                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_MAPPED, -nr_pages);
5679                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_MAPPED, nr_pages);
5680                 }
5681
5682                 if (PageDirty(page)) {
5683                         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
5684
5685                         if (mapping_can_writeback(mapping)) {
5686                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_DIRTY,
5687                                                    -nr_pages);
5688                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_DIRTY,
5689                                                    nr_pages);
5690                         }
5691                 }
5692         }
5693
5694         if (PageWriteback(page)) {
5695                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_WRITEBACK, -nr_pages);
5696                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_WRITEBACK, nr_pages);
5697         }
5698
5699         /*
5700          * All state has been migrated, let's switch to the new memcg.
5701          *
5702          * It is safe to change page->mem_cgroup here because the page
5703          * is referenced, charged, isolated, and locked: we can't race
5704          * with (un)charging, migration, LRU putback, or anything else
5705          * that would rely on a stable page->mem_cgroup.
5706          *
5707          * Note that lock_page_memcg is a memcg lock, not a page lock,
5708          * to save space. As soon as we switch page->mem_cgroup to a
5709          * new memcg that isn't locked, the above state can change
5710          * concurrently again. Make sure we're truly done with it.
5711          */
5712         smp_mb();
5713
5714         css_get(&to->css);
5715         css_put(&from->css);
5716
5717         page->mem_cgroup = to;
5718
5719         __unlock_page_memcg(from);
5720
5721         ret = 0;
5722
5723         local_irq_disable();
5724         mem_cgroup_charge_statistics(to, page, nr_pages);
5725         memcg_check_events(to, page);
5726         mem_cgroup_charge_statistics(from, page, -nr_pages);
5727         memcg_check_events(from, page);
5728         local_irq_enable();
5729 out_unlock:
5730         unlock_page(page);
5731 out:
5732         return ret;
5733 }
5734
5735 /**
5736  * get_mctgt_type - get target type of moving charge
5737  * @vma: the vma the pte to be checked belongs
5738  * @addr: the address corresponding to the pte to be checked
5739  * @ptent: the pte to be checked
5740  * @target: the pointer the target page or swap ent will be stored(can be NULL)
5741  *
5742  * Returns
5743  *   0(MC_TARGET_NONE): if the pte is not a target for move charge.
5744  *   1(MC_TARGET_PAGE): if the page corresponding to this pte is a target for
5745  *     move charge. if @target is not NULL, the page is stored in target->page
5746  *     with extra refcnt got(Callers should handle it).
5747  *   2(MC_TARGET_SWAP): if the swap entry corresponding to this pte is a
5748  *     target for charge migration. if @target is not NULL, the entry is stored
5749  *     in target->ent.
5750  *   3(MC_TARGET_DEVICE): like MC_TARGET_PAGE  but page is MEMORY_DEVICE_PRIVATE
5751  *     (so ZONE_DEVICE page and thus not on the lru).
5752  *     For now we such page is charge like a regular page would be as for all
5753  *     intent and purposes it is just special memory taking the place of a
5754  *     regular page.
5755  *
5756  *     See Documentations/vm/hmm.txt and include/linux/hmm.h
5757  *
5758  * Called with pte lock held.
5759  */
5760
5761 static enum mc_target_type get_mctgt_type(struct vm_area_struct *vma,
5762                 unsigned long addr, pte_t ptent, union mc_target *target)
5763 {
5764         struct page *page = NULL;
5765         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5766         swp_entry_t ent = { .val = 0 };
5767
5768         if (pte_present(ptent))
5769                 page = mc_handle_present_pte(vma, addr, ptent);
5770         else if (is_swap_pte(ptent))
5771                 page = mc_handle_swap_pte(vma, ptent, &ent);
5772         else if (pte_none(ptent))
5773                 page = mc_handle_file_pte(vma, addr, ptent, &ent);
5774
5775         if (!page && !ent.val)
5776                 return ret;
5777         if (page) {
5778                 /*
5779                  * Do only loose check w/o serialization.
5780                  * mem_cgroup_move_account() checks the page is valid or
5781                  * not under LRU exclusion.
5782                  */
5783                 if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5784                         ret = MC_TARGET_PAGE;
5785                         if (is_device_private_page(page))
5786                                 ret = MC_TARGET_DEVICE;
5787                         if (target)
5788                                 target->page = page;
5789                 }
5790                 if (!ret || !target)
5791                         put_page(page);
5792         }
5793         /*
5794          * There is a swap entry and a page doesn't exist or isn't charged.
5795          * But we cannot move a tail-page in a THP.
5796          */
5797         if (ent.val && !ret && (!page || !PageTransCompound(page)) &&
5798             mem_cgroup_id(mc.from) == lookup_swap_cgroup_id(ent)) {
5799                 ret = MC_TARGET_SWAP;
5800                 if (target)
5801                         target->ent = ent;
5802         }
5803         return ret;
5804 }
5805
5806 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5807 /*
5808  * We don't consider PMD mapped swapping or file mapped pages because THP does
5809  * not support them for now.
5810  * Caller should make sure that pmd_trans_huge(pmd) is true.
5811  */
5812 static enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5813                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5814 {
5815         struct page *page = NULL;
5816         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5817
5818         if (unlikely(is_swap_pmd(pmd))) {
5819                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5820                                   !is_pmd_migration_entry(pmd));
5821                 return ret;
5822         }
5823         page = pmd_page(pmd);
5824         VM_BUG_ON_PAGE(!page || !PageHead(page), page);
5825         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5826                 return ret;
5827         if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5828                 ret = MC_TARGET_PAGE;
5829                 if (target) {
5830                         get_page(page);
5831                         target->page = page;
5832                 }
5833         }
5834         return ret;
5835 }
5836 #else
5837 static inline enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5838                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5839 {
5840         return MC_TARGET_NONE;
5841 }
5842 #endif
5843
5844 static int mem_cgroup_count_precharge_pte_range(pmd_t *pmd,
5845                                         unsigned long addr, unsigned long end,
5846                                         struct mm_walk *walk)
5847 {
5848         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5849         pte_t *pte;
5850         spinlock_t *ptl;
5851
5852         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
5853         if (ptl) {
5854                 /*
5855                  * Note their can not be MC_TARGET_DEVICE for now as we do not
5856                  * support transparent huge page with MEMORY_DEVICE_PRIVATE but
5857                  * this might change.
5858                  */
5859                 if (get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, NULL) == MC_TARGET_PAGE)
5860                         mc.precharge += HPAGE_PMD_NR;
5861                 spin_unlock(ptl);
5862                 return 0;
5863         }
5864
5865         if (pmd_trans_unstable(pmd))
5866                 return 0;
5867         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
5868         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE)
5869                 if (get_mctgt_type(vma, addr, *pte, NULL))
5870                         mc.precharge++; /* increment precharge temporarily */
5871         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
5872         cond_resched();
5873
5874         return 0;
5875 }
5876
5877 static const struct mm_walk_ops precharge_walk_ops = {
5878         .pmd_entry      = mem_cgroup_count_precharge_pte_range,
5879 };
5880
5881 static unsigned long mem_cgroup_count_precharge(struct mm_struct *mm)
5882 {
5883         unsigned long precharge;
5884
5885         mmap_read_lock(mm);
5886         walk_page_range(mm, 0, mm->highest_vm_end, &precharge_walk_ops, NULL);
5887         mmap_read_unlock(mm);
5888
5889         precharge = mc.precharge;
5890         mc.precharge = 0;
5891
5892         return precharge;
5893 }
5894
5895 static int mem_cgroup_precharge_mc(struct mm_struct *mm)
5896 {
5897         unsigned long precharge = mem_cgroup_count_precharge(mm);
5898
5899         VM_BUG_ON(mc.moving_task);
5900         mc.moving_task = current;
5901         return mem_cgroup_do_precharge(precharge);
5902 }
5903
5904 /* cancels all extra charges on mc.from and mc.to, and wakes up all waiters. */
5905 static void __mem_cgroup_clear_mc(void)
5906 {
5907         struct mem_cgroup *from = mc.from;
5908         struct mem_cgroup *to = mc.to;
5909
5910         /* we must uncharge all the leftover precharges from mc.to */
5911         if (mc.precharge) {
5912                 cancel_charge(mc.to, mc.precharge);
5913                 mc.precharge = 0;
5914         }
5915         /*
5916          * we didn't uncharge from mc.from at mem_cgroup_move_account(), so
5917          * we must uncharge here.
5918          */
5919         if (mc.moved_charge) {
5920                 cancel_charge(mc.from, mc.moved_charge);
5921                 mc.moved_charge = 0;
5922         }
5923         /* we must fixup refcnts and charges */
5924         if (mc.moved_swap) {
5925                 /* uncharge swap account from the old cgroup */
5926                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.from))
5927                         page_counter_uncharge(&mc.from->memsw, mc.moved_swap);
5928
5929                 mem_cgroup_id_put_many(mc.from, mc.moved_swap);
5930
5931                 /*
5932                  * we charged both to->memory and to->memsw, so we
5933                  * should uncharge to->memory.
5934                  */
5935                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.to))
5936                         page_counter_uncharge(&mc.to->memory, mc.moved_swap);
5937
5938                 mc.moved_swap = 0;
5939         }
5940         memcg_oom_recover(from);
5941         memcg_oom_recover(to);
5942         wake_up_all(&mc.waitq);
5943 }
5944
5945 static void mem_cgroup_clear_mc(void)
5946 {
5947         struct mm_struct *mm = mc.mm;
5948
5949         /*
5950          * we must clear moving_task before waking up waiters at the end of
5951          * task migration.
5952          */
5953         mc.moving_task = NULL;
5954         __mem_cgroup_clear_mc();
5955         spin_lock(&mc.lock);
5956         mc.from = NULL;
5957         mc.to = NULL;
5958         mc.mm = NULL;
5959         spin_unlock(&mc.lock);
5960
5961         mmput(mm);
5962 }
5963
5964 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
5965 {
5966         struct cgroup_subsys_state *css;
5967         struct mem_cgroup *memcg = NULL; /* unneeded init to make gcc happy */
5968         struct mem_cgroup *from;
5969         struct task_struct *leader, *p;
5970         struct mm_struct *mm;
5971         unsigned long move_flags;
5972         int ret = 0;
5973
5974         /* charge immigration isn't supported on the default hierarchy */
5975         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
5976                 return 0;
5977
5978         /*
5979          * Multi-process migrations only happen on the default hierarchy
5980          * where charge immigration is not used.  Perform charge
5981          * immigration if @tset contains a leader and whine if there are
5982          * multiple.
5983          */
5984         p = NULL;
5985         cgroup_taskset_for_each_leader(leader, css, tset) {
5986                 WARN_ON_ONCE(p);
5987                 p = leader;
5988                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5989         }
5990         if (!p)
5991                 return 0;
5992
5993         /*
5994          * We are now commited to this value whatever it is. Changes in this
5995          * tunable will only affect upcoming migrations, not the current one.
5996          * So we need to save it, and keep it going.
5997          */
5998         move_flags = READ_ONCE(memcg->move_charge_at_immigrate);
5999         if (!move_flags)
6000                 return 0;
6001
6002         from = mem_cgroup_from_task(p);
6003
6004         VM_BUG_ON(from == memcg);
6005
6006         mm = get_task_mm(p);
6007         if (!mm)
6008                 return 0;
6009         /* We move charges only when we move a owner of the mm */
6010         if (mm->owner == p) {
6011                 VM_BUG_ON(mc.from);
6012                 VM_BUG_ON(mc.to);
6013                 VM_BUG_ON(mc.precharge);
6014                 VM_BUG_ON(mc.moved_charge);
6015                 VM_BUG_ON(mc.moved_swap);
6016
6017                 spin_lock(&mc.lock);
6018                 mc.mm = mm;
6019                 mc.from = from;
6020                 mc.to = memcg;
6021                 mc.flags = move_flags;
6022                 spin_unlock(&mc.lock);
6023                 /* We set mc.moving_task later */
6024
6025                 ret = mem_cgroup_precharge_mc(mm);
6026                 if (ret)
6027                         mem_cgroup_clear_mc();
6028         } else {
6029                 mmput(mm);
6030         }
6031         return ret;
6032 }
6033
6034 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6035 {
6036         if (mc.to)
6037                 mem_cgroup_clear_mc();
6038 }
6039
6040 static int mem_cgroup_move_charge_pte_range(pmd_t *pmd,
6041                                 unsigned long addr, unsigned long end,
6042                                 struct mm_walk *walk)
6043 {
6044         int ret = 0;
6045         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
6046         pte_t *pte;
6047         spinlock_t *ptl;
6048         enum mc_target_type target_type;
6049         union mc_target target;
6050         struct page *page;
6051
6052         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
6053         if (ptl) {
6054                 if (mc.precharge < HPAGE_PMD_NR) {
6055                         spin_unlock(ptl);
6056                         return 0;
6057                 }
6058                 target_type = get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, &target);
6059                 if (target_type == MC_TARGET_PAGE) {
6060                         page = target.page;
6061                         if (!isolate_lru_page(page)) {
6062                                 if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6063                                                              mc.from, mc.to)) {
6064                                         mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6065                                         mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6066                                 }
6067                                 putback_lru_page(page);
6068                         }
6069                         put_page(page);
6070                 } else if (target_type == MC_TARGET_DEVICE) {
6071                         page = target.page;
6072                         if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6073                                                      mc.from, mc.to)) {
6074                                 mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6075                                 mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6076                         }
6077                         put_page(page);
6078                 }
6079                 spin_unlock(ptl);
6080                 return 0;
6081         }
6082
6083         if (pmd_trans_unstable(pmd))
6084                 return 0;
6085 retry:
6086         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
6087         for (; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
6088                 pte_t ptent = *(pte++);
6089                 bool device = false;
6090                 swp_entry_t ent;
6091
6092                 if (!mc.precharge)
6093                         break;
6094
6095                 switch (get_mctgt_type(vma, addr, ptent, &target)) {
6096                 case MC_TARGET_DEVICE:
6097                         device = true;
6098                         fallthrough;
6099                 case MC_TARGET_PAGE:
6100                         page = target.page;
6101                         /*
6102                          * We can have a part of the split pmd here. Moving it
6103                          * can be done but it would be too convoluted so simply
6104                          * ignore such a partial THP and keep it in original
6105                          * memcg. There should be somebody mapping the head.
6106                          */
6107                         if (PageTransCompound(page))
6108                                 goto put;
6109                         if (!device && isolate_lru_page(page))
6110                                 goto put;
6111                         if (!mem_cgroup_move_account(page, false,
6112                                                 mc.from, mc.to)) {
6113                                 mc.precharge--;
6114                                 /* we uncharge from mc.from later. */
6115                                 mc.moved_charge++;
6116                         }
6117                         if (!device)
6118                                 putback_lru_page(page);
6119 put:                    /* get_mctgt_type() gets the page */
6120                         put_page(page);
6121                         break;
6122                 case MC_TARGET_SWAP:
6123                         ent = target.ent;
6124                         if (!mem_cgroup_move_swap_account(ent, mc.from, mc.to)) {
6125                                 mc.precharge--;
6126                                 mem_cgroup_id_get_many(mc.to, 1);
6127                                 /* we fixup other refcnts and charges later. */
6128                                 mc.moved_swap++;
6129                         }
6130                         break;
6131                 default:
6132                         break;
6133                 }
6134         }
6135         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
6136         cond_resched();
6137
6138         if (addr != end) {
6139                 /*
6140                  * We have consumed all precharges we got in can_attach().
6141                  * We try charge one by one, but don't do any additional
6142                  * charges to mc.to if we have failed in charge once in attach()
6143                  * phase.
6144                  */
6145                 ret = mem_cgroup_do_precharge(1);
6146                 if (!ret)
6147                         goto retry;
6148         }
6149
6150         return ret;
6151 }
6152
6153 static const struct mm_walk_ops charge_walk_ops = {
6154         .pmd_entry      = mem_cgroup_move_charge_pte_range,
6155 };
6156
6157 static void mem_cgroup_move_charge(void)
6158 {
6159         lru_add_drain_all();
6160         /*
6161          * Signal lock_page_memcg() to take the memcg's move_lock
6162          * while we're moving its pages to another memcg. Then wait
6163          * for already started RCU-only updates to finish.
6164          */
6165         atomic_inc(&mc.from->moving_account);
6166         synchronize_rcu();
6167 retry:
6168         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mc.mm))) {
6169                 /*
6170                  * Someone who are holding the mmap_lock might be waiting in
6171                  * waitq. So we cancel all extra charges, wake up all waiters,
6172                  * and retry. Because we cancel precharges, we might not be able
6173                  * to move enough charges, but moving charge is a best-effort
6174                  * feature anyway, so it wouldn't be a big problem.
6175                  */
6176                 __mem_cgroup_clear_mc();
6177                 cond_resched();
6178                 goto retry;
6179         }
6180         /*
6181          * When we have consumed all precharges and failed in doing
6182          * additional charge, the page walk just aborts.
6183          */
6184         walk_page_range(mc.mm, 0, mc.mm->highest_vm_end, &charge_walk_ops,
6185                         NULL);
6186
6187         mmap_read_unlock(mc.mm);
6188         atomic_dec(&mc.from->moving_account);
6189 }
6190
6191 static void mem_cgroup_move_task(void)
6192 {
6193         if (mc.to) {
6194                 mem_cgroup_move_charge();
6195                 mem_cgroup_clear_mc();
6196         }
6197 }
6198 #else   /* !CONFIG_MMU */
6199 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6200 {
6201         return 0;
6202 }
6203 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6204 {
6205 }
6206 static void mem_cgroup_move_task(void)
6207 {
6208 }
6209 #endif
6210
6211 /*
6212  * Cgroup retains root cgroups across [un]mount cycles making it necessary
6213  * to verify whether we're attached to the default hierarchy on each mount
6214  * attempt.
6215  */
6216 static void mem_cgroup_bind(struct cgroup_subsys_state *root_css)
6217 {
6218         /*
6219          * use_hierarchy is forced on the default hierarchy.  cgroup core
6220          * guarantees that @root doesn't have any children, so turning it
6221          * on for the root memcg is enough.
6222          */
6223         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
6224                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = true;
6225         else
6226                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = false;
6227 }
6228
6229 static int seq_puts_memcg_tunable(struct seq_file *m, unsigned long value)
6230 {
6231         if (value == PAGE_COUNTER_MAX)
6232                 seq_puts(m, "max\n");
6233         else
6234                 seq_printf(m, "%llu\n", (u64)value * PAGE_SIZE);
6235
6236         return 0;
6237 }
6238
6239 static u64 memory_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
6240                                struct cftype *cft)
6241 {
6242         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
6243
6244         return (u64)page_counter_read(&memcg->memory) * PAGE_SIZE;
6245 }
6246
6247 static int memory_min_show(struct seq_file *m, void *v)
6248 {
6249         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6250                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.min));
6251 }
6252
6253 static ssize_t memory_min_write(struct kernfs_open_file *of,
6254                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6255 {
6256         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6257         unsigned long min;
6258         int err;
6259
6260         buf = strstrip(buf);
6261         err = page_counter_memparse(buf, "max", &min);
6262         if (err)
6263                 return err;
6264
6265         page_counter_set_min(&memcg->memory, min);
6266
6267         return nbytes;
6268 }
6269
6270 static int memory_low_show(struct seq_file *m, void *v)
6271 {
6272         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6273                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.low));
6274 }
6275
6276 static ssize_t memory_low_write(struct kernfs_open_file *of,
6277                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6278 {
6279         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6280         unsigned long low;
6281         int err;
6282
6283         buf = strstrip(buf);
6284         err = page_counter_memparse(buf, "max", &low);
6285         if (err)
6286                 return err;
6287
6288         page_counter_set_low(&memcg->memory, low);
6289
6290         return nbytes;
6291 }
6292
6293 static int memory_high_show(struct seq_file *m, void *v)
6294 {
6295         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6296                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.high));
6297 }
6298
6299 static ssize_t memory_high_write(struct kernfs_open_file *of,
6300                                  char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6301 {
6302         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6303         unsigned int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6304         bool drained = false;
6305         unsigned long high;
6306         int err;
6307
6308         buf = strstrip(buf);
6309         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
6310         if (err)
6311                 return err;
6312
6313         for (;;) {
6314                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6315                 unsigned long reclaimed;
6316
6317                 if (nr_pages <= high)
6318                         break;
6319
6320                 if (signal_pending(current))
6321                         break;
6322
6323                 if (!drained) {
6324                         drain_all_stock(memcg);
6325                         drained = true;
6326                         continue;
6327                 }
6328
6329                 reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - high,
6330                                                          GFP_KERNEL, true);
6331
6332                 if (!reclaimed && !nr_retries--)
6333                         break;
6334         }
6335
6336         page_counter_set_high(&memcg->memory, high);
6337
6338         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6339
6340         return nbytes;
6341 }
6342
6343 static int memory_max_show(struct seq_file *m, void *v)
6344 {
6345         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6346                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.max));
6347 }
6348
6349 static ssize_t memory_max_write(struct kernfs_open_file *of,
6350                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6351 {
6352         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6353         unsigned int nr_reclaims = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6354         bool drained = false;
6355         unsigned long max;
6356         int err;
6357
6358         buf = strstrip(buf);
6359         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
6360         if (err)
6361                 return err;
6362
6363         xchg(&memcg->memory.max, max);
6364
6365         for (;;) {
6366                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6367
6368                 if (nr_pages <= max)
6369                         break;
6370
6371                 if (signal_pending(current))
6372                         break;
6373
6374                 if (!drained) {
6375                         drain_all_stock(memcg);
6376                         drained = true;
6377                         continue;
6378                 }
6379
6380                 if (nr_reclaims) {
6381                         if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - max,
6382                                                           GFP_KERNEL, true))
6383                                 nr_reclaims--;
6384                         continue;
6385                 }
6386
6387                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
6388                 if (!mem_cgroup_out_of_memory(memcg, GFP_KERNEL, 0))
6389                         break;
6390         }
6391
6392         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6393         return nbytes;
6394 }
6395
6396 static void __memory_events_show(struct seq_file *m, atomic_long_t *events)
6397 {
6398         seq_printf(m, "low %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_LOW]));
6399         seq_printf(m, "high %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_HIGH]));
6400         seq_printf(m, "max %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_MAX]));
6401         seq_printf(m, "oom %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM]));
6402         seq_printf(m, "oom_kill %lu\n",
6403                    atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM_KILL]));
6404 }
6405
6406 static int memory_events_show(struct seq_file *m, void *v)
6407 {
6408         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6409
6410         __memory_events_show(m, memcg->memory_events);
6411         return 0;
6412 }
6413
6414 static int memory_events_local_show(struct seq_file *m, void *v)
6415 {
6416         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6417
6418         __memory_events_show(m, memcg->memory_events_local);
6419         return 0;
6420 }
6421
6422 static int memory_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6423 {
6424         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6425         char *buf;
6426
6427         buf = memory_stat_format(memcg);
6428         if (!buf)
6429                 return -ENOMEM;
6430         seq_puts(m, buf);
6431         kfree(buf);
6432         return 0;
6433 }
6434
6435 #ifdef CONFIG_NUMA
6436 static int memory_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6437 {
6438         int i;
6439         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6440
6441         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
6442                 int nid;
6443
6444                 if (memory_stats[i].idx >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
6445                         continue;
6446
6447                 seq_printf(m, "%s", memory_stats[i].name);
6448                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6449                         u64 size;
6450                         struct lruvec *lruvec;
6451
6452                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
6453                         size = lruvec_page_state(lruvec, memory_stats[i].idx);
6454                         size *= memory_stats[i].ratio;
6455                         seq_printf(m, " N%d=%llu", nid, size);
6456                 }
6457                 seq_putc(m, '\n');
6458         }
6459
6460         return 0;
6461 }
6462 #endif
6463
6464 static int memory_oom_group_show(struct seq_file *m, void *v)
6465 {
6466         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6467
6468         seq_printf(m, "%d\n", memcg->oom_group);
6469
6470         return 0;
6471 }
6472
6473 static ssize_t memory_oom_group_write(struct kernfs_open_file *of,
6474                                       char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6475 {
6476         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6477         int ret, oom_group;
6478
6479         buf = strstrip(buf);
6480         if (!buf)
6481                 return -EINVAL;
6482
6483         ret = kstrtoint(buf, 0, &oom_group);
6484         if (ret)
6485                 return ret;
6486
6487         if (oom_group != 0 && oom_group != 1)
6488                 return -EINVAL;
6489
6490         memcg->oom_group = oom_group;
6491
6492         return nbytes;
6493 }
6494
6495 static struct cftype memory_files[] = {
6496         {
6497                 .name = "current",
6498                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6499                 .read_u64 = memory_current_read,
6500         },
6501         {
6502                 .name = "min",
6503                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6504                 .seq_show = memory_min_show,
6505                 .write = memory_min_write,
6506         },
6507         {
6508                 .name = "low",
6509                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6510                 .seq_show = memory_low_show,
6511                 .write = memory_low_write,
6512         },
6513         {
6514                 .name = "high",
6515                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6516                 .seq_show = memory_high_show,
6517                 .write = memory_high_write,
6518         },
6519         {
6520                 .name = "max",
6521                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6522                 .seq_show = memory_max_show,
6523                 .write = memory_max_write,
6524         },
6525         {
6526                 .name = "events",
6527                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6528                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_file),
6529                 .seq_show = memory_events_show,
6530         },
6531         {
6532                 .name = "events.local",
6533                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6534                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_local_file),
6535                 .seq_show = memory_events_local_show,
6536         },
6537         {
6538                 .name = "stat",
6539                 .seq_show = memory_stat_show,
6540         },
6541 #ifdef CONFIG_NUMA
6542         {
6543                 .name = "numa_stat",
6544                 .seq_show = memory_numa_stat_show,
6545         },
6546 #endif
6547         {
6548                 .name = "oom.group",
6549                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT | CFTYPE_NS_DELEGATABLE,
6550                 .seq_show = memory_oom_group_show,
6551                 .write = memory_oom_group_write,
6552         },
6553         { }     /* terminate */
6554 };
6555
6556 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys = {
6557         .css_alloc = mem_cgroup_css_alloc,
6558         .css_online = mem_cgroup_css_online,
6559         .css_offline = mem_cgroup_css_offline,
6560         .css_released = mem_cgroup_css_released,
6561         .css_free = mem_cgroup_css_free,
6562         .css_reset = mem_cgroup_css_reset,
6563         .can_attach = mem_cgroup_can_attach,
6564         .cancel_attach = mem_cgroup_cancel_attach,
6565         .post_attach = mem_cgroup_move_task,
6566         .bind = mem_cgroup_bind,
6567         .dfl_cftypes = memory_files,
6568         .legacy_cftypes = mem_cgroup_legacy_files,
6569         .early_init = 0,
6570 };
6571
6572 /*
6573  * This function calculates an individual cgroup's effective
6574  * protection which is derived from its own memory.min/low, its
6575  * parent's and siblings' settings, as well as the actual memory
6576  * distribution in the tree.
6577  *
6578  * The following rules apply to the effective protection values:
6579  *
6580  * 1. At the first level of reclaim, effective protection is equal to
6581  *    the declared protection in memory.min and memory.low.
6582  *
6583  * 2. To enable safe delegation of the protection configuration, at
6584  *    subsequent levels the effective protection is capped to the
6585  *    parent's effective protection.
6586  *
6587  * 3. To make complex and dynamic subtrees easier to configure, the
6588  *    user is allowed to overcommit the declared protection at a given
6589  *    level. If that is the case, the parent's effective protection is
6590  *    distributed to the children in proportion to how much protection
6591  *    they have declared and how much of it they are utilizing.
6592  *
6593  *    This makes distribution proportional, but also work-conserving:
6594  *    if one cgroup claims much more protection than it uses memory,
6595  *    the unused remainder is available to its siblings.
6596  *
6597  * 4. Conversely, when the declared protection is undercommitted at a
6598  *    given level, the distribution of the larger parental protection
6599  *    budget is NOT proportional. A cgroup's protection from a sibling
6600  *    is capped to its own memory.min/low setting.
6601  *
6602  * 5. However, to allow protecting recursive subtrees from each other
6603  *    without having to declare each individual cgroup's fixed share
6604  *    of the ancestor's claim to protection, any unutilized -
6605  *    "floating" - protection from up the tree is distributed in
6606  *    proportion to each cgroup's *usage*. This makes the protection
6607  *    neutral wrt sibling cgroups and lets them compete freely over
6608  *    the shared parental protection budget, but it protects the
6609  *    subtree as a whole from neighboring subtrees.
6610  *
6611  * Note that 4. and 5. are not in conflict: 4. is about protecting
6612  * against immediate siblings whereas 5. is about protecting against
6613  * neighboring subtrees.
6614  */
6615 static unsigned long effective_protection(unsigned long usage,
6616                                           unsigned long parent_usage,
6617                                           unsigned long setting,
6618                                           unsigned long parent_effective,
6619                                           unsigned long siblings_protected)
6620 {
6621         unsigned long protected;
6622         unsigned long ep;
6623
6624         protected = min(usage, setting);
6625         /*
6626          * If all cgroups at this level combined claim and use more
6627          * protection then what the parent affords them, distribute
6628          * shares in proportion to utilization.
6629          *
6630          * We are using actual utilization rather than the statically
6631          * claimed protection in order to be work-conserving: claimed
6632          * but unused protection is available to siblings that would
6633          * otherwise get a smaller chunk than what they claimed.
6634          */
6635         if (siblings_protected > parent_effective)
6636                 return protected * parent_effective / siblings_protected;
6637
6638         /*
6639          * Ok, utilized protection of all children is within what the
6640          * parent affords them, so we know whatever this child claims
6641          * and utilizes is effectively protected.
6642          *
6643          * If there is unprotected usage beyond this value, reclaim
6644          * will apply pressure in proportion to that amount.
6645          *
6646          * If there is unutilized protection, the cgroup will be fully
6647          * shielded from reclaim, but we do return a smaller value for
6648          * protection than what the group could enjoy in theory. This
6649          * is okay. With the overcommit distribution above, effective
6650          * protection is always dependent on how memory is actually
6651          * consumed among the siblings anyway.
6652          */
6653         ep = protected;
6654
6655         /*
6656          * If the children aren't claiming (all of) the protection
6657          * afforded to them by the parent, distribute the remainder in
6658          * proportion to the (unprotected) memory of each cgroup. That
6659          * way, cgroups that aren't explicitly prioritized wrt each
6660          * other compete freely over the allowance, but they are
6661          * collectively protected from neighboring trees.
6662          *
6663          * We're using unprotected memory for the weight so that if
6664          * some cgroups DO claim explicit protection, we don't protect
6665          * the same bytes twice.
6666          *
6667          * Check both usage and parent_usage against the respective
6668          * protected values. One should imply the other, but they
6669          * aren't read atomically - make sure the division is sane.
6670          */
6671         if (!(cgrp_dfl_root.flags & CGRP_ROOT_MEMORY_RECURSIVE_PROT))
6672                 return ep;
6673         if (parent_effective > siblings_protected &&
6674             parent_usage > siblings_protected &&
6675             usage > protected) {
6676                 unsigned long unclaimed;
6677
6678                 unclaimed = parent_effective - siblings_protected;
6679                 unclaimed *= usage - protected;
6680                 unclaimed /= parent_usage - siblings_protected;
6681
6682                 ep += unclaimed;
6683         }
6684
6685         return ep;
6686 }
6687
6688 /**
6689  * mem_cgroup_protected - check if memory consumption is in the normal range
6690  * @root: the top ancestor of the sub-tree being checked
6691  * @memcg: the memory cgroup to check
6692  *
6693  * WARNING: This function is not stateless! It can only be used as part
6694  *          of a top-down tree iteration, not for isolated queries.
6695  */
6696 void mem_cgroup_calculate_protection(struct mem_cgroup *root,
6697                                      struct mem_cgroup *memcg)
6698 {
6699         unsigned long usage, parent_usage;
6700         struct mem_cgroup *parent;
6701
6702         if (mem_cgroup_disabled())
6703                 return;
6704
6705         if (!root)
6706                 root = root_mem_cgroup;
6707
6708         /*
6709          * Effective values of the reclaim targets are ignored so they
6710          * can be stale. Have a look at mem_cgroup_protection for more
6711          * details.
6712          * TODO: calculation should be more robust so that we do not need
6713          * that special casing.
6714          */
6715         if (memcg == root)
6716                 return;
6717
6718         usage = page_counter_read(&memcg->memory);
6719         if (!usage)
6720                 return;
6721
6722         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
6723         /* No parent means a non-hierarchical mode on v1 memcg */
6724         if (!parent)
6725                 return;
6726
6727         if (parent == root) {
6728                 memcg->memory.emin = READ_ONCE(memcg->memory.min);
6729                 memcg->memory.elow = READ_ONCE(memcg->memory.low);
6730                 return;
6731         }
6732
6733         parent_usage = page_counter_read(&parent->memory);
6734
6735         WRITE_ONCE(memcg->memory.emin, effective_protection(usage, parent_usage,
6736                         READ_ONCE(memcg->memory.min),
6737                         READ_ONCE(parent->memory.emin),
6738                         atomic_long_read(&parent->memory.children_min_usage)));
6739
6740         WRITE_ONCE(memcg->memory.elow, effective_protection(usage, parent_usage,
6741                         READ_ONCE(memcg->memory.low),
6742                         READ_ONCE(parent->memory.elow),
6743                         atomic_long_read(&parent->memory.children_low_usage)));
6744 }
6745
6746 /**
6747  * mem_cgroup_charge - charge a newly allocated page to a cgroup
6748  * @page: page to charge
6749  * @mm: mm context of the victim
6750  * @gfp_mask: reclaim mode
6751  *
6752  * Try to charge @page to the memcg that @mm belongs to, reclaiming
6753  * pages according to @gfp_mask if necessary.
6754  *
6755  * Returns 0 on success. Otherwise, an error code is returned.
6756  */
6757 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
6758 {
6759         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
6760         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
6761         int ret = 0;
6762
6763         if (mem_cgroup_disabled())
6764                 goto out;
6765
6766         if (PageSwapCache(page)) {
6767                 swp_entry_t ent = { .val = page_private(page), };
6768                 unsigned short id;
6769
6770                 /*
6771                  * Every swap fault against a single page tries to charge the
6772                  * page, bail as early as possible.  shmem_unuse() encounters
6773                  * already charged pages, too.  page->mem_cgroup is protected
6774                  * by the page lock, which serializes swap cache removal, which
6775                  * in turn serializes uncharging.
6776                  */
6777                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
6778                 if (compound_head(page)->mem_cgroup)
6779                         goto out;
6780
6781                 id = lookup_swap_cgroup_id(ent);
6782                 rcu_read_lock();
6783                 memcg = mem_cgroup_from_id(id);
6784                 if (memcg && !css_tryget_online(&memcg->css))
6785                         memcg = NULL;
6786                 rcu_read_unlock();
6787         }
6788
6789         if (!memcg)
6790                 memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
6791
6792         ret = try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages);
6793         if (ret)
6794                 goto out_put;
6795
6796         css_get(&memcg->css);
6797         commit_charge(page, memcg);
6798
6799         local_irq_disable();
6800         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, nr_pages);
6801         memcg_check_events(memcg, page);
6802         local_irq_enable();
6803
6804         if (PageSwapCache(page)) {
6805                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
6806                 /*
6807                  * The swap entry might not get freed for a long time,
6808                  * let's not wait for it.  The page already received a
6809                  * memory+swap charge, drop the swap entry duplicate.
6810                  */
6811                 mem_cgroup_uncharge_swap(entry, nr_pages);
6812         }
6813
6814 out_put:
6815         css_put(&memcg->css);
6816 out:
6817         return ret;
6818 }
6819
6820 struct uncharge_gather {
6821         struct mem_cgroup *memcg;
6822         unsigned long nr_pages;
6823         unsigned long pgpgout;
6824         unsigned long nr_kmem;
6825         struct page *dummy_page;
6826 };
6827
6828 static inline void uncharge_gather_clear(struct uncharge_gather *ug)
6829 {
6830         memset(ug, 0, sizeof(*ug));
6831 }
6832
6833 static void uncharge_batch(const struct uncharge_gather *ug)
6834 {
6835         unsigned long flags;
6836
6837         if (!mem_cgroup_is_root(ug->memcg)) {
6838                 page_counter_uncharge(&ug->memcg->memory, ug->nr_pages);
6839                 if (do_memsw_account())
6840                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->memsw, ug->nr_pages);
6841                 if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && ug->nr_kmem)
6842                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->kmem, ug->nr_kmem);
6843                 memcg_oom_recover(ug->memcg);
6844         }
6845
6846         local_irq_save(flags);
6847         __count_memcg_events(ug->memcg, PGPGOUT, ug->pgpgout);
6848         __this_cpu_add(ug->memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, ug->nr_pages);
6849         memcg_check_events(ug->memcg, ug->dummy_page);
6850         local_irq_restore(flags);
6851
6852         /* drop reference from uncharge_page */
6853         css_put(&ug->memcg->css);
6854 }
6855
6856 static void uncharge_page(struct page *page, struct uncharge_gather *ug)
6857 {
6858         unsigned long nr_pages;
6859
6860         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
6861
6862         if (!page->mem_cgroup)
6863                 return;
6864
6865         /*
6866          * Nobody should be changing or seriously looking at
6867          * page->mem_cgroup at this point, we have fully
6868          * exclusive access to the page.
6869          */
6870
6871         if (ug->memcg != page->mem_cgroup) {
6872                 if (ug->memcg) {
6873                         uncharge_batch(ug);
6874                         uncharge_gather_clear(ug);
6875                 }
6876                 ug->memcg = page->mem_cgroup;
6877
6878                 /* pairs with css_put in uncharge_batch */
6879                 css_get(&ug->memcg->css);
6880         }
6881
6882         nr_pages = compound_nr(page);
6883         ug->nr_pages += nr_pages;
6884
6885         if (!PageKmemcg(page)) {
6886                 ug->pgpgout++;
6887         } else {
6888                 ug->nr_kmem += nr_pages;
6889                 __ClearPageKmemcg(page);
6890         }
6891
6892         ug->dummy_page = page;
6893         page->mem_cgroup = NULL;
6894         css_put(&ug->memcg->css);
6895 }
6896
6897 static void uncharge_list(struct list_head *page_list)
6898 {
6899         struct uncharge_gather ug;
6900         struct list_head *next;
6901
6902         uncharge_gather_clear(&ug);
6903
6904         /*
6905          * Note that the list can be a single page->lru; hence the
6906          * do-while loop instead of a simple list_for_each_entry().
6907          */
6908         next = page_list->next;
6909         do {
6910                 struct page *page;
6911
6912                 page = list_entry(next, struct page, lru);
6913                 next = page->lru.next;
6914
6915                 uncharge_page(page, &ug);
6916         } while (next != page_list);
6917
6918         if (ug.memcg)
6919                 uncharge_batch(&ug);
6920 }
6921
6922 /**
6923  * mem_cgroup_uncharge - uncharge a page
6924  * @page: page to uncharge
6925  *
6926  * Uncharge a page previously charged with mem_cgroup_charge().
6927  */
6928 void mem_cgroup_uncharge(struct page *page)
6929 {
6930         struct uncharge_gather ug;
6931
6932         if (mem_cgroup_disabled())
6933                 return;
6934
6935         /* Don't touch page->lru of any random page, pre-check: */
6936         if (!page->mem_cgroup)
6937                 return;
6938
6939         uncharge_gather_clear(&ug);
6940         uncharge_page(page, &ug);
6941         uncharge_batch(&ug);
6942 }
6943
6944 /**
6945  * mem_cgroup_uncharge_list - uncharge a list of page
6946  * @page_list: list of pages to uncharge
6947  *
6948  * Uncharge a list of pages previously charged with
6949  * mem_cgroup_charge().
6950  */
6951 void mem_cgroup_uncharge_list(struct list_head *page_list)
6952 {
6953         if (mem_cgroup_disabled())
6954                 return;
6955
6956         if (!list_empty(page_list))
6957                 uncharge_list(page_list);
6958 }
6959
6960 /**
6961  * mem_cgroup_migrate - charge a page's replacement
6962  * @oldpage: currently circulating page
6963  * @newpage: replacement page
6964  *
6965  * Charge @newpage as a replacement page for @oldpage. @oldpage will
6966  * be uncharged upon free.
6967  *
6968  * Both pages must be locked, @newpage->mapping must be set up.
6969  */
6970 void mem_cgroup_migrate(struct page *oldpage, struct page *newpage)
6971 {
6972         struct mem_cgroup *memcg;
6973         unsigned int nr_pages;
6974         unsigned long flags;
6975
6976         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(oldpage), oldpage);
6977         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
6978         VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(oldpage) != PageAnon(newpage), newpage);
6979         VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(oldpage) != PageTransHuge(newpage),
6980                        newpage);
6981
6982         if (mem_cgroup_disabled())
6983                 return;
6984
6985         /* Page cache replacement: new page already charged? */
6986         if (newpage->mem_cgroup)
6987                 return;
6988
6989         /* Swapcache readahead pages can get replaced before being charged */
6990         memcg = oldpage->mem_cgroup;
6991         if (!memcg)
6992                 return;
6993
6994         /* Force-charge the new page. The old one will be freed soon */
6995         nr_pages = thp_nr_pages(newpage);
6996
6997         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
6998         if (do_memsw_account())
6999                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
7000
7001         css_get(&memcg->css);
7002         commit_charge(newpage, memcg);
7003
7004         local_irq_save(flags);
7005         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, newpage, nr_pages);
7006         memcg_check_events(memcg, newpage);
7007         local_irq_restore(flags);
7008 }
7009
7010 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_sockets_enabled_key);
7011 EXPORT_SYMBOL(memcg_sockets_enabled_key);
7012
7013 void mem_cgroup_sk_alloc(struct sock *sk)
7014 {
7015         struct mem_cgroup *memcg;
7016
7017         if (!mem_cgroup_sockets_enabled)
7018                 return;
7019
7020         /* Do not associate the sock with unrelated interrupted task's memcg. */
7021         if (in_interrupt())
7022                 return;
7023
7024         rcu_read_lock();
7025         memcg = mem_cgroup_from_task(current);
7026         if (memcg == root_mem_cgroup)
7027                 goto out;
7028         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !memcg->tcpmem_active)
7029                 goto out;
7030         if (css_tryget(&memcg->css))
7031                 sk->sk_memcg = memcg;
7032 out:
7033         rcu_read_unlock();
7034 }
7035
7036 void mem_cgroup_sk_free(struct sock *sk)
7037 {
7038         if (sk->sk_memcg)
7039                 css_put(&sk->sk_memcg->css);
7040 }
7041
7042 /**
7043  * mem_cgroup_charge_skmem - charge socket memory
7044  * @memcg: memcg to charge
7045  * @nr_pages: number of pages to charge
7046  *
7047  * Charges @nr_pages to @memcg. Returns %true if the charge fit within
7048  * @memcg's configured limit, %false if the charge had to be forced.
7049  */
7050 bool mem_cgroup_charge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7051 {
7052         gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;
7053
7054         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7055                 struct page_counter *fail;
7056
7057                 if (page_counter_try_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages, &fail)) {
7058                         memcg->tcpmem_pressure = 0;
7059                         return true;
7060                 }
7061                 page_counter_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7062                 memcg->tcpmem_pressure = 1;
7063                 return false;
7064         }
7065
7066         /* Don't block in the packet receive path */
7067         if (in_softirq())
7068                 gfp_mask = GFP_NOWAIT;
7069
7070         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, nr_pages);
7071
7072         if (try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages) == 0)
7073                 return true;
7074
7075         try_charge(memcg, gfp_mask|__GFP_NOFAIL, nr_pages);
7076         return false;
7077 }
7078
7079 /**
7080  * mem_cgroup_uncharge_skmem - uncharge socket memory
7081  * @memcg: memcg to uncharge
7082  * @nr_pages: number of pages to uncharge
7083  */
7084 void mem_cgroup_uncharge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7085 {
7086         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7087                 page_counter_uncharge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7088                 return;
7089         }
7090
7091         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, -nr_pages);
7092
7093         refill_stock(memcg, nr_pages);
7094 }
7095
7096 static int __init cgroup_memory(char *s)
7097 {
7098         char *token;
7099
7100         while ((token = strsep(&s, ",")) != NULL) {
7101                 if (!*token)
7102                         continue;
7103                 if (!strcmp(token, "nosocket"))
7104                         cgroup_memory_nosocket = true;
7105                 if (!strcmp(token, "nokmem"))
7106                         cgroup_memory_nokmem = true;
7107         }
7108         return 0;
7109 }
7110 __setup("cgroup.memory=", cgroup_memory);
7111
7112 /*
7113  * subsys_initcall() for memory controller.
7114  *
7115  * Some parts like memcg_hotplug_cpu_dead() have to be initialized from this
7116  * context because of lock dependencies (cgroup_lock -> cpu hotplug) but
7117  * basically everything that doesn't depend on a specific mem_cgroup structure
7118  * should be initialized from here.
7119  */
7120 static int __init mem_cgroup_init(void)
7121 {
7122         int cpu, node;
7123
7124         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_MEMCQ_DEAD, "mm/memctrl:dead", NULL,
7125                                   memcg_hotplug_cpu_dead);
7126
7127         for_each_possible_cpu(cpu)
7128                 INIT_WORK(&per_cpu_ptr(&memcg_stock, cpu)->work,
7129                           drain_local_stock);
7130
7131         for_each_node(node) {
7132                 struct mem_cgroup_tree_per_node *rtpn;
7133
7134                 rtpn = kzalloc_node(sizeof(*rtpn), GFP_KERNEL,
7135                                     node_online(node) ? node : NUMA_NO_NODE);
7136
7137                 rtpn->rb_root = RB_ROOT;
7138                 rtpn->rb_rightmost = NULL;
7139                 spin_lock_init(&rtpn->lock);
7140                 soft_limit_tree.rb_tree_per_node[node] = rtpn;
7141         }
7142
7143         return 0;
7144 }
7145 subsys_initcall(mem_cgroup_init);
7146
7147 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
7148 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_id_get_online(struct mem_cgroup *memcg)
7149 {
7150         while (!refcount_inc_not_zero(&memcg->id.ref)) {
7151                 /*
7152                  * The root cgroup cannot be destroyed, so it's refcount must
7153                  * always be >= 1.
7154                  */
7155                 if (WARN_ON_ONCE(memcg == root_mem_cgroup)) {
7156                         VM_BUG_ON(1);
7157                         break;
7158                 }
7159                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
7160                 if (!memcg)
7161                         memcg = root_mem_cgroup;
7162         }
7163         return memcg;
7164 }
7165
7166 /**
7167  * mem_cgroup_swapout - transfer a memsw charge to swap
7168  * @page: page whose memsw charge to transfer
7169  * @entry: swap entry to move the charge to
7170  *
7171  * Transfer the memsw charge of @page to @entry.
7172  */
7173 void mem_cgroup_swapout(struct page *page, swp_entry_t entry)
7174 {
7175         struct mem_cgroup *memcg, *swap_memcg;
7176         unsigned int nr_entries;
7177         unsigned short oldid;
7178
7179         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
7180         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
7181
7182         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7183                 return;
7184
7185         memcg = page->mem_cgroup;
7186
7187         /* Readahead page, never charged */
7188         if (!memcg)
7189                 return;
7190
7191         /*
7192          * In case the memcg owning these pages has been offlined and doesn't
7193          * have an ID allocated to it anymore, charge the closest online
7194          * ancestor for the swap instead and transfer the memory+swap charge.
7195          */
7196         swap_memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7197         nr_entries = thp_nr_pages(page);
7198         /* Get references for the tail pages, too */
7199         if (nr_entries > 1)
7200                 mem_cgroup_id_get_many(swap_memcg, nr_entries - 1);
7201         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(swap_memcg),
7202                                    nr_entries);
7203         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7204         mod_memcg_state(swap_memcg, MEMCG_SWAP, nr_entries);
7205
7206         page->mem_cgroup = NULL;
7207
7208         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
7209                 page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_entries);
7210
7211         if (!cgroup_memory_noswap && memcg != swap_memcg) {
7212                 if (!mem_cgroup_is_root(swap_memcg))
7213                         page_counter_charge(&swap_memcg->memsw, nr_entries);
7214                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_entries);
7215         }
7216
7217         /*
7218          * Interrupts should be disabled here because the caller holds the
7219          * i_pages lock which is taken with interrupts-off. It is
7220          * important here to have the interrupts disabled because it is the
7221          * only synchronisation we have for updating the per-CPU variables.
7222          */
7223         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
7224         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, -nr_entries);
7225         memcg_check_events(memcg, page);
7226
7227         css_put(&memcg->css);
7228 }
7229
7230 /**
7231  * mem_cgroup_try_charge_swap - try charging swap space for a page
7232  * @page: page being added to swap
7233  * @entry: swap entry to charge
7234  *
7235  * Try to charge @page's memcg for the swap space at @entry.
7236  *
7237  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
7238  */
7239 int mem_cgroup_try_charge_swap(struct page *page, swp_entry_t entry)
7240 {
7241         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
7242         struct page_counter *counter;
7243         struct mem_cgroup *memcg;
7244         unsigned short oldid;
7245
7246         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7247                 return 0;
7248
7249         memcg = page->mem_cgroup;
7250
7251         /* Readahead page, never charged */
7252         if (!memcg)
7253                 return 0;
7254
7255         if (!entry.val) {
7256                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7257                 return 0;
7258         }
7259
7260         memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7261
7262         if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg) &&
7263             !page_counter_try_charge(&memcg->swap, nr_pages, &counter)) {
7264                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_MAX);
7265                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7266                 mem_cgroup_id_put(memcg);
7267                 return -ENOMEM;
7268         }
7269
7270         /* Get references for the tail pages, too */
7271         if (nr_pages > 1)
7272                 mem_cgroup_id_get_many(memcg, nr_pages - 1);
7273         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(memcg), nr_pages);
7274         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7275         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, nr_pages);
7276
7277         return 0;
7278 }
7279
7280 /**
7281  * mem_cgroup_uncharge_swap - uncharge swap space
7282  * @entry: swap entry to uncharge
7283  * @nr_pages: the amount of swap space to uncharge
7284  */
7285 void mem_cgroup_uncharge_swap(swp_entry_t entry, unsigned int nr_pages)
7286 {
7287         struct mem_cgroup *memcg;
7288         unsigned short id;
7289
7290         id = swap_cgroup_record(entry, 0, nr_pages);
7291         rcu_read_lock();
7292         memcg = mem_cgroup_from_id(id);
7293         if (memcg) {
7294                 if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
7295                         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7296                                 page_counter_uncharge(&memcg->swap, nr_pages);
7297                         else
7298                                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
7299                 }
7300                 mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, -nr_pages);
7301                 mem_cgroup_id_put_many(memcg, nr_pages);
7302         }
7303         rcu_read_unlock();
7304 }
7305
7306 long mem_cgroup_get_nr_swap_pages(struct mem_cgroup *memcg)
7307 {
7308         long nr_swap_pages = get_nr_swap_pages();
7309
7310         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7311                 return nr_swap_pages;
7312         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg))
7313                 nr_swap_pages = min_t(long, nr_swap_pages,
7314                                       READ_ONCE(memcg->swap.max) -
7315                                       page_counter_read(&memcg->swap));
7316         return nr_swap_pages;
7317 }
7318
7319 bool mem_cgroup_swap_full(struct page *page)
7320 {
7321         struct mem_cgroup *memcg;
7322
7323         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
7324
7325         if (vm_swap_full())
7326                 return true;
7327         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7328                 return false;
7329
7330         memcg = page->mem_cgroup;
7331         if (!memcg)
7332                 return false;
7333
7334         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
7335                 unsigned long usage = page_counter_read(&memcg->swap);
7336
7337                 if (usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.high) ||
7338                     usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.max))
7339                         return true;
7340         }
7341
7342         return false;
7343 }
7344
7345 static int __init setup_swap_account(char *s)
7346 {
7347         if (!strcmp(s, "1"))
7348                 cgroup_memory_noswap = 0;
7349         else if (!strcmp(s, "0"))
7350                 cgroup_memory_noswap = 1;
7351         return 1;
7352 }
7353 __setup("swapaccount=", setup_swap_account);
7354
7355 static u64 swap_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
7356                              struct cftype *cft)
7357 {
7358         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
7359
7360         return (u64)page_counter_read(&memcg->swap) * PAGE_SIZE;
7361 }
7362
7363 static int swap_high_show(struct seq_file *m, void *v)
7364 {
7365         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7366                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.high));
7367 }
7368
7369 static ssize_t swap_high_write(struct kernfs_open_file *of,
7370                                char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7371 {
7372         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7373         unsigned long high;
7374         int err;
7375
7376         buf = strstrip(buf);
7377         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
7378         if (err)
7379                 return err;
7380
7381         page_counter_set_high(&memcg->swap, high);
7382
7383         return nbytes;
7384 }
7385
7386 static int swap_max_show(struct seq_file *m, void *v)
7387 {
7388         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7389                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.max));
7390 }
7391
7392 static ssize_t swap_max_write(struct kernfs_open_file *of,
7393                               char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7394 {
7395         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7396         unsigned long max;
7397         int err;
7398
7399         buf = strstrip(buf);
7400         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
7401         if (err)
7402                 return err;
7403
7404         xchg(&memcg->swap.max, max);
7405
7406         return nbytes;
7407 }
7408
7409 static int swap_events_show(struct seq_file *m, void *v)
7410 {
7411         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
7412
7413         seq_printf(m, "high %lu\n",
7414                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_HIGH]));
7415         seq_printf(m, "max %lu\n",
7416                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_MAX]));
7417         seq_printf(m, "fail %lu\n",
7418                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_FAIL]));
7419
7420         return 0;
7421 }
7422
7423 static struct cftype swap_files[] = {
7424         {
7425                 .name = "swap.current",
7426                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7427                 .read_u64 = swap_current_read,
7428         },
7429         {
7430                 .name = "swap.high",
7431                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7432                 .seq_show = swap_high_show,
7433                 .write = swap_high_write,
7434         },
7435         {
7436                 .name = "swap.max",
7437                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7438                 .seq_show = swap_max_show,
7439                 .write = swap_max_write,
7440         },
7441         {
7442                 .name = "swap.events",
7443                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7444                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, swap_events_file),
7445                 .seq_show = swap_events_show,
7446         },
7447         { }     /* terminate */
7448 };
7449
7450 static struct cftype memsw_files[] = {
7451         {
7452                 .name = "memsw.usage_in_bytes",
7453                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_USAGE),
7454                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7455         },
7456         {
7457                 .name = "memsw.max_usage_in_bytes",
7458                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_MAX_USAGE),
7459                 .write = mem_cgroup_reset,
7460                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7461         },
7462         {
7463                 .name = "memsw.limit_in_bytes",
7464                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_LIMIT),
7465                 .write = mem_cgroup_write,
7466                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7467         },
7468         {
7469                 .name = "memsw.failcnt",
7470                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_FAILCNT),
7471                 .write = mem_cgroup_reset,
7472                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7473         },
7474         { },    /* terminate */
7475 };
7476
7477 /*
7478  * If mem_cgroup_swap_init() is implemented as a subsys_initcall()
7479  * instead of a core_initcall(), this could mean cgroup_memory_noswap still
7480  * remains set to false even when memcg is disabled via "cgroup_disable=memory"
7481  * boot parameter. This may result in premature OOPS inside
7482  * mem_cgroup_get_nr_swap_pages() function in corner cases.
7483  */
7484 static int __init mem_cgroup_swap_init(void)
7485 {
7486         /* No memory control -> no swap control */
7487         if (mem_cgroup_disabled())
7488                 cgroup_memory_noswap = true;
7489
7490         if (cgroup_memory_noswap)
7491                 return 0;
7492
7493         WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&memory_cgrp_subsys, swap_files));
7494         WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&memory_cgrp_subsys, memsw_files));
7495
7496         return 0;
7497 }
7498 core_initcall(mem_cgroup_swap_init);
7499
7500 #endif /* CONFIG_MEMCG_SWAP */