mm/memcg: warning on !memcg after readahead page charged
[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  * Per memcg lru locking
25  * Copyright (C) 2020 Alibaba, Inc, Alex Shi
26  */
27
28 #include <linux/page_counter.h>
29 #include <linux/memcontrol.h>
30 #include <linux/cgroup.h>
31 #include <linux/pagewalk.h>
32 #include <linux/sched/mm.h>
33 #include <linux/shmem_fs.h>
34 #include <linux/hugetlb.h>
35 #include <linux/pagemap.h>
36 #include <linux/vm_event_item.h>
37 #include <linux/smp.h>
38 #include <linux/page-flags.h>
39 #include <linux/backing-dev.h>
40 #include <linux/bit_spinlock.h>
41 #include <linux/rcupdate.h>
42 #include <linux/limits.h>
43 #include <linux/export.h>
44 #include <linux/mutex.h>
45 #include <linux/rbtree.h>
46 #include <linux/slab.h>
47 #include <linux/swap.h>
48 #include <linux/swapops.h>
49 #include <linux/spinlock.h>
50 #include <linux/eventfd.h>
51 #include <linux/poll.h>
52 #include <linux/sort.h>
53 #include <linux/fs.h>
54 #include <linux/seq_file.h>
55 #include <linux/vmpressure.h>
56 #include <linux/mm_inline.h>
57 #include <linux/swap_cgroup.h>
58 #include <linux/cpu.h>
59 #include <linux/oom.h>
60 #include <linux/lockdep.h>
61 #include <linux/file.h>
62 #include <linux/tracehook.h>
63 #include <linux/psi.h>
64 #include <linux/seq_buf.h>
65 #include "internal.h"
66 #include <net/sock.h>
67 #include <net/ip.h>
68 #include "slab.h"
69
70 #include <linux/uaccess.h>
71
72 #include <trace/events/vmscan.h>
73
74 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys __read_mostly;
75 EXPORT_SYMBOL(memory_cgrp_subsys);
76
77 struct mem_cgroup *root_mem_cgroup __read_mostly;
78
79 /* Active memory cgroup to use from an interrupt context */
80 DEFINE_PER_CPU(struct mem_cgroup *, int_active_memcg);
81
82 /* Socket memory accounting disabled? */
83 static bool cgroup_memory_nosocket;
84
85 /* Kernel memory accounting disabled? */
86 static bool cgroup_memory_nokmem;
87
88 /* Whether the swap controller is active */
89 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
90 bool cgroup_memory_noswap __read_mostly;
91 #else
92 #define cgroup_memory_noswap            1
93 #endif
94
95 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
96 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_cgwb_frn_waitq);
97 #endif
98
99 /* Whether legacy memory+swap accounting is active */
100 static bool do_memsw_account(void)
101 {
102         return !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_noswap;
103 }
104
105 #define THRESHOLDS_EVENTS_TARGET 128
106 #define SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET 1024
107
108 /*
109  * Cgroups above their limits are maintained in a RB-Tree, independent of
110  * their hierarchy representation
111  */
112
113 struct mem_cgroup_tree_per_node {
114         struct rb_root rb_root;
115         struct rb_node *rb_rightmost;
116         spinlock_t lock;
117 };
118
119 struct mem_cgroup_tree {
120         struct mem_cgroup_tree_per_node *rb_tree_per_node[MAX_NUMNODES];
121 };
122
123 static struct mem_cgroup_tree soft_limit_tree __read_mostly;
124
125 /* for OOM */
126 struct mem_cgroup_eventfd_list {
127         struct list_head list;
128         struct eventfd_ctx *eventfd;
129 };
130
131 /*
132  * cgroup_event represents events which userspace want to receive.
133  */
134 struct mem_cgroup_event {
135         /*
136          * memcg which the event belongs to.
137          */
138         struct mem_cgroup *memcg;
139         /*
140          * eventfd to signal userspace about the event.
141          */
142         struct eventfd_ctx *eventfd;
143         /*
144          * Each of these stored in a list by the cgroup.
145          */
146         struct list_head list;
147         /*
148          * register_event() callback will be used to add new userspace
149          * waiter for changes related to this event.  Use eventfd_signal()
150          * on eventfd to send notification to userspace.
151          */
152         int (*register_event)(struct mem_cgroup *memcg,
153                               struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args);
154         /*
155          * unregister_event() callback will be called when userspace closes
156          * the eventfd or on cgroup removing.  This callback must be set,
157          * if you want provide notification functionality.
158          */
159         void (*unregister_event)(struct mem_cgroup *memcg,
160                                  struct eventfd_ctx *eventfd);
161         /*
162          * All fields below needed to unregister event when
163          * userspace closes eventfd.
164          */
165         poll_table pt;
166         wait_queue_head_t *wqh;
167         wait_queue_entry_t wait;
168         struct work_struct remove;
169 };
170
171 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg);
172 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg);
173
174 /* Stuffs for move charges at task migration. */
175 /*
176  * Types of charges to be moved.
177  */
178 #define MOVE_ANON       0x1U
179 #define MOVE_FILE       0x2U
180 #define MOVE_MASK       (MOVE_ANON | MOVE_FILE)
181
182 /* "mc" and its members are protected by cgroup_mutex */
183 static struct move_charge_struct {
184         spinlock_t        lock; /* for from, to */
185         struct mm_struct  *mm;
186         struct mem_cgroup *from;
187         struct mem_cgroup *to;
188         unsigned long flags;
189         unsigned long precharge;
190         unsigned long moved_charge;
191         unsigned long moved_swap;
192         struct task_struct *moving_task;        /* a task moving charges */
193         wait_queue_head_t waitq;                /* a waitq for other context */
194 } mc = {
195         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mc.lock),
196         .waitq = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(mc.waitq),
197 };
198
199 /*
200  * Maximum loops in mem_cgroup_hierarchical_reclaim(), used for soft
201  * limit reclaim to prevent infinite loops, if they ever occur.
202  */
203 #define MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS            100
204 #define MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS 2
205
206 /* for encoding cft->private value on file */
207 enum res_type {
208         _MEM,
209         _MEMSWAP,
210         _OOM_TYPE,
211         _KMEM,
212         _TCP,
213 };
214
215 #define MEMFILE_PRIVATE(x, val) ((x) << 16 | (val))
216 #define MEMFILE_TYPE(val)       ((val) >> 16 & 0xffff)
217 #define MEMFILE_ATTR(val)       ((val) & 0xffff)
218 /* Used for OOM nofiier */
219 #define OOM_CONTROL             (0)
220
221 /*
222  * Iteration constructs for visiting all cgroups (under a tree).  If
223  * loops are exited prematurely (break), mem_cgroup_iter_break() must
224  * be used for reference counting.
225  */
226 #define for_each_mem_cgroup_tree(iter, root)            \
227         for (iter = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);  \
228              iter != NULL;                              \
229              iter = mem_cgroup_iter(root, iter, NULL))
230
231 #define for_each_mem_cgroup(iter)                       \
232         for (iter = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);  \
233              iter != NULL;                              \
234              iter = mem_cgroup_iter(NULL, iter, NULL))
235
236 static inline bool should_force_charge(void)
237 {
238         return tsk_is_oom_victim(current) || fatal_signal_pending(current) ||
239                 (current->flags & PF_EXITING);
240 }
241
242 /* Some nice accessors for the vmpressure. */
243 struct vmpressure *memcg_to_vmpressure(struct mem_cgroup *memcg)
244 {
245         if (!memcg)
246                 memcg = root_mem_cgroup;
247         return &memcg->vmpressure;
248 }
249
250 struct cgroup_subsys_state *vmpressure_to_css(struct vmpressure *vmpr)
251 {
252         return &container_of(vmpr, struct mem_cgroup, vmpressure)->css;
253 }
254
255 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
256 extern spinlock_t css_set_lock;
257
258 static void obj_cgroup_release(struct percpu_ref *ref)
259 {
260         struct obj_cgroup *objcg = container_of(ref, struct obj_cgroup, refcnt);
261         struct mem_cgroup *memcg;
262         unsigned int nr_bytes;
263         unsigned int nr_pages;
264         unsigned long flags;
265
266         /*
267          * At this point all allocated objects are freed, and
268          * objcg->nr_charged_bytes can't have an arbitrary byte value.
269          * However, it can be PAGE_SIZE or (x * PAGE_SIZE).
270          *
271          * The following sequence can lead to it:
272          * 1) CPU0: objcg == stock->cached_objcg
273          * 2) CPU1: we do a small allocation (e.g. 92 bytes),
274          *          PAGE_SIZE bytes are charged
275          * 3) CPU1: a process from another memcg is allocating something,
276          *          the stock if flushed,
277          *          objcg->nr_charged_bytes = PAGE_SIZE - 92
278          * 5) CPU0: we do release this object,
279          *          92 bytes are added to stock->nr_bytes
280          * 6) CPU0: stock is flushed,
281          *          92 bytes are added to objcg->nr_charged_bytes
282          *
283          * In the result, nr_charged_bytes == PAGE_SIZE.
284          * This page will be uncharged in obj_cgroup_release().
285          */
286         nr_bytes = atomic_read(&objcg->nr_charged_bytes);
287         WARN_ON_ONCE(nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1));
288         nr_pages = nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
289
290         spin_lock_irqsave(&css_set_lock, flags);
291         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
292         if (nr_pages)
293                 __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
294         list_del(&objcg->list);
295         mem_cgroup_put(memcg);
296         spin_unlock_irqrestore(&css_set_lock, flags);
297
298         percpu_ref_exit(ref);
299         kfree_rcu(objcg, rcu);
300 }
301
302 static struct obj_cgroup *obj_cgroup_alloc(void)
303 {
304         struct obj_cgroup *objcg;
305         int ret;
306
307         objcg = kzalloc(sizeof(struct obj_cgroup), GFP_KERNEL);
308         if (!objcg)
309                 return NULL;
310
311         ret = percpu_ref_init(&objcg->refcnt, obj_cgroup_release, 0,
312                               GFP_KERNEL);
313         if (ret) {
314                 kfree(objcg);
315                 return NULL;
316         }
317         INIT_LIST_HEAD(&objcg->list);
318         return objcg;
319 }
320
321 static void memcg_reparent_objcgs(struct mem_cgroup *memcg,
322                                   struct mem_cgroup *parent)
323 {
324         struct obj_cgroup *objcg, *iter;
325
326         objcg = rcu_replace_pointer(memcg->objcg, NULL, true);
327
328         spin_lock_irq(&css_set_lock);
329
330         /* Move active objcg to the parent's list */
331         xchg(&objcg->memcg, parent);
332         css_get(&parent->css);
333         list_add(&objcg->list, &parent->objcg_list);
334
335         /* Move already reparented objcgs to the parent's list */
336         list_for_each_entry(iter, &memcg->objcg_list, list) {
337                 css_get(&parent->css);
338                 xchg(&iter->memcg, parent);
339                 css_put(&memcg->css);
340         }
341         list_splice(&memcg->objcg_list, &parent->objcg_list);
342
343         spin_unlock_irq(&css_set_lock);
344
345         percpu_ref_kill(&objcg->refcnt);
346 }
347
348 /*
349  * This will be used as a shrinker list's index.
350  * The main reason for not using cgroup id for this:
351  *  this works better in sparse environments, where we have a lot of memcgs,
352  *  but only a few kmem-limited. Or also, if we have, for instance, 200
353  *  memcgs, and none but the 200th is kmem-limited, we'd have to have a
354  *  200 entry array for that.
355  *
356  * The current size of the caches array is stored in memcg_nr_cache_ids. It
357  * will double each time we have to increase it.
358  */
359 static DEFINE_IDA(memcg_cache_ida);
360 int memcg_nr_cache_ids;
361
362 /* Protects memcg_nr_cache_ids */
363 static DECLARE_RWSEM(memcg_cache_ids_sem);
364
365 void memcg_get_cache_ids(void)
366 {
367         down_read(&memcg_cache_ids_sem);
368 }
369
370 void memcg_put_cache_ids(void)
371 {
372         up_read(&memcg_cache_ids_sem);
373 }
374
375 /*
376  * MIN_SIZE is different than 1, because we would like to avoid going through
377  * the alloc/free process all the time. In a small machine, 4 kmem-limited
378  * cgroups is a reasonable guess. In the future, it could be a parameter or
379  * tunable, but that is strictly not necessary.
380  *
381  * MAX_SIZE should be as large as the number of cgrp_ids. Ideally, we could get
382  * this constant directly from cgroup, but it is understandable that this is
383  * better kept as an internal representation in cgroup.c. In any case, the
384  * cgrp_id space is not getting any smaller, and we don't have to necessarily
385  * increase ours as well if it increases.
386  */
387 #define MEMCG_CACHES_MIN_SIZE 4
388 #define MEMCG_CACHES_MAX_SIZE MEM_CGROUP_ID_MAX
389
390 /*
391  * A lot of the calls to the cache allocation functions are expected to be
392  * inlined by the compiler. Since the calls to memcg_slab_pre_alloc_hook() are
393  * conditional to this static branch, we'll have to allow modules that does
394  * kmem_cache_alloc and the such to see this symbol as well
395  */
396 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_kmem_enabled_key);
397 EXPORT_SYMBOL(memcg_kmem_enabled_key);
398 #endif
399
400 static int memcg_shrinker_map_size;
401 static DEFINE_MUTEX(memcg_shrinker_map_mutex);
402
403 static void memcg_free_shrinker_map_rcu(struct rcu_head *head)
404 {
405         kvfree(container_of(head, struct memcg_shrinker_map, rcu));
406 }
407
408 static int memcg_expand_one_shrinker_map(struct mem_cgroup *memcg,
409                                          int size, int old_size)
410 {
411         struct memcg_shrinker_map *new, *old;
412         int nid;
413
414         lockdep_assert_held(&memcg_shrinker_map_mutex);
415
416         for_each_node(nid) {
417                 old = rcu_dereference_protected(
418                         mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid)->shrinker_map, true);
419                 /* Not yet online memcg */
420                 if (!old)
421                         return 0;
422
423                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
424                 if (!new)
425                         return -ENOMEM;
426
427                 /* Set all old bits, clear all new bits */
428                 memset(new->map, (int)0xff, old_size);
429                 memset((void *)new->map + old_size, 0, size - old_size);
430
431                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, new);
432                 call_rcu(&old->rcu, memcg_free_shrinker_map_rcu);
433         }
434
435         return 0;
436 }
437
438 static void memcg_free_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
439 {
440         struct mem_cgroup_per_node *pn;
441         struct memcg_shrinker_map *map;
442         int nid;
443
444         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
445                 return;
446
447         for_each_node(nid) {
448                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
449                 map = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_map, true);
450                 if (map)
451                         kvfree(map);
452                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_map, NULL);
453         }
454 }
455
456 static int memcg_alloc_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
457 {
458         struct memcg_shrinker_map *map;
459         int nid, size, ret = 0;
460
461         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
462                 return 0;
463
464         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
465         size = memcg_shrinker_map_size;
466         for_each_node(nid) {
467                 map = kvzalloc_node(sizeof(*map) + size, GFP_KERNEL, nid);
468                 if (!map) {
469                         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
470                         ret = -ENOMEM;
471                         break;
472                 }
473                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, map);
474         }
475         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
476
477         return ret;
478 }
479
480 int memcg_expand_shrinker_maps(int new_id)
481 {
482         int size, old_size, ret = 0;
483         struct mem_cgroup *memcg;
484
485         size = DIV_ROUND_UP(new_id + 1, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long);
486         old_size = memcg_shrinker_map_size;
487         if (size <= old_size)
488                 return 0;
489
490         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
491         if (!root_mem_cgroup)
492                 goto unlock;
493
494         for_each_mem_cgroup(memcg) {
495                 if (mem_cgroup_is_root(memcg))
496                         continue;
497                 ret = memcg_expand_one_shrinker_map(memcg, size, old_size);
498                 if (ret) {
499                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
500                         goto unlock;
501                 }
502         }
503 unlock:
504         if (!ret)
505                 memcg_shrinker_map_size = size;
506         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
507         return ret;
508 }
509
510 void memcg_set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
511 {
512         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
513                 struct memcg_shrinker_map *map;
514
515                 rcu_read_lock();
516                 map = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map);
517                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
518                 smp_mb__before_atomic();
519                 set_bit(shrinker_id, map->map);
520                 rcu_read_unlock();
521         }
522 }
523
524 /**
525  * mem_cgroup_css_from_page - css of the memcg associated with a page
526  * @page: page of interest
527  *
528  * If memcg is bound to the default hierarchy, css of the memcg associated
529  * with @page is returned.  The returned css remains associated with @page
530  * until it is released.
531  *
532  * If memcg is bound to a traditional hierarchy, the css of root_mem_cgroup
533  * is returned.
534  */
535 struct cgroup_subsys_state *mem_cgroup_css_from_page(struct page *page)
536 {
537         struct mem_cgroup *memcg;
538
539         memcg = page_memcg(page);
540
541         if (!memcg || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
542                 memcg = root_mem_cgroup;
543
544         return &memcg->css;
545 }
546
547 /**
548  * page_cgroup_ino - return inode number of the memcg a page is charged to
549  * @page: the page
550  *
551  * Look up the closest online ancestor of the memory cgroup @page is charged to
552  * and return its inode number or 0 if @page is not charged to any cgroup. It
553  * is safe to call this function without holding a reference to @page.
554  *
555  * Note, this function is inherently racy, because there is nothing to prevent
556  * the cgroup inode from getting torn down and potentially reallocated a moment
557  * after page_cgroup_ino() returns, so it only should be used by callers that
558  * do not care (such as procfs interfaces).
559  */
560 ino_t page_cgroup_ino(struct page *page)
561 {
562         struct mem_cgroup *memcg;
563         unsigned long ino = 0;
564
565         rcu_read_lock();
566         memcg = page_memcg_check(page);
567
568         while (memcg && !(memcg->css.flags & CSS_ONLINE))
569                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
570         if (memcg)
571                 ino = cgroup_ino(memcg->css.cgroup);
572         rcu_read_unlock();
573         return ino;
574 }
575
576 static struct mem_cgroup_per_node *
577 mem_cgroup_page_nodeinfo(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
578 {
579         int nid = page_to_nid(page);
580
581         return memcg->nodeinfo[nid];
582 }
583
584 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
585 soft_limit_tree_node(int nid)
586 {
587         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
588 }
589
590 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
591 soft_limit_tree_from_page(struct page *page)
592 {
593         int nid = page_to_nid(page);
594
595         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
596 }
597
598 static void __mem_cgroup_insert_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
599                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz,
600                                          unsigned long new_usage_in_excess)
601 {
602         struct rb_node **p = &mctz->rb_root.rb_node;
603         struct rb_node *parent = NULL;
604         struct mem_cgroup_per_node *mz_node;
605         bool rightmost = true;
606
607         if (mz->on_tree)
608                 return;
609
610         mz->usage_in_excess = new_usage_in_excess;
611         if (!mz->usage_in_excess)
612                 return;
613         while (*p) {
614                 parent = *p;
615                 mz_node = rb_entry(parent, struct mem_cgroup_per_node,
616                                         tree_node);
617                 if (mz->usage_in_excess < mz_node->usage_in_excess) {
618                         p = &(*p)->rb_left;
619                         rightmost = false;
620                 } else {
621                         p = &(*p)->rb_right;
622                 }
623         }
624
625         if (rightmost)
626                 mctz->rb_rightmost = &mz->tree_node;
627
628         rb_link_node(&mz->tree_node, parent, p);
629         rb_insert_color(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
630         mz->on_tree = true;
631 }
632
633 static void __mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
634                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
635 {
636         if (!mz->on_tree)
637                 return;
638
639         if (&mz->tree_node == mctz->rb_rightmost)
640                 mctz->rb_rightmost = rb_prev(&mz->tree_node);
641
642         rb_erase(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
643         mz->on_tree = false;
644 }
645
646 static void mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
647                                        struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
648 {
649         unsigned long flags;
650
651         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
652         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
653         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
654 }
655
656 static unsigned long soft_limit_excess(struct mem_cgroup *memcg)
657 {
658         unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
659         unsigned long soft_limit = READ_ONCE(memcg->soft_limit);
660         unsigned long excess = 0;
661
662         if (nr_pages > soft_limit)
663                 excess = nr_pages - soft_limit;
664
665         return excess;
666 }
667
668 static void mem_cgroup_update_tree(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
669 {
670         unsigned long excess;
671         struct mem_cgroup_per_node *mz;
672         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
673
674         mctz = soft_limit_tree_from_page(page);
675         if (!mctz)
676                 return;
677         /*
678          * Necessary to update all ancestors when hierarchy is used.
679          * because their event counter is not touched.
680          */
681         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
682                 mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
683                 excess = soft_limit_excess(memcg);
684                 /*
685                  * We have to update the tree if mz is on RB-tree or
686                  * mem is over its softlimit.
687                  */
688                 if (excess || mz->on_tree) {
689                         unsigned long flags;
690
691                         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
692                         /* if on-tree, remove it */
693                         if (mz->on_tree)
694                                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
695                         /*
696                          * Insert again. mz->usage_in_excess will be updated.
697                          * If excess is 0, no tree ops.
698                          */
699                         __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
700                         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
701                 }
702         }
703 }
704
705 static void mem_cgroup_remove_from_trees(struct mem_cgroup *memcg)
706 {
707         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
708         struct mem_cgroup_per_node *mz;
709         int nid;
710
711         for_each_node(nid) {
712                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
713                 mctz = soft_limit_tree_node(nid);
714                 if (mctz)
715                         mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
716         }
717 }
718
719 static struct mem_cgroup_per_node *
720 __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
721 {
722         struct mem_cgroup_per_node *mz;
723
724 retry:
725         mz = NULL;
726         if (!mctz->rb_rightmost)
727                 goto done;              /* Nothing to reclaim from */
728
729         mz = rb_entry(mctz->rb_rightmost,
730                       struct mem_cgroup_per_node, tree_node);
731         /*
732          * Remove the node now but someone else can add it back,
733          * we will to add it back at the end of reclaim to its correct
734          * position in the tree.
735          */
736         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
737         if (!soft_limit_excess(mz->memcg) ||
738             !css_tryget(&mz->memcg->css))
739                 goto retry;
740 done:
741         return mz;
742 }
743
744 static struct mem_cgroup_per_node *
745 mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
746 {
747         struct mem_cgroup_per_node *mz;
748
749         spin_lock_irq(&mctz->lock);
750         mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
751         spin_unlock_irq(&mctz->lock);
752         return mz;
753 }
754
755 /**
756  * __mod_memcg_state - update cgroup memory statistics
757  * @memcg: the memory cgroup
758  * @idx: the stat item - can be enum memcg_stat_item or enum node_stat_item
759  * @val: delta to add to the counter, can be negative
760  */
761 void __mod_memcg_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx, int val)
762 {
763         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
764
765         if (mem_cgroup_disabled())
766                 return;
767
768         if (memcg_stat_item_in_bytes(idx))
769                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
770
771         x = val + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->stat[idx]);
772         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
773                 struct mem_cgroup *mi;
774
775                 /*
776                  * Batch local counters to keep them in sync with
777                  * the hierarchical ones.
778                  */
779                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->stat[idx], x);
780                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
781                         atomic_long_add(x, &mi->vmstats[idx]);
782                 x = 0;
783         }
784         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->stat[idx], x);
785 }
786
787 static struct mem_cgroup_per_node *
788 parent_nodeinfo(struct mem_cgroup_per_node *pn, int nid)
789 {
790         struct mem_cgroup *parent;
791
792         parent = parent_mem_cgroup(pn->memcg);
793         if (!parent)
794                 return NULL;
795         return mem_cgroup_nodeinfo(parent, nid);
796 }
797
798 void __mod_memcg_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
799                               int val)
800 {
801         struct mem_cgroup_per_node *pn;
802         struct mem_cgroup *memcg;
803         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
804
805         pn = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
806         memcg = pn->memcg;
807
808         /* Update memcg */
809         __mod_memcg_state(memcg, idx, val);
810
811         /* Update lruvec */
812         __this_cpu_add(pn->lruvec_stat_local->count[idx], val);
813
814         if (vmstat_item_in_bytes(idx))
815                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
816
817         x = val + __this_cpu_read(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx]);
818         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
819                 pg_data_t *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
820                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
821
822                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, pgdat->node_id))
823                         atomic_long_add(x, &pi->lruvec_stat[idx]);
824                 x = 0;
825         }
826         __this_cpu_write(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx], x);
827 }
828
829 /**
830  * __mod_lruvec_state - update lruvec memory statistics
831  * @lruvec: the lruvec
832  * @idx: the stat item
833  * @val: delta to add to the counter, can be negative
834  *
835  * The lruvec is the intersection of the NUMA node and a cgroup. This
836  * function updates the all three counters that are affected by a
837  * change of state at this level: per-node, per-cgroup, per-lruvec.
838  */
839 void __mod_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
840                         int val)
841 {
842         /* Update node */
843         __mod_node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), idx, val);
844
845         /* Update memcg and lruvec */
846         if (!mem_cgroup_disabled())
847                 __mod_memcg_lruvec_state(lruvec, idx, val);
848 }
849
850 void __mod_lruvec_page_state(struct page *page, enum node_stat_item idx,
851                              int val)
852 {
853         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
854         struct mem_cgroup *memcg = page_memcg(head);
855         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
856         struct lruvec *lruvec;
857
858         /* Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the node */
859         if (!memcg) {
860                 __mod_node_page_state(pgdat, idx, val);
861                 return;
862         }
863
864         lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
865         __mod_lruvec_state(lruvec, idx, val);
866 }
867 EXPORT_SYMBOL(__mod_lruvec_page_state);
868
869 void __mod_lruvec_kmem_state(void *p, enum node_stat_item idx, int val)
870 {
871         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(virt_to_page(p));
872         struct mem_cgroup *memcg;
873         struct lruvec *lruvec;
874
875         rcu_read_lock();
876         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
877
878         /*
879          * Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the
880          * node. If we reparent the slab objects to the root memcg,
881          * when we free the slab object, we need to update the per-memcg
882          * vmstats to keep it correct for the root memcg.
883          */
884         if (!memcg) {
885                 __mod_node_page_state(pgdat, idx, val);
886         } else {
887                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
888                 __mod_lruvec_state(lruvec, idx, val);
889         }
890         rcu_read_unlock();
891 }
892
893 /**
894  * __count_memcg_events - account VM events in a cgroup
895  * @memcg: the memory cgroup
896  * @idx: the event item
897  * @count: the number of events that occured
898  */
899 void __count_memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, enum vm_event_item idx,
900                           unsigned long count)
901 {
902         unsigned long x;
903
904         if (mem_cgroup_disabled())
905                 return;
906
907         x = count + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->events[idx]);
908         if (unlikely(x > MEMCG_CHARGE_BATCH)) {
909                 struct mem_cgroup *mi;
910
911                 /*
912                  * Batch local counters to keep them in sync with
913                  * the hierarchical ones.
914                  */
915                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->events[idx], x);
916                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
917                         atomic_long_add(x, &mi->vmevents[idx]);
918                 x = 0;
919         }
920         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->events[idx], x);
921 }
922
923 static unsigned long memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, int event)
924 {
925         return atomic_long_read(&memcg->vmevents[event]);
926 }
927
928 static unsigned long memcg_events_local(struct mem_cgroup *memcg, int event)
929 {
930         long x = 0;
931         int cpu;
932
933         for_each_possible_cpu(cpu)
934                 x += per_cpu(memcg->vmstats_local->events[event], cpu);
935         return x;
936 }
937
938 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
939                                          struct page *page,
940                                          int nr_pages)
941 {
942         /* pagein of a big page is an event. So, ignore page size */
943         if (nr_pages > 0)
944                 __count_memcg_events(memcg, PGPGIN, 1);
945         else {
946                 __count_memcg_events(memcg, PGPGOUT, 1);
947                 nr_pages = -nr_pages; /* for event */
948         }
949
950         __this_cpu_add(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, nr_pages);
951 }
952
953 static bool mem_cgroup_event_ratelimit(struct mem_cgroup *memcg,
954                                        enum mem_cgroup_events_target target)
955 {
956         unsigned long val, next;
957
958         val = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events);
959         next = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->targets[target]);
960         /* from time_after() in jiffies.h */
961         if ((long)(next - val) < 0) {
962                 switch (target) {
963                 case MEM_CGROUP_TARGET_THRESH:
964                         next = val + THRESHOLDS_EVENTS_TARGET;
965                         break;
966                 case MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT:
967                         next = val + SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET;
968                         break;
969                 default:
970                         break;
971                 }
972                 __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->targets[target], next);
973                 return true;
974         }
975         return false;
976 }
977
978 /*
979  * Check events in order.
980  *
981  */
982 static void memcg_check_events(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
983 {
984         /* threshold event is triggered in finer grain than soft limit */
985         if (unlikely(mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
986                                                 MEM_CGROUP_TARGET_THRESH))) {
987                 bool do_softlimit;
988
989                 do_softlimit = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
990                                                 MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT);
991                 mem_cgroup_threshold(memcg);
992                 if (unlikely(do_softlimit))
993                         mem_cgroup_update_tree(memcg, page);
994         }
995 }
996
997 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
998 {
999         /*
1000          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
1001          * if it races with swapoff, page migration, etc.
1002          * So this can be called with p == NULL.
1003          */
1004         if (unlikely(!p))
1005                 return NULL;
1006
1007         return mem_cgroup_from_css(task_css(p, memory_cgrp_id));
1008 }
1009 EXPORT_SYMBOL(mem_cgroup_from_task);
1010
1011 /**
1012  * get_mem_cgroup_from_mm: Obtain a reference on given mm_struct's memcg.
1013  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
1014  *
1015  * Obtain a reference on mm->memcg and returns it if successful. Otherwise
1016  * root_mem_cgroup is returned. However if mem_cgroup is disabled, NULL is
1017  * returned.
1018  */
1019 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_mm(struct mm_struct *mm)
1020 {
1021         struct mem_cgroup *memcg;
1022
1023         if (mem_cgroup_disabled())
1024                 return NULL;
1025
1026         rcu_read_lock();
1027         do {
1028                 /*
1029                  * Page cache insertions can happen withou an
1030                  * actual mm context, e.g. during disk probing
1031                  * on boot, loopback IO, acct() writes etc.
1032                  */
1033                 if (unlikely(!mm))
1034                         memcg = root_mem_cgroup;
1035                 else {
1036                         memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
1037                         if (unlikely(!memcg))
1038                                 memcg = root_mem_cgroup;
1039                 }
1040         } while (!css_tryget(&memcg->css));
1041         rcu_read_unlock();
1042         return memcg;
1043 }
1044 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_mm);
1045
1046 /**
1047  * get_mem_cgroup_from_page: Obtain a reference on given page's memcg.
1048  * @page: page from which memcg should be extracted.
1049  *
1050  * Obtain a reference on page->memcg and returns it if successful. Otherwise
1051  * root_mem_cgroup is returned.
1052  */
1053 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_page(struct page *page)
1054 {
1055         struct mem_cgroup *memcg = page_memcg(page);
1056
1057         if (mem_cgroup_disabled())
1058                 return NULL;
1059
1060         rcu_read_lock();
1061         /* Page should not get uncharged and freed memcg under us. */
1062         if (!memcg || WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1063                 memcg = root_mem_cgroup;
1064         rcu_read_unlock();
1065         return memcg;
1066 }
1067 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_page);
1068
1069 static __always_inline struct mem_cgroup *active_memcg(void)
1070 {
1071         if (in_interrupt())
1072                 return this_cpu_read(int_active_memcg);
1073         else
1074                 return current->active_memcg;
1075 }
1076
1077 static __always_inline struct mem_cgroup *get_active_memcg(void)
1078 {
1079         struct mem_cgroup *memcg;
1080
1081         rcu_read_lock();
1082         memcg = active_memcg();
1083         if (memcg) {
1084                 /* current->active_memcg must hold a ref. */
1085                 if (WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1086                         memcg = root_mem_cgroup;
1087                 else
1088                         memcg = current->active_memcg;
1089         }
1090         rcu_read_unlock();
1091
1092         return memcg;
1093 }
1094
1095 static __always_inline bool memcg_kmem_bypass(void)
1096 {
1097         /* Allow remote memcg charging from any context. */
1098         if (unlikely(active_memcg()))
1099                 return false;
1100
1101         /* Memcg to charge can't be determined. */
1102         if (in_interrupt() || !current->mm || (current->flags & PF_KTHREAD))
1103                 return true;
1104
1105         return false;
1106 }
1107
1108 /**
1109  * If active memcg is set, do not fallback to current->mm->memcg.
1110  */
1111 static __always_inline struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_current(void)
1112 {
1113         if (memcg_kmem_bypass())
1114                 return NULL;
1115
1116         if (unlikely(active_memcg()))
1117                 return get_active_memcg();
1118
1119         return get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
1120 }
1121
1122 /**
1123  * mem_cgroup_iter - iterate over memory cgroup hierarchy
1124  * @root: hierarchy root
1125  * @prev: previously returned memcg, NULL on first invocation
1126  * @reclaim: cookie for shared reclaim walks, NULL for full walks
1127  *
1128  * Returns references to children of the hierarchy below @root, or
1129  * @root itself, or %NULL after a full round-trip.
1130  *
1131  * Caller must pass the return value in @prev on subsequent
1132  * invocations for reference counting, or use mem_cgroup_iter_break()
1133  * to cancel a hierarchy walk before the round-trip is complete.
1134  *
1135  * Reclaimers can specify a node in @reclaim to divide up the memcgs
1136  * in the hierarchy among all concurrent reclaimers operating on the
1137  * same node.
1138  */
1139 struct mem_cgroup *mem_cgroup_iter(struct mem_cgroup *root,
1140                                    struct mem_cgroup *prev,
1141                                    struct mem_cgroup_reclaim_cookie *reclaim)
1142 {
1143         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1144         struct cgroup_subsys_state *css = NULL;
1145         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1146         struct mem_cgroup *pos = NULL;
1147
1148         if (mem_cgroup_disabled())
1149                 return NULL;
1150
1151         if (!root)
1152                 root = root_mem_cgroup;
1153
1154         if (prev && !reclaim)
1155                 pos = prev;
1156
1157         rcu_read_lock();
1158
1159         if (reclaim) {
1160                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
1161
1162                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(root, reclaim->pgdat->node_id);
1163                 iter = &mz->iter;
1164
1165                 if (prev && reclaim->generation != iter->generation)
1166                         goto out_unlock;
1167
1168                 while (1) {
1169                         pos = READ_ONCE(iter->position);
1170                         if (!pos || css_tryget(&pos->css))
1171                                 break;
1172                         /*
1173                          * css reference reached zero, so iter->position will
1174                          * be cleared by ->css_released. However, we should not
1175                          * rely on this happening soon, because ->css_released
1176                          * is called from a work queue, and by busy-waiting we
1177                          * might block it. So we clear iter->position right
1178                          * away.
1179                          */
1180                         (void)cmpxchg(&iter->position, pos, NULL);
1181                 }
1182         }
1183
1184         if (pos)
1185                 css = &pos->css;
1186
1187         for (;;) {
1188                 css = css_next_descendant_pre(css, &root->css);
1189                 if (!css) {
1190                         /*
1191                          * Reclaimers share the hierarchy walk, and a
1192                          * new one might jump in right at the end of
1193                          * the hierarchy - make sure they see at least
1194                          * one group and restart from the beginning.
1195                          */
1196                         if (!prev)
1197                                 continue;
1198                         break;
1199                 }
1200
1201                 /*
1202                  * Verify the css and acquire a reference.  The root
1203                  * is provided by the caller, so we know it's alive
1204                  * and kicking, and don't take an extra reference.
1205                  */
1206                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
1207
1208                 if (css == &root->css)
1209                         break;
1210
1211                 if (css_tryget(css))
1212                         break;
1213
1214                 memcg = NULL;
1215         }
1216
1217         if (reclaim) {
1218                 /*
1219                  * The position could have already been updated by a competing
1220                  * thread, so check that the value hasn't changed since we read
1221                  * it to avoid reclaiming from the same cgroup twice.
1222                  */
1223                 (void)cmpxchg(&iter->position, pos, memcg);
1224
1225                 if (pos)
1226                         css_put(&pos->css);
1227
1228                 if (!memcg)
1229                         iter->generation++;
1230                 else if (!prev)
1231                         reclaim->generation = iter->generation;
1232         }
1233
1234 out_unlock:
1235         rcu_read_unlock();
1236         if (prev && prev != root)
1237                 css_put(&prev->css);
1238
1239         return memcg;
1240 }
1241
1242 /**
1243  * mem_cgroup_iter_break - abort a hierarchy walk prematurely
1244  * @root: hierarchy root
1245  * @prev: last visited hierarchy member as returned by mem_cgroup_iter()
1246  */
1247 void mem_cgroup_iter_break(struct mem_cgroup *root,
1248                            struct mem_cgroup *prev)
1249 {
1250         if (!root)
1251                 root = root_mem_cgroup;
1252         if (prev && prev != root)
1253                 css_put(&prev->css);
1254 }
1255
1256 static void __invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *from,
1257                                         struct mem_cgroup *dead_memcg)
1258 {
1259         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1260         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1261         int nid;
1262
1263         for_each_node(nid) {
1264                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(from, nid);
1265                 iter = &mz->iter;
1266                 cmpxchg(&iter->position, dead_memcg, NULL);
1267         }
1268 }
1269
1270 static void invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *dead_memcg)
1271 {
1272         struct mem_cgroup *memcg = dead_memcg;
1273         struct mem_cgroup *last;
1274
1275         do {
1276                 __invalidate_reclaim_iterators(memcg, dead_memcg);
1277                 last = memcg;
1278         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
1279
1280         /*
1281          * When cgruop1 non-hierarchy mode is used,
1282          * parent_mem_cgroup() does not walk all the way up to the
1283          * cgroup root (root_mem_cgroup). So we have to handle
1284          * dead_memcg from cgroup root separately.
1285          */
1286         if (last != root_mem_cgroup)
1287                 __invalidate_reclaim_iterators(root_mem_cgroup,
1288                                                 dead_memcg);
1289 }
1290
1291 /**
1292  * mem_cgroup_scan_tasks - iterate over tasks of a memory cgroup hierarchy
1293  * @memcg: hierarchy root
1294  * @fn: function to call for each task
1295  * @arg: argument passed to @fn
1296  *
1297  * This function iterates over tasks attached to @memcg or to any of its
1298  * descendants and calls @fn for each task. If @fn returns a non-zero
1299  * value, the function breaks the iteration loop and returns the value.
1300  * Otherwise, it will iterate over all tasks and return 0.
1301  *
1302  * This function must not be called for the root memory cgroup.
1303  */
1304 int mem_cgroup_scan_tasks(struct mem_cgroup *memcg,
1305                           int (*fn)(struct task_struct *, void *), void *arg)
1306 {
1307         struct mem_cgroup *iter;
1308         int ret = 0;
1309
1310         BUG_ON(memcg == root_mem_cgroup);
1311
1312         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1313                 struct css_task_iter it;
1314                 struct task_struct *task;
1315
1316                 css_task_iter_start(&iter->css, CSS_TASK_ITER_PROCS, &it);
1317                 while (!ret && (task = css_task_iter_next(&it)))
1318                         ret = fn(task, arg);
1319                 css_task_iter_end(&it);
1320                 if (ret) {
1321                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1322                         break;
1323                 }
1324         }
1325         return ret;
1326 }
1327
1328 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1329 void lruvec_memcg_debug(struct lruvec *lruvec, struct page *page)
1330 {
1331         struct mem_cgroup *memcg;
1332
1333         if (mem_cgroup_disabled())
1334                 return;
1335
1336         memcg = page_memcg(page);
1337
1338         if (!memcg)
1339                 VM_BUG_ON_PAGE(lruvec_memcg(lruvec) != root_mem_cgroup, page);
1340         else
1341                 VM_BUG_ON_PAGE(lruvec_memcg(lruvec) != memcg, page);
1342 }
1343 #endif
1344
1345 /**
1346  * mem_cgroup_page_lruvec - return lruvec for isolating/putting an LRU page
1347  * @page: the page
1348  * @pgdat: pgdat of the page
1349  *
1350  * This function relies on page's memcg being stable - see the
1351  * access rules in commit_charge().
1352  */
1353 struct lruvec *mem_cgroup_page_lruvec(struct page *page, struct pglist_data *pgdat)
1354 {
1355         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1356         struct mem_cgroup *memcg;
1357         struct lruvec *lruvec;
1358
1359         if (mem_cgroup_disabled()) {
1360                 lruvec = &pgdat->__lruvec;
1361                 goto out;
1362         }
1363
1364         memcg = page_memcg(page);
1365         VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(!memcg, page);
1366         if (!memcg)
1367                 memcg = root_mem_cgroup;
1368
1369         mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
1370         lruvec = &mz->lruvec;
1371 out:
1372         /*
1373          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1374          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1375          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1376          */
1377         if (unlikely(lruvec->pgdat != pgdat))
1378                 lruvec->pgdat = pgdat;
1379         return lruvec;
1380 }
1381
1382 /**
1383  * lock_page_lruvec - lock and return lruvec for a given page.
1384  * @page: the page
1385  *
1386  * This series functions should be used in either conditions:
1387  * PageLRU is cleared or unset
1388  * or page->_refcount is zero
1389  * or page is locked.
1390  */
1391 struct lruvec *lock_page_lruvec(struct page *page)
1392 {
1393         struct lruvec *lruvec;
1394         struct pglist_data *pgdat = page_pgdat(page);
1395
1396         rcu_read_lock();
1397         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1398         spin_lock(&lruvec->lru_lock);
1399         rcu_read_unlock();
1400
1401         lruvec_memcg_debug(lruvec, page);
1402
1403         return lruvec;
1404 }
1405
1406 struct lruvec *lock_page_lruvec_irq(struct page *page)
1407 {
1408         struct lruvec *lruvec;
1409         struct pglist_data *pgdat = page_pgdat(page);
1410
1411         rcu_read_lock();
1412         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1413         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1414         rcu_read_unlock();
1415
1416         lruvec_memcg_debug(lruvec, page);
1417
1418         return lruvec;
1419 }
1420
1421 struct lruvec *lock_page_lruvec_irqsave(struct page *page, unsigned long *flags)
1422 {
1423         struct lruvec *lruvec;
1424         struct pglist_data *pgdat = page_pgdat(page);
1425
1426         rcu_read_lock();
1427         lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1428         spin_lock_irqsave(&lruvec->lru_lock, *flags);
1429         rcu_read_unlock();
1430
1431         lruvec_memcg_debug(lruvec, page);
1432
1433         return lruvec;
1434 }
1435
1436 /**
1437  * mem_cgroup_update_lru_size - account for adding or removing an lru page
1438  * @lruvec: mem_cgroup per zone lru vector
1439  * @lru: index of lru list the page is sitting on
1440  * @zid: zone id of the accounted pages
1441  * @nr_pages: positive when adding or negative when removing
1442  *
1443  * This function must be called under lru_lock, just before a page is added
1444  * to or just after a page is removed from an lru list (that ordering being
1445  * so as to allow it to check that lru_size 0 is consistent with list_empty).
1446  */
1447 void mem_cgroup_update_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
1448                                 int zid, int nr_pages)
1449 {
1450         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1451         unsigned long *lru_size;
1452         long size;
1453
1454         if (mem_cgroup_disabled())
1455                 return;
1456
1457         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
1458         lru_size = &mz->lru_zone_size[zid][lru];
1459
1460         if (nr_pages < 0)
1461                 *lru_size += nr_pages;
1462
1463         size = *lru_size;
1464         if (WARN_ONCE(size < 0,
1465                 "%s(%p, %d, %d): lru_size %ld\n",
1466                 __func__, lruvec, lru, nr_pages, size)) {
1467                 VM_BUG_ON(1);
1468                 *lru_size = 0;
1469         }
1470
1471         if (nr_pages > 0)
1472                 *lru_size += nr_pages;
1473 }
1474
1475 /**
1476  * mem_cgroup_margin - calculate chargeable space of a memory cgroup
1477  * @memcg: the memory cgroup
1478  *
1479  * Returns the maximum amount of memory @mem can be charged with, in
1480  * pages.
1481  */
1482 static unsigned long mem_cgroup_margin(struct mem_cgroup *memcg)
1483 {
1484         unsigned long margin = 0;
1485         unsigned long count;
1486         unsigned long limit;
1487
1488         count = page_counter_read(&memcg->memory);
1489         limit = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1490         if (count < limit)
1491                 margin = limit - count;
1492
1493         if (do_memsw_account()) {
1494                 count = page_counter_read(&memcg->memsw);
1495                 limit = READ_ONCE(memcg->memsw.max);
1496                 if (count < limit)
1497                         margin = min(margin, limit - count);
1498                 else
1499                         margin = 0;
1500         }
1501
1502         return margin;
1503 }
1504
1505 /*
1506  * A routine for checking "mem" is under move_account() or not.
1507  *
1508  * Checking a cgroup is mc.from or mc.to or under hierarchy of
1509  * moving cgroups. This is for waiting at high-memory pressure
1510  * caused by "move".
1511  */
1512 static bool mem_cgroup_under_move(struct mem_cgroup *memcg)
1513 {
1514         struct mem_cgroup *from;
1515         struct mem_cgroup *to;
1516         bool ret = false;
1517         /*
1518          * Unlike task_move routines, we access mc.to, mc.from not under
1519          * mutual exclusion by cgroup_mutex. Here, we take spinlock instead.
1520          */
1521         spin_lock(&mc.lock);
1522         from = mc.from;
1523         to = mc.to;
1524         if (!from)
1525                 goto unlock;
1526
1527         ret = mem_cgroup_is_descendant(from, memcg) ||
1528                 mem_cgroup_is_descendant(to, memcg);
1529 unlock:
1530         spin_unlock(&mc.lock);
1531         return ret;
1532 }
1533
1534 static bool mem_cgroup_wait_acct_move(struct mem_cgroup *memcg)
1535 {
1536         if (mc.moving_task && current != mc.moving_task) {
1537                 if (mem_cgroup_under_move(memcg)) {
1538                         DEFINE_WAIT(wait);
1539                         prepare_to_wait(&mc.waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
1540                         /* moving charge context might have finished. */
1541                         if (mc.moving_task)
1542                                 schedule();
1543                         finish_wait(&mc.waitq, &wait);
1544                         return true;
1545                 }
1546         }
1547         return false;
1548 }
1549
1550 struct memory_stat {
1551         const char *name;
1552         unsigned int ratio;
1553         unsigned int idx;
1554 };
1555
1556 static struct memory_stat memory_stats[] = {
1557         { "anon", PAGE_SIZE, NR_ANON_MAPPED },
1558         { "file", PAGE_SIZE, NR_FILE_PAGES },
1559         { "kernel_stack", 1024, NR_KERNEL_STACK_KB },
1560         { "pagetables", PAGE_SIZE, NR_PAGETABLE },
1561         { "percpu", 1, MEMCG_PERCPU_B },
1562         { "sock", PAGE_SIZE, MEMCG_SOCK },
1563         { "shmem", PAGE_SIZE, NR_SHMEM },
1564         { "file_mapped", PAGE_SIZE, NR_FILE_MAPPED },
1565         { "file_dirty", PAGE_SIZE, NR_FILE_DIRTY },
1566         { "file_writeback", PAGE_SIZE, NR_WRITEBACK },
1567 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1568         /*
1569          * The ratio will be initialized in memory_stats_init(). Because
1570          * on some architectures, the macro of HPAGE_PMD_SIZE is not
1571          * constant(e.g. powerpc).
1572          */
1573         { "anon_thp", 0, NR_ANON_THPS },
1574         { "file_thp", 0, NR_FILE_THPS },
1575         { "shmem_thp", 0, NR_SHMEM_THPS },
1576 #endif
1577         { "inactive_anon", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_ANON },
1578         { "active_anon", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_ANON },
1579         { "inactive_file", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_FILE },
1580         { "active_file", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_FILE },
1581         { "unevictable", PAGE_SIZE, NR_UNEVICTABLE },
1582
1583         /*
1584          * Note: The slab_reclaimable and slab_unreclaimable must be
1585          * together and slab_reclaimable must be in front.
1586          */
1587         { "slab_reclaimable", 1, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B },
1588         { "slab_unreclaimable", 1, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B },
1589
1590         /* The memory events */
1591         { "workingset_refault_anon", 1, WORKINGSET_REFAULT_ANON },
1592         { "workingset_refault_file", 1, WORKINGSET_REFAULT_FILE },
1593         { "workingset_activate_anon", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON },
1594         { "workingset_activate_file", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE },
1595         { "workingset_restore_anon", 1, WORKINGSET_RESTORE_ANON },
1596         { "workingset_restore_file", 1, WORKINGSET_RESTORE_FILE },
1597         { "workingset_nodereclaim", 1, WORKINGSET_NODERECLAIM },
1598 };
1599
1600 static int __init memory_stats_init(void)
1601 {
1602         int i;
1603
1604         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1605 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1606                 if (memory_stats[i].idx == NR_ANON_THPS ||
1607                     memory_stats[i].idx == NR_FILE_THPS ||
1608                     memory_stats[i].idx == NR_SHMEM_THPS)
1609                         memory_stats[i].ratio = HPAGE_PMD_SIZE;
1610 #endif
1611                 VM_BUG_ON(!memory_stats[i].ratio);
1612                 VM_BUG_ON(memory_stats[i].idx >= MEMCG_NR_STAT);
1613         }
1614
1615         return 0;
1616 }
1617 pure_initcall(memory_stats_init);
1618
1619 static char *memory_stat_format(struct mem_cgroup *memcg)
1620 {
1621         struct seq_buf s;
1622         int i;
1623
1624         seq_buf_init(&s, kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL), PAGE_SIZE);
1625         if (!s.buffer)
1626                 return NULL;
1627
1628         /*
1629          * Provide statistics on the state of the memory subsystem as
1630          * well as cumulative event counters that show past behavior.
1631          *
1632          * This list is ordered following a combination of these gradients:
1633          * 1) generic big picture -> specifics and details
1634          * 2) reflecting userspace activity -> reflecting kernel heuristics
1635          *
1636          * Current memory state:
1637          */
1638
1639         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1640                 u64 size;
1641
1642                 size = memcg_page_state(memcg, memory_stats[i].idx);
1643                 size *= memory_stats[i].ratio;
1644                 seq_buf_printf(&s, "%s %llu\n", memory_stats[i].name, size);
1645
1646                 if (unlikely(memory_stats[i].idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B)) {
1647                         size = memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
1648                                memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
1649                         seq_buf_printf(&s, "slab %llu\n", size);
1650                 }
1651         }
1652
1653         /* Accumulated memory events */
1654
1655         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGFAULT),
1656                        memcg_events(memcg, PGFAULT));
1657         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGMAJFAULT),
1658                        memcg_events(memcg, PGMAJFAULT));
1659         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n",  vm_event_name(PGREFILL),
1660                        memcg_events(memcg, PGREFILL));
1661         seq_buf_printf(&s, "pgscan %lu\n",
1662                        memcg_events(memcg, PGSCAN_KSWAPD) +
1663                        memcg_events(memcg, PGSCAN_DIRECT));
1664         seq_buf_printf(&s, "pgsteal %lu\n",
1665                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_KSWAPD) +
1666                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_DIRECT));
1667         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGACTIVATE),
1668                        memcg_events(memcg, PGACTIVATE));
1669         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGDEACTIVATE),
1670                        memcg_events(memcg, PGDEACTIVATE));
1671         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREE),
1672                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREE));
1673         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREED),
1674                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREED));
1675
1676 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1677         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_FAULT_ALLOC),
1678                        memcg_events(memcg, THP_FAULT_ALLOC));
1679         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_COLLAPSE_ALLOC),
1680                        memcg_events(memcg, THP_COLLAPSE_ALLOC));
1681 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1682
1683         /* The above should easily fit into one page */
1684         WARN_ON_ONCE(seq_buf_has_overflowed(&s));
1685
1686         return s.buffer;
1687 }
1688
1689 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1690 /**
1691  * mem_cgroup_print_oom_context: Print OOM information relevant to
1692  * memory controller.
1693  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1694  * @p: Task that is going to be killed
1695  *
1696  * NOTE: @memcg and @p's mem_cgroup can be different when hierarchy is
1697  * enabled
1698  */
1699 void mem_cgroup_print_oom_context(struct mem_cgroup *memcg, struct task_struct *p)
1700 {
1701         rcu_read_lock();
1702
1703         if (memcg) {
1704                 pr_cont(",oom_memcg=");
1705                 pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1706         } else
1707                 pr_cont(",global_oom");
1708         if (p) {
1709                 pr_cont(",task_memcg=");
1710                 pr_cont_cgroup_path(task_cgroup(p, memory_cgrp_id));
1711         }
1712         rcu_read_unlock();
1713 }
1714
1715 /**
1716  * mem_cgroup_print_oom_meminfo: Print OOM memory information relevant to
1717  * memory controller.
1718  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1719  */
1720 void mem_cgroup_print_oom_meminfo(struct mem_cgroup *memcg)
1721 {
1722         char *buf;
1723
1724         pr_info("memory: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1725                 K((u64)page_counter_read(&memcg->memory)),
1726                 K((u64)READ_ONCE(memcg->memory.max)), memcg->memory.failcnt);
1727         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
1728                 pr_info("swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1729                         K((u64)page_counter_read(&memcg->swap)),
1730                         K((u64)READ_ONCE(memcg->swap.max)), memcg->swap.failcnt);
1731         else {
1732                 pr_info("memory+swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1733                         K((u64)page_counter_read(&memcg->memsw)),
1734                         K((u64)memcg->memsw.max), memcg->memsw.failcnt);
1735                 pr_info("kmem: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1736                         K((u64)page_counter_read(&memcg->kmem)),
1737                         K((u64)memcg->kmem.max), memcg->kmem.failcnt);
1738         }
1739
1740         pr_info("Memory cgroup stats for ");
1741         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1742         pr_cont(":");
1743         buf = memory_stat_format(memcg);
1744         if (!buf)
1745                 return;
1746         pr_info("%s", buf);
1747         kfree(buf);
1748 }
1749
1750 /*
1751  * Return the memory (and swap, if configured) limit for a memcg.
1752  */
1753 unsigned long mem_cgroup_get_max(struct mem_cgroup *memcg)
1754 {
1755         unsigned long max = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1756
1757         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
1758                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg))
1759                         max += min(READ_ONCE(memcg->swap.max),
1760                                    (unsigned long)total_swap_pages);
1761         } else { /* v1 */
1762                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg)) {
1763                         /* Calculate swap excess capacity from memsw limit */
1764                         unsigned long swap = READ_ONCE(memcg->memsw.max) - max;
1765
1766                         max += min(swap, (unsigned long)total_swap_pages);
1767                 }
1768         }
1769         return max;
1770 }
1771
1772 unsigned long mem_cgroup_size(struct mem_cgroup *memcg)
1773 {
1774         return page_counter_read(&memcg->memory);
1775 }
1776
1777 static bool mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
1778                                      int order)
1779 {
1780         struct oom_control oc = {
1781                 .zonelist = NULL,
1782                 .nodemask = NULL,
1783                 .memcg = memcg,
1784                 .gfp_mask = gfp_mask,
1785                 .order = order,
1786         };
1787         bool ret = true;
1788
1789         if (mutex_lock_killable(&oom_lock))
1790                 return true;
1791
1792         if (mem_cgroup_margin(memcg) >= (1 << order))
1793                 goto unlock;
1794
1795         /*
1796          * A few threads which were not waiting at mutex_lock_killable() can
1797          * fail to bail out. Therefore, check again after holding oom_lock.
1798          */
1799         ret = should_force_charge() || out_of_memory(&oc);
1800
1801 unlock:
1802         mutex_unlock(&oom_lock);
1803         return ret;
1804 }
1805
1806 static int mem_cgroup_soft_reclaim(struct mem_cgroup *root_memcg,
1807                                    pg_data_t *pgdat,
1808                                    gfp_t gfp_mask,
1809                                    unsigned long *total_scanned)
1810 {
1811         struct mem_cgroup *victim = NULL;
1812         int total = 0;
1813         int loop = 0;
1814         unsigned long excess;
1815         unsigned long nr_scanned;
1816         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1817                 .pgdat = pgdat,
1818         };
1819
1820         excess = soft_limit_excess(root_memcg);
1821
1822         while (1) {
1823                 victim = mem_cgroup_iter(root_memcg, victim, &reclaim);
1824                 if (!victim) {
1825                         loop++;
1826                         if (loop >= 2) {
1827                                 /*
1828                                  * If we have not been able to reclaim
1829                                  * anything, it might because there are
1830                                  * no reclaimable pages under this hierarchy
1831                                  */
1832                                 if (!total)
1833                                         break;
1834                                 /*
1835                                  * We want to do more targeted reclaim.
1836                                  * excess >> 2 is not to excessive so as to
1837                                  * reclaim too much, nor too less that we keep
1838                                  * coming back to reclaim from this cgroup
1839                                  */
1840                                 if (total >= (excess >> 2) ||
1841                                         (loop > MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS))
1842                                         break;
1843                         }
1844                         continue;
1845                 }
1846                 total += mem_cgroup_shrink_node(victim, gfp_mask, false,
1847                                         pgdat, &nr_scanned);
1848                 *total_scanned += nr_scanned;
1849                 if (!soft_limit_excess(root_memcg))
1850                         break;
1851         }
1852         mem_cgroup_iter_break(root_memcg, victim);
1853         return total;
1854 }
1855
1856 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1857 static struct lockdep_map memcg_oom_lock_dep_map = {
1858         .name = "memcg_oom_lock",
1859 };
1860 #endif
1861
1862 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_oom_lock);
1863
1864 /*
1865  * Check OOM-Killer is already running under our hierarchy.
1866  * If someone is running, return false.
1867  */
1868 static bool mem_cgroup_oom_trylock(struct mem_cgroup *memcg)
1869 {
1870         struct mem_cgroup *iter, *failed = NULL;
1871
1872         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1873
1874         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1875                 if (iter->oom_lock) {
1876                         /*
1877                          * this subtree of our hierarchy is already locked
1878                          * so we cannot give a lock.
1879                          */
1880                         failed = iter;
1881                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1882                         break;
1883                 } else
1884                         iter->oom_lock = true;
1885         }
1886
1887         if (failed) {
1888                 /*
1889                  * OK, we failed to lock the whole subtree so we have
1890                  * to clean up what we set up to the failing subtree
1891                  */
1892                 for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1893                         if (iter == failed) {
1894                                 mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1895                                 break;
1896                         }
1897                         iter->oom_lock = false;
1898                 }
1899         } else
1900                 mutex_acquire(&memcg_oom_lock_dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1901
1902         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1903
1904         return !failed;
1905 }
1906
1907 static void mem_cgroup_oom_unlock(struct mem_cgroup *memcg)
1908 {
1909         struct mem_cgroup *iter;
1910
1911         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1912         mutex_release(&memcg_oom_lock_dep_map, _RET_IP_);
1913         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1914                 iter->oom_lock = false;
1915         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1916 }
1917
1918 static void mem_cgroup_mark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1919 {
1920         struct mem_cgroup *iter;
1921
1922         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1923         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1924                 iter->under_oom++;
1925         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1926 }
1927
1928 static void mem_cgroup_unmark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1929 {
1930         struct mem_cgroup *iter;
1931
1932         /*
1933          * Be careful about under_oom underflows becase a child memcg
1934          * could have been added after mem_cgroup_mark_under_oom.
1935          */
1936         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1937         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1938                 if (iter->under_oom > 0)
1939                         iter->under_oom--;
1940         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1941 }
1942
1943 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_oom_waitq);
1944
1945 struct oom_wait_info {
1946         struct mem_cgroup *memcg;
1947         wait_queue_entry_t      wait;
1948 };
1949
1950 static int memcg_oom_wake_function(wait_queue_entry_t *wait,
1951         unsigned mode, int sync, void *arg)
1952 {
1953         struct mem_cgroup *wake_memcg = (struct mem_cgroup *)arg;
1954         struct mem_cgroup *oom_wait_memcg;
1955         struct oom_wait_info *oom_wait_info;
1956
1957         oom_wait_info = container_of(wait, struct oom_wait_info, wait);
1958         oom_wait_memcg = oom_wait_info->memcg;
1959
1960         if (!mem_cgroup_is_descendant(wake_memcg, oom_wait_memcg) &&
1961             !mem_cgroup_is_descendant(oom_wait_memcg, wake_memcg))
1962                 return 0;
1963         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, arg);
1964 }
1965
1966 static void memcg_oom_recover(struct mem_cgroup *memcg)
1967 {
1968         /*
1969          * For the following lockless ->under_oom test, the only required
1970          * guarantee is that it must see the state asserted by an OOM when
1971          * this function is called as a result of userland actions
1972          * triggered by the notification of the OOM.  This is trivially
1973          * achieved by invoking mem_cgroup_mark_under_oom() before
1974          * triggering notification.
1975          */
1976         if (memcg && memcg->under_oom)
1977                 __wake_up(&memcg_oom_waitq, TASK_NORMAL, 0, memcg);
1978 }
1979
1980 enum oom_status {
1981         OOM_SUCCESS,
1982         OOM_FAILED,
1983         OOM_ASYNC,
1984         OOM_SKIPPED
1985 };
1986
1987 static enum oom_status mem_cgroup_oom(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t mask, int order)
1988 {
1989         enum oom_status ret;
1990         bool locked;
1991
1992         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1993                 return OOM_SKIPPED;
1994
1995         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
1996
1997         /*
1998          * We are in the middle of the charge context here, so we
1999          * don't want to block when potentially sitting on a callstack
2000          * that holds all kinds of filesystem and mm locks.
2001          *
2002          * cgroup1 allows disabling the OOM killer and waiting for outside
2003          * handling until the charge can succeed; remember the context and put
2004          * the task to sleep at the end of the page fault when all locks are
2005          * released.
2006          *
2007          * On the other hand, in-kernel OOM killer allows for an async victim
2008          * memory reclaim (oom_reaper) and that means that we are not solely
2009          * relying on the oom victim to make a forward progress and we can
2010          * invoke the oom killer here.
2011          *
2012          * Please note that mem_cgroup_out_of_memory might fail to find a
2013          * victim and then we have to bail out from the charge path.
2014          */
2015         if (memcg->oom_kill_disable) {
2016                 if (!current->in_user_fault)
2017                         return OOM_SKIPPED;
2018                 css_get(&memcg->css);
2019                 current->memcg_in_oom = memcg;
2020                 current->memcg_oom_gfp_mask = mask;
2021                 current->memcg_oom_order = order;
2022
2023                 return OOM_ASYNC;
2024         }
2025
2026         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
2027
2028         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
2029
2030         if (locked)
2031                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
2032
2033         mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2034         if (mem_cgroup_out_of_memory(memcg, mask, order))
2035                 ret = OOM_SUCCESS;
2036         else
2037                 ret = OOM_FAILED;
2038
2039         if (locked)
2040                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
2041
2042         return ret;
2043 }
2044
2045 /**
2046  * mem_cgroup_oom_synchronize - complete memcg OOM handling
2047  * @handle: actually kill/wait or just clean up the OOM state
2048  *
2049  * This has to be called at the end of a page fault if the memcg OOM
2050  * handler was enabled.
2051  *
2052  * Memcg supports userspace OOM handling where failed allocations must
2053  * sleep on a waitqueue until the userspace task resolves the
2054  * situation.  Sleeping directly in the charge context with all kinds
2055  * of locks held is not a good idea, instead we remember an OOM state
2056  * in the task and mem_cgroup_oom_synchronize() has to be called at
2057  * the end of the page fault to complete the OOM handling.
2058  *
2059  * Returns %true if an ongoing memcg OOM situation was detected and
2060  * completed, %false otherwise.
2061  */
2062 bool mem_cgroup_oom_synchronize(bool handle)
2063 {
2064         struct mem_cgroup *memcg = current->memcg_in_oom;
2065         struct oom_wait_info owait;
2066         bool locked;
2067
2068         /* OOM is global, do not handle */
2069         if (!memcg)
2070                 return false;
2071
2072         if (!handle)
2073                 goto cleanup;
2074
2075         owait.memcg = memcg;
2076         owait.wait.flags = 0;
2077         owait.wait.func = memcg_oom_wake_function;
2078         owait.wait.private = current;
2079         INIT_LIST_HEAD(&owait.wait.entry);
2080
2081         prepare_to_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait, TASK_KILLABLE);
2082         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
2083
2084         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
2085
2086         if (locked)
2087                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
2088
2089         if (locked && !memcg->oom_kill_disable) {
2090                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2091                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2092                 mem_cgroup_out_of_memory(memcg, current->memcg_oom_gfp_mask,
2093                                          current->memcg_oom_order);
2094         } else {
2095                 schedule();
2096                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2097                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2098         }
2099
2100         if (locked) {
2101                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
2102                 /*
2103                  * There is no guarantee that an OOM-lock contender
2104                  * sees the wakeups triggered by the OOM kill
2105                  * uncharges.  Wake any sleepers explicitely.
2106                  */
2107                 memcg_oom_recover(memcg);
2108         }
2109 cleanup:
2110         current->memcg_in_oom = NULL;
2111         css_put(&memcg->css);
2112         return true;
2113 }
2114
2115 /**
2116  * mem_cgroup_get_oom_group - get a memory cgroup to clean up after OOM
2117  * @victim: task to be killed by the OOM killer
2118  * @oom_domain: memcg in case of memcg OOM, NULL in case of system-wide OOM
2119  *
2120  * Returns a pointer to a memory cgroup, which has to be cleaned up
2121  * by killing all belonging OOM-killable tasks.
2122  *
2123  * Caller has to call mem_cgroup_put() on the returned non-NULL memcg.
2124  */
2125 struct mem_cgroup *mem_cgroup_get_oom_group(struct task_struct *victim,
2126                                             struct mem_cgroup *oom_domain)
2127 {
2128         struct mem_cgroup *oom_group = NULL;
2129         struct mem_cgroup *memcg;
2130
2131         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
2132                 return NULL;
2133
2134         if (!oom_domain)
2135                 oom_domain = root_mem_cgroup;
2136
2137         rcu_read_lock();
2138
2139         memcg = mem_cgroup_from_task(victim);
2140         if (memcg == root_mem_cgroup)
2141                 goto out;
2142
2143         /*
2144          * If the victim task has been asynchronously moved to a different
2145          * memory cgroup, we might end up killing tasks outside oom_domain.
2146          * In this case it's better to ignore memory.group.oom.
2147          */
2148         if (unlikely(!mem_cgroup_is_descendant(memcg, oom_domain)))
2149                 goto out;
2150
2151         /*
2152          * Traverse the memory cgroup hierarchy from the victim task's
2153          * cgroup up to the OOMing cgroup (or root) to find the
2154          * highest-level memory cgroup with oom.group set.
2155          */
2156         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2157                 if (memcg->oom_group)
2158                         oom_group = memcg;
2159
2160                 if (memcg == oom_domain)
2161                         break;
2162         }
2163
2164         if (oom_group)
2165                 css_get(&oom_group->css);
2166 out:
2167         rcu_read_unlock();
2168
2169         return oom_group;
2170 }
2171
2172 void mem_cgroup_print_oom_group(struct mem_cgroup *memcg)
2173 {
2174         pr_info("Tasks in ");
2175         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
2176         pr_cont(" are going to be killed due to memory.oom.group set\n");
2177 }
2178
2179 /**
2180  * lock_page_memcg - lock a page and memcg binding
2181  * @page: the page
2182  *
2183  * This function protects unlocked LRU pages from being moved to
2184  * another cgroup.
2185  *
2186  * It ensures lifetime of the returned memcg. Caller is responsible
2187  * for the lifetime of the page; __unlock_page_memcg() is available
2188  * when @page might get freed inside the locked section.
2189  */
2190 struct mem_cgroup *lock_page_memcg(struct page *page)
2191 {
2192         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
2193         struct mem_cgroup *memcg;
2194         unsigned long flags;
2195
2196         /*
2197          * The RCU lock is held throughout the transaction.  The fast
2198          * path can get away without acquiring the memcg->move_lock
2199          * because page moving starts with an RCU grace period.
2200          *
2201          * The RCU lock also protects the memcg from being freed when
2202          * the page state that is going to change is the only thing
2203          * preventing the page itself from being freed. E.g. writeback
2204          * doesn't hold a page reference and relies on PG_writeback to
2205          * keep off truncation, migration and so forth.
2206          */
2207         rcu_read_lock();
2208
2209         if (mem_cgroup_disabled())
2210                 return NULL;
2211 again:
2212         memcg = page_memcg(head);
2213         if (unlikely(!memcg))
2214                 return NULL;
2215
2216 #ifdef CONFIG_PROVE_LOCKING
2217         local_irq_save(flags);
2218         might_lock(&memcg->move_lock);
2219         local_irq_restore(flags);
2220 #endif
2221
2222         if (atomic_read(&memcg->moving_account) <= 0)
2223                 return memcg;
2224
2225         spin_lock_irqsave(&memcg->move_lock, flags);
2226         if (memcg != page_memcg(head)) {
2227                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2228                 goto again;
2229         }
2230
2231         /*
2232          * When charge migration first begins, we can have locked and
2233          * unlocked page stat updates happening concurrently.  Track
2234          * the task who has the lock for unlock_page_memcg().
2235          */
2236         memcg->move_lock_task = current;
2237         memcg->move_lock_flags = flags;
2238
2239         return memcg;
2240 }
2241 EXPORT_SYMBOL(lock_page_memcg);
2242
2243 /**
2244  * __unlock_page_memcg - unlock and unpin a memcg
2245  * @memcg: the memcg
2246  *
2247  * Unlock and unpin a memcg returned by lock_page_memcg().
2248  */
2249 void __unlock_page_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
2250 {
2251         if (memcg && memcg->move_lock_task == current) {
2252                 unsigned long flags = memcg->move_lock_flags;
2253
2254                 memcg->move_lock_task = NULL;
2255                 memcg->move_lock_flags = 0;
2256
2257                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2258         }
2259
2260         rcu_read_unlock();
2261 }
2262
2263 /**
2264  * unlock_page_memcg - unlock a page and memcg binding
2265  * @page: the page
2266  */
2267 void unlock_page_memcg(struct page *page)
2268 {
2269         struct page *head = compound_head(page);
2270
2271         __unlock_page_memcg(page_memcg(head));
2272 }
2273 EXPORT_SYMBOL(unlock_page_memcg);
2274
2275 struct memcg_stock_pcp {
2276         struct mem_cgroup *cached; /* this never be root cgroup */
2277         unsigned int nr_pages;
2278
2279 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2280         struct obj_cgroup *cached_objcg;
2281         unsigned int nr_bytes;
2282 #endif
2283
2284         struct work_struct work;
2285         unsigned long flags;
2286 #define FLUSHING_CACHED_CHARGE  0
2287 };
2288 static DEFINE_PER_CPU(struct memcg_stock_pcp, memcg_stock);
2289 static DEFINE_MUTEX(percpu_charge_mutex);
2290
2291 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2292 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock);
2293 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2294                                      struct mem_cgroup *root_memcg);
2295
2296 #else
2297 static inline void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2298 {
2299 }
2300 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2301                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
2302 {
2303         return false;
2304 }
2305 #endif
2306
2307 /**
2308  * consume_stock: Try to consume stocked charge on this cpu.
2309  * @memcg: memcg to consume from.
2310  * @nr_pages: how many pages to charge.
2311  *
2312  * The charges will only happen if @memcg matches the current cpu's memcg
2313  * stock, and at least @nr_pages are available in that stock.  Failure to
2314  * service an allocation will refill the stock.
2315  *
2316  * returns true if successful, false otherwise.
2317  */
2318 static bool consume_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2319 {
2320         struct memcg_stock_pcp *stock;
2321         unsigned long flags;
2322         bool ret = false;
2323
2324         if (nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2325                 return ret;
2326
2327         local_irq_save(flags);
2328
2329         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2330         if (memcg == stock->cached && stock->nr_pages >= nr_pages) {
2331                 stock->nr_pages -= nr_pages;
2332                 ret = true;
2333         }
2334
2335         local_irq_restore(flags);
2336
2337         return ret;
2338 }
2339
2340 /*
2341  * Returns stocks cached in percpu and reset cached information.
2342  */
2343 static void drain_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2344 {
2345         struct mem_cgroup *old = stock->cached;
2346
2347         if (!old)
2348                 return;
2349
2350         if (stock->nr_pages) {
2351                 page_counter_uncharge(&old->memory, stock->nr_pages);
2352                 if (do_memsw_account())
2353                         page_counter_uncharge(&old->memsw, stock->nr_pages);
2354                 stock->nr_pages = 0;
2355         }
2356
2357         css_put(&old->css);
2358         stock->cached = NULL;
2359 }
2360
2361 static void drain_local_stock(struct work_struct *dummy)
2362 {
2363         struct memcg_stock_pcp *stock;
2364         unsigned long flags;
2365
2366         /*
2367          * The only protection from memory hotplug vs. drain_stock races is
2368          * that we always operate on local CPU stock here with IRQ disabled
2369          */
2370         local_irq_save(flags);
2371
2372         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2373         drain_obj_stock(stock);
2374         drain_stock(stock);
2375         clear_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags);
2376
2377         local_irq_restore(flags);
2378 }
2379
2380 /*
2381  * Cache charges(val) to local per_cpu area.
2382  * This will be consumed by consume_stock() function, later.
2383  */
2384 static void refill_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2385 {
2386         struct memcg_stock_pcp *stock;
2387         unsigned long flags;
2388
2389         local_irq_save(flags);
2390
2391         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2392         if (stock->cached != memcg) { /* reset if necessary */
2393                 drain_stock(stock);
2394                 css_get(&memcg->css);
2395                 stock->cached = memcg;
2396         }
2397         stock->nr_pages += nr_pages;
2398
2399         if (stock->nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2400                 drain_stock(stock);
2401
2402         local_irq_restore(flags);
2403 }
2404
2405 /*
2406  * Drains all per-CPU charge caches for given root_memcg resp. subtree
2407  * of the hierarchy under it.
2408  */
2409 static void drain_all_stock(struct mem_cgroup *root_memcg)
2410 {
2411         int cpu, curcpu;
2412
2413         /* If someone's already draining, avoid adding running more workers. */
2414         if (!mutex_trylock(&percpu_charge_mutex))
2415                 return;
2416         /*
2417          * Notify other cpus that system-wide "drain" is running
2418          * We do not care about races with the cpu hotplug because cpu down
2419          * as well as workers from this path always operate on the local
2420          * per-cpu data. CPU up doesn't touch memcg_stock at all.
2421          */
2422         curcpu = get_cpu();
2423         for_each_online_cpu(cpu) {
2424                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2425                 struct mem_cgroup *memcg;
2426                 bool flush = false;
2427
2428                 rcu_read_lock();
2429                 memcg = stock->cached;
2430                 if (memcg && stock->nr_pages &&
2431                     mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
2432                         flush = true;
2433                 if (obj_stock_flush_required(stock, root_memcg))
2434                         flush = true;
2435                 rcu_read_unlock();
2436
2437                 if (flush &&
2438                     !test_and_set_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags)) {
2439                         if (cpu == curcpu)
2440                                 drain_local_stock(&stock->work);
2441                         else
2442                                 schedule_work_on(cpu, &stock->work);
2443                 }
2444         }
2445         put_cpu();
2446         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2447 }
2448
2449 static int memcg_hotplug_cpu_dead(unsigned int cpu)
2450 {
2451         struct memcg_stock_pcp *stock;
2452         struct mem_cgroup *memcg, *mi;
2453
2454         stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2455         drain_stock(stock);
2456
2457         for_each_mem_cgroup(memcg) {
2458                 int i;
2459
2460                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++) {
2461                         int nid;
2462                         long x;
2463
2464                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->stat[i], 0);
2465                         if (x)
2466                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2467                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmstats[i]);
2468
2469                         if (i >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
2470                                 continue;
2471
2472                         for_each_node(nid) {
2473                                 struct mem_cgroup_per_node *pn;
2474
2475                                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
2476                                 x = this_cpu_xchg(pn->lruvec_stat_cpu->count[i], 0);
2477                                 if (x)
2478                                         do {
2479                                                 atomic_long_add(x, &pn->lruvec_stat[i]);
2480                                         } while ((pn = parent_nodeinfo(pn, nid)));
2481                         }
2482                 }
2483
2484                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++) {
2485                         long x;
2486
2487                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->events[i], 0);
2488                         if (x)
2489                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2490                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmevents[i]);
2491                 }
2492         }
2493
2494         return 0;
2495 }
2496
2497 static unsigned long reclaim_high(struct mem_cgroup *memcg,
2498                                   unsigned int nr_pages,
2499                                   gfp_t gfp_mask)
2500 {
2501         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2502
2503         do {
2504                 unsigned long pflags;
2505
2506                 if (page_counter_read(&memcg->memory) <=
2507                     READ_ONCE(memcg->memory.high))
2508                         continue;
2509
2510                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_HIGH);
2511
2512                 psi_memstall_enter(&pflags);
2513                 nr_reclaimed += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages,
2514                                                              gfp_mask, true);
2515                 psi_memstall_leave(&pflags);
2516         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2517                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2518
2519         return nr_reclaimed;
2520 }
2521
2522 static void high_work_func(struct work_struct *work)
2523 {
2524         struct mem_cgroup *memcg;
2525
2526         memcg = container_of(work, struct mem_cgroup, high_work);
2527         reclaim_high(memcg, MEMCG_CHARGE_BATCH, GFP_KERNEL);
2528 }
2529
2530 /*
2531  * Clamp the maximum sleep time per allocation batch to 2 seconds. This is
2532  * enough to still cause a significant slowdown in most cases, while still
2533  * allowing diagnostics and tracing to proceed without becoming stuck.
2534  */
2535 #define MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES (2UL*HZ)
2536
2537 /*
2538  * When calculating the delay, we use these either side of the exponentiation to
2539  * maintain precision and scale to a reasonable number of jiffies (see the table
2540  * below.
2541  *
2542  * - MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT: Extra precision bits while translating the
2543  *   overage ratio to a delay.
2544  * - MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT: The number of bits to scale down the
2545  *   proposed penalty in order to reduce to a reasonable number of jiffies, and
2546  *   to produce a reasonable delay curve.
2547  *
2548  * MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT just happens to be a number that produces a
2549  * reasonable delay curve compared to precision-adjusted overage, not
2550  * penalising heavily at first, but still making sure that growth beyond the
2551  * limit penalises misbehaviour cgroups by slowing them down exponentially. For
2552  * example, with a high of 100 megabytes:
2553  *
2554  *  +-------+------------------------+
2555  *  | usage | time to allocate in ms |
2556  *  +-------+------------------------+
2557  *  | 100M  |                      0 |
2558  *  | 101M  |                      6 |
2559  *  | 102M  |                     25 |
2560  *  | 103M  |                     57 |
2561  *  | 104M  |                    102 |
2562  *  | 105M  |                    159 |
2563  *  | 106M  |                    230 |
2564  *  | 107M  |                    313 |
2565  *  | 108M  |                    409 |
2566  *  | 109M  |                    518 |
2567  *  | 110M  |                    639 |
2568  *  | 111M  |                    774 |
2569  *  | 112M  |                    921 |
2570  *  | 113M  |                   1081 |
2571  *  | 114M  |                   1254 |
2572  *  | 115M  |                   1439 |
2573  *  | 116M  |                   1638 |
2574  *  | 117M  |                   1849 |
2575  *  | 118M  |                   2000 |
2576  *  | 119M  |                   2000 |
2577  *  | 120M  |                   2000 |
2578  *  +-------+------------------------+
2579  */
2580  #define MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT 20
2581  #define MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT 14
2582
2583 static u64 calculate_overage(unsigned long usage, unsigned long high)
2584 {
2585         u64 overage;
2586
2587         if (usage <= high)
2588                 return 0;
2589
2590         /*
2591          * Prevent division by 0 in overage calculation by acting as if
2592          * it was a threshold of 1 page
2593          */
2594         high = max(high, 1UL);
2595
2596         overage = usage - high;
2597         overage <<= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2598         return div64_u64(overage, high);
2599 }
2600
2601 static u64 mem_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2602 {
2603         u64 overage, max_overage = 0;
2604
2605         do {
2606                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->memory),
2607                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
2608                 max_overage = max(overage, max_overage);
2609         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2610                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2611
2612         return max_overage;
2613 }
2614
2615 static u64 swap_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2616 {
2617         u64 overage, max_overage = 0;
2618
2619         do {
2620                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->swap),
2621                                             READ_ONCE(memcg->swap.high));
2622                 if (overage)
2623                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_HIGH);
2624                 max_overage = max(overage, max_overage);
2625         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2626                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2627
2628         return max_overage;
2629 }
2630
2631 /*
2632  * Get the number of jiffies that we should penalise a mischievous cgroup which
2633  * is exceeding its memory.high by checking both it and its ancestors.
2634  */
2635 static unsigned long calculate_high_delay(struct mem_cgroup *memcg,
2636                                           unsigned int nr_pages,
2637                                           u64 max_overage)
2638 {
2639         unsigned long penalty_jiffies;
2640
2641         if (!max_overage)
2642                 return 0;
2643
2644         /*
2645          * We use overage compared to memory.high to calculate the number of
2646          * jiffies to sleep (penalty_jiffies). Ideally this value should be
2647          * fairly lenient on small overages, and increasingly harsh when the
2648          * memcg in question makes it clear that it has no intention of stopping
2649          * its crazy behaviour, so we exponentially increase the delay based on
2650          * overage amount.
2651          */
2652         penalty_jiffies = max_overage * max_overage * HZ;
2653         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2654         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT;
2655
2656         /*
2657          * Factor in the task's own contribution to the overage, such that four
2658          * N-sized allocations are throttled approximately the same as one
2659          * 4N-sized allocation.
2660          *
2661          * MEMCG_CHARGE_BATCH pages is nominal, so work out how much smaller or
2662          * larger the current charge patch is than that.
2663          */
2664         return penalty_jiffies * nr_pages / MEMCG_CHARGE_BATCH;
2665 }
2666
2667 /*
2668  * Scheduled by try_charge() to be executed from the userland return path
2669  * and reclaims memory over the high limit.
2670  */
2671 void mem_cgroup_handle_over_high(void)
2672 {
2673         unsigned long penalty_jiffies;
2674         unsigned long pflags;
2675         unsigned long nr_reclaimed;
2676         unsigned int nr_pages = current->memcg_nr_pages_over_high;
2677         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2678         struct mem_cgroup *memcg;
2679         bool in_retry = false;
2680
2681         if (likely(!nr_pages))
2682                 return;
2683
2684         memcg = get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
2685         current->memcg_nr_pages_over_high = 0;
2686
2687 retry_reclaim:
2688         /*
2689          * The allocating task should reclaim at least the batch size, but for
2690          * subsequent retries we only want to do what's necessary to prevent oom
2691          * or breaching resource isolation.
2692          *
2693          * This is distinct from memory.max or page allocator behaviour because
2694          * memory.high is currently batched, whereas memory.max and the page
2695          * allocator run every time an allocation is made.
2696          */
2697         nr_reclaimed = reclaim_high(memcg,
2698                                     in_retry ? SWAP_CLUSTER_MAX : nr_pages,
2699                                     GFP_KERNEL);
2700
2701         /*
2702          * memory.high is breached and reclaim is unable to keep up. Throttle
2703          * allocators proactively to slow down excessive growth.
2704          */
2705         penalty_jiffies = calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2706                                                mem_find_max_overage(memcg));
2707
2708         penalty_jiffies += calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2709                                                 swap_find_max_overage(memcg));
2710
2711         /*
2712          * Clamp the max delay per usermode return so as to still keep the
2713          * application moving forwards and also permit diagnostics, albeit
2714          * extremely slowly.
2715          */
2716         penalty_jiffies = min(penalty_jiffies, MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES);
2717
2718         /*
2719          * Don't sleep if the amount of jiffies this memcg owes us is so low
2720          * that it's not even worth doing, in an attempt to be nice to those who
2721          * go only a small amount over their memory.high value and maybe haven't
2722          * been aggressively reclaimed enough yet.
2723          */
2724         if (penalty_jiffies <= HZ / 100)
2725                 goto out;
2726
2727         /*
2728          * If reclaim is making forward progress but we're still over
2729          * memory.high, we want to encourage that rather than doing allocator
2730          * throttling.
2731          */
2732         if (nr_reclaimed || nr_retries--) {
2733                 in_retry = true;
2734                 goto retry_reclaim;
2735         }
2736
2737         /*
2738          * If we exit early, we're guaranteed to die (since
2739          * schedule_timeout_killable sets TASK_KILLABLE). This means we don't
2740          * need to account for any ill-begotten jiffies to pay them off later.
2741          */
2742         psi_memstall_enter(&pflags);
2743         schedule_timeout_killable(penalty_jiffies);
2744         psi_memstall_leave(&pflags);
2745
2746 out:
2747         css_put(&memcg->css);
2748 }
2749
2750 static int try_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2751                       unsigned int nr_pages)
2752 {
2753         unsigned int batch = max(MEMCG_CHARGE_BATCH, nr_pages);
2754         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2755         struct mem_cgroup *mem_over_limit;
2756         struct page_counter *counter;
2757         enum oom_status oom_status;
2758         unsigned long nr_reclaimed;
2759         bool may_swap = true;
2760         bool drained = false;
2761         unsigned long pflags;
2762
2763         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2764                 return 0;
2765 retry:
2766         if (consume_stock(memcg, nr_pages))
2767                 return 0;
2768
2769         if (!do_memsw_account() ||
2770             page_counter_try_charge(&memcg->memsw, batch, &counter)) {
2771                 if (page_counter_try_charge(&memcg->memory, batch, &counter))
2772                         goto done_restock;
2773                 if (do_memsw_account())
2774                         page_counter_uncharge(&memcg->memsw, batch);
2775                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memory);
2776         } else {
2777                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memsw);
2778                 may_swap = false;
2779         }
2780
2781         if (batch > nr_pages) {
2782                 batch = nr_pages;
2783                 goto retry;
2784         }
2785
2786         /*
2787          * Memcg doesn't have a dedicated reserve for atomic
2788          * allocations. But like the global atomic pool, we need to
2789          * put the burden of reclaim on regular allocation requests
2790          * and let these go through as privileged allocations.
2791          */
2792         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC)
2793                 goto force;
2794
2795         /*
2796          * Unlike in global OOM situations, memcg is not in a physical
2797          * memory shortage.  Allow dying and OOM-killed tasks to
2798          * bypass the last charges so that they can exit quickly and
2799          * free their memory.
2800          */
2801         if (unlikely(should_force_charge()))
2802                 goto force;
2803
2804         /*
2805          * Prevent unbounded recursion when reclaim operations need to
2806          * allocate memory. This might exceed the limits temporarily,
2807          * but we prefer facilitating memory reclaim and getting back
2808          * under the limit over triggering OOM kills in these cases.
2809          */
2810         if (unlikely(current->flags & PF_MEMALLOC))
2811                 goto force;
2812
2813         if (unlikely(task_in_memcg_oom(current)))
2814                 goto nomem;
2815
2816         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2817                 goto nomem;
2818
2819         memcg_memory_event(mem_over_limit, MEMCG_MAX);
2820
2821         psi_memstall_enter(&pflags);
2822         nr_reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem_over_limit, nr_pages,
2823                                                     gfp_mask, may_swap);
2824         psi_memstall_leave(&pflags);
2825
2826         if (mem_cgroup_margin(mem_over_limit) >= nr_pages)
2827                 goto retry;
2828
2829         if (!drained) {
2830                 drain_all_stock(mem_over_limit);
2831                 drained = true;
2832                 goto retry;
2833         }
2834
2835         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2836                 goto nomem;
2837         /*
2838          * Even though the limit is exceeded at this point, reclaim
2839          * may have been able to free some pages.  Retry the charge
2840          * before killing the task.
2841          *
2842          * Only for regular pages, though: huge pages are rather
2843          * unlikely to succeed so close to the limit, and we fall back
2844          * to regular pages anyway in case of failure.
2845          */
2846         if (nr_reclaimed && nr_pages <= (1 << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER))
2847                 goto retry;
2848         /*
2849          * At task move, charge accounts can be doubly counted. So, it's
2850          * better to wait until the end of task_move if something is going on.
2851          */
2852         if (mem_cgroup_wait_acct_move(mem_over_limit))
2853                 goto retry;
2854
2855         if (nr_retries--)
2856                 goto retry;
2857
2858         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
2859                 goto nomem;
2860
2861         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2862                 goto force;
2863
2864         if (fatal_signal_pending(current))
2865                 goto force;
2866
2867         /*
2868          * keep retrying as long as the memcg oom killer is able to make
2869          * a forward progress or bypass the charge if the oom killer
2870          * couldn't make any progress.
2871          */
2872         oom_status = mem_cgroup_oom(mem_over_limit, gfp_mask,
2873                        get_order(nr_pages * PAGE_SIZE));
2874         switch (oom_status) {
2875         case OOM_SUCCESS:
2876                 nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2877                 goto retry;
2878         case OOM_FAILED:
2879                 goto force;
2880         default:
2881                 goto nomem;
2882         }
2883 nomem:
2884         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2885                 return -ENOMEM;
2886 force:
2887         /*
2888          * The allocation either can't fail or will lead to more memory
2889          * being freed very soon.  Allow memory usage go over the limit
2890          * temporarily by force charging it.
2891          */
2892         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
2893         if (do_memsw_account())
2894                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
2895
2896         return 0;
2897
2898 done_restock:
2899         if (batch > nr_pages)
2900                 refill_stock(memcg, batch - nr_pages);
2901
2902         /*
2903          * If the hierarchy is above the normal consumption range, schedule
2904          * reclaim on returning to userland.  We can perform reclaim here
2905          * if __GFP_RECLAIM but let's always punt for simplicity and so that
2906          * GFP_KERNEL can consistently be used during reclaim.  @memcg is
2907          * not recorded as it most likely matches current's and won't
2908          * change in the meantime.  As high limit is checked again before
2909          * reclaim, the cost of mismatch is negligible.
2910          */
2911         do {
2912                 bool mem_high, swap_high;
2913
2914                 mem_high = page_counter_read(&memcg->memory) >
2915                         READ_ONCE(memcg->memory.high);
2916                 swap_high = page_counter_read(&memcg->swap) >
2917                         READ_ONCE(memcg->swap.high);
2918
2919                 /* Don't bother a random interrupted task */
2920                 if (in_interrupt()) {
2921                         if (mem_high) {
2922                                 schedule_work(&memcg->high_work);
2923                                 break;
2924                         }
2925                         continue;
2926                 }
2927
2928                 if (mem_high || swap_high) {
2929                         /*
2930                          * The allocating tasks in this cgroup will need to do
2931                          * reclaim or be throttled to prevent further growth
2932                          * of the memory or swap footprints.
2933                          *
2934                          * Target some best-effort fairness between the tasks,
2935                          * and distribute reclaim work and delay penalties
2936                          * based on how much each task is actually allocating.
2937                          */
2938                         current->memcg_nr_pages_over_high += batch;
2939                         set_notify_resume(current);
2940                         break;
2941                 }
2942         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
2943
2944         return 0;
2945 }
2946
2947 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) || defined(CONFIG_MMU)
2948 static void cancel_charge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2949 {
2950         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2951                 return;
2952
2953         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
2954         if (do_memsw_account())
2955                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
2956 }
2957 #endif
2958
2959 static void commit_charge(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
2960 {
2961         VM_BUG_ON_PAGE(page_memcg(page), page);
2962         /*
2963          * Any of the following ensures page's memcg stability:
2964          *
2965          * - the page lock
2966          * - LRU isolation
2967          * - lock_page_memcg()
2968          * - exclusive reference
2969          */
2970         page->memcg_data = (unsigned long)memcg;
2971 }
2972
2973 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2974 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
2975                                  gfp_t gfp)
2976 {
2977         unsigned int objects = objs_per_slab_page(s, page);
2978         void *vec;
2979
2980         vec = kcalloc_node(objects, sizeof(struct obj_cgroup *), gfp,
2981                            page_to_nid(page));
2982         if (!vec)
2983                 return -ENOMEM;
2984
2985         if (!set_page_objcgs(page, vec))
2986                 kfree(vec);
2987         else
2988                 kmemleak_not_leak(vec);
2989
2990         return 0;
2991 }
2992
2993 /*
2994  * Returns a pointer to the memory cgroup to which the kernel object is charged.
2995  *
2996  * A passed kernel object can be a slab object or a generic kernel page, so
2997  * different mechanisms for getting the memory cgroup pointer should be used.
2998  * In certain cases (e.g. kernel stacks or large kmallocs with SLUB) the caller
2999  * can not know for sure how the kernel object is implemented.
3000  * mem_cgroup_from_obj() can be safely used in such cases.
3001  *
3002  * The caller must ensure the memcg lifetime, e.g. by taking rcu_read_lock(),
3003  * cgroup_mutex, etc.
3004  */
3005 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_obj(void *p)
3006 {
3007         struct page *page;
3008
3009         if (mem_cgroup_disabled())
3010                 return NULL;
3011
3012         page = virt_to_head_page(p);
3013
3014         /*
3015          * Slab objects are accounted individually, not per-page.
3016          * Memcg membership data for each individual object is saved in
3017          * the page->obj_cgroups.
3018          */
3019         if (page_objcgs_check(page)) {
3020                 struct obj_cgroup *objcg;
3021                 unsigned int off;
3022
3023                 off = obj_to_index(page->slab_cache, page, p);
3024                 objcg = page_objcgs(page)[off];
3025                 if (objcg)
3026                         return obj_cgroup_memcg(objcg);
3027
3028                 return NULL;
3029         }
3030
3031         /*
3032          * page_memcg_check() is used here, because page_has_obj_cgroups()
3033          * check above could fail because the object cgroups vector wasn't set
3034          * at that moment, but it can be set concurrently.
3035          * page_memcg_check(page) will guarantee that a proper memory
3036          * cgroup pointer or NULL will be returned.
3037          */
3038         return page_memcg_check(page);
3039 }
3040
3041 __always_inline struct obj_cgroup *get_obj_cgroup_from_current(void)
3042 {
3043         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
3044         struct mem_cgroup *memcg;
3045
3046         if (memcg_kmem_bypass())
3047                 return NULL;
3048
3049         rcu_read_lock();
3050         if (unlikely(active_memcg()))
3051                 memcg = active_memcg();
3052         else
3053                 memcg = mem_cgroup_from_task(current);
3054
3055         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
3056                 objcg = rcu_dereference(memcg->objcg);
3057                 if (objcg && obj_cgroup_tryget(objcg))
3058                         break;
3059                 objcg = NULL;
3060         }
3061         rcu_read_unlock();
3062
3063         return objcg;
3064 }
3065
3066 static int memcg_alloc_cache_id(void)
3067 {
3068         int id, size;
3069         int err;
3070
3071         id = ida_simple_get(&memcg_cache_ida,
3072                             0, MEMCG_CACHES_MAX_SIZE, GFP_KERNEL);
3073         if (id < 0)
3074                 return id;
3075
3076         if (id < memcg_nr_cache_ids)
3077                 return id;
3078
3079         /*
3080          * There's no space for the new id in memcg_caches arrays,
3081          * so we have to grow them.
3082          */
3083         down_write(&memcg_cache_ids_sem);
3084
3085         size = 2 * (id + 1);
3086         if (size < MEMCG_CACHES_MIN_SIZE)
3087                 size = MEMCG_CACHES_MIN_SIZE;
3088         else if (size > MEMCG_CACHES_MAX_SIZE)
3089                 size = MEMCG_CACHES_MAX_SIZE;
3090
3091         err = memcg_update_all_list_lrus(size);
3092         if (!err)
3093                 memcg_nr_cache_ids = size;
3094
3095         up_write(&memcg_cache_ids_sem);
3096
3097         if (err) {
3098                 ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3099                 return err;
3100         }
3101         return id;
3102 }
3103
3104 static void memcg_free_cache_id(int id)
3105 {
3106         ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3107 }
3108
3109 /**
3110  * __memcg_kmem_charge: charge a number of kernel pages to a memcg
3111  * @memcg: memory cgroup to charge
3112  * @gfp: reclaim mode
3113  * @nr_pages: number of pages to charge
3114  *
3115  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3116  */
3117 int __memcg_kmem_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp,
3118                         unsigned int nr_pages)
3119 {
3120         struct page_counter *counter;
3121         int ret;
3122
3123         ret = try_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3124         if (ret)
3125                 return ret;
3126
3127         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) &&
3128             !page_counter_try_charge(&memcg->kmem, nr_pages, &counter)) {
3129
3130                 /*
3131                  * Enforce __GFP_NOFAIL allocation because callers are not
3132                  * prepared to see failures and likely do not have any failure
3133                  * handling code.
3134                  */
3135                 if (gfp & __GFP_NOFAIL) {
3136                         page_counter_charge(&memcg->kmem, nr_pages);
3137                         return 0;
3138                 }
3139                 cancel_charge(memcg, nr_pages);
3140                 return -ENOMEM;
3141         }
3142         return 0;
3143 }
3144
3145 /**
3146  * __memcg_kmem_uncharge: uncharge a number of kernel pages from a memcg
3147  * @memcg: memcg to uncharge
3148  * @nr_pages: number of pages to uncharge
3149  */
3150 void __memcg_kmem_uncharge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
3151 {
3152         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
3153                 page_counter_uncharge(&memcg->kmem, nr_pages);
3154
3155         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
3156         if (do_memsw_account())
3157                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
3158 }
3159
3160 /**
3161  * __memcg_kmem_charge_page: charge a kmem page to the current memory cgroup
3162  * @page: page to charge
3163  * @gfp: reclaim mode
3164  * @order: allocation order
3165  *
3166  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3167  */
3168 int __memcg_kmem_charge_page(struct page *page, gfp_t gfp, int order)
3169 {
3170         struct mem_cgroup *memcg;
3171         int ret = 0;
3172
3173         memcg = get_mem_cgroup_from_current();
3174         if (memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3175                 ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, 1 << order);
3176                 if (!ret) {
3177                         page->memcg_data = (unsigned long)memcg |
3178                                 MEMCG_DATA_KMEM;
3179                         return 0;
3180                 }
3181                 css_put(&memcg->css);
3182         }
3183         return ret;
3184 }
3185
3186 /**
3187  * __memcg_kmem_uncharge_page: uncharge a kmem page
3188  * @page: page to uncharge
3189  * @order: allocation order
3190  */
3191 void __memcg_kmem_uncharge_page(struct page *page, int order)
3192 {
3193         struct mem_cgroup *memcg = page_memcg(page);
3194         unsigned int nr_pages = 1 << order;
3195
3196         if (!memcg)
3197                 return;
3198
3199         VM_BUG_ON_PAGE(mem_cgroup_is_root(memcg), page);
3200         __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
3201         page->memcg_data = 0;
3202         css_put(&memcg->css);
3203 }
3204
3205 static bool consume_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3206 {
3207         struct memcg_stock_pcp *stock;
3208         unsigned long flags;
3209         bool ret = false;
3210
3211         local_irq_save(flags);
3212
3213         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3214         if (objcg == stock->cached_objcg && stock->nr_bytes >= nr_bytes) {
3215                 stock->nr_bytes -= nr_bytes;
3216                 ret = true;
3217         }
3218
3219         local_irq_restore(flags);
3220
3221         return ret;
3222 }
3223
3224 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
3225 {
3226         struct obj_cgroup *old = stock->cached_objcg;
3227
3228         if (!old)
3229                 return;
3230
3231         if (stock->nr_bytes) {
3232                 unsigned int nr_pages = stock->nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
3233                 unsigned int nr_bytes = stock->nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1);
3234
3235                 if (nr_pages) {
3236                         rcu_read_lock();
3237                         __memcg_kmem_uncharge(obj_cgroup_memcg(old), nr_pages);
3238                         rcu_read_unlock();
3239                 }
3240
3241                 /*
3242                  * The leftover is flushed to the centralized per-memcg value.
3243                  * On the next attempt to refill obj stock it will be moved
3244                  * to a per-cpu stock (probably, on an other CPU), see
3245                  * refill_obj_stock().
3246                  *
3247                  * How often it's flushed is a trade-off between the memory
3248                  * limit enforcement accuracy and potential CPU contention,
3249                  * so it might be changed in the future.
3250                  */
3251                 atomic_add(nr_bytes, &old->nr_charged_bytes);
3252                 stock->nr_bytes = 0;
3253         }
3254
3255         obj_cgroup_put(old);
3256         stock->cached_objcg = NULL;
3257 }
3258
3259 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
3260                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
3261 {
3262         struct mem_cgroup *memcg;
3263
3264         if (stock->cached_objcg) {
3265                 memcg = obj_cgroup_memcg(stock->cached_objcg);
3266                 if (memcg && mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
3267                         return true;
3268         }
3269
3270         return false;
3271 }
3272
3273 static void refill_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3274 {
3275         struct memcg_stock_pcp *stock;
3276         unsigned long flags;
3277
3278         local_irq_save(flags);
3279
3280         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3281         if (stock->cached_objcg != objcg) { /* reset if necessary */
3282                 drain_obj_stock(stock);
3283                 obj_cgroup_get(objcg);
3284                 stock->cached_objcg = objcg;
3285                 stock->nr_bytes = atomic_xchg(&objcg->nr_charged_bytes, 0);
3286         }
3287         stock->nr_bytes += nr_bytes;
3288
3289         if (stock->nr_bytes > PAGE_SIZE)
3290                 drain_obj_stock(stock);
3291
3292         local_irq_restore(flags);
3293 }
3294
3295 int obj_cgroup_charge(struct obj_cgroup *objcg, gfp_t gfp, size_t size)
3296 {
3297         struct mem_cgroup *memcg;
3298         unsigned int nr_pages, nr_bytes;
3299         int ret;
3300
3301         if (consume_obj_stock(objcg, size))
3302                 return 0;
3303
3304         /*
3305          * In theory, memcg->nr_charged_bytes can have enough
3306          * pre-charged bytes to satisfy the allocation. However,
3307          * flushing memcg->nr_charged_bytes requires two atomic
3308          * operations, and memcg->nr_charged_bytes can't be big,
3309          * so it's better to ignore it and try grab some new pages.
3310          * memcg->nr_charged_bytes will be flushed in
3311          * refill_obj_stock(), called from this function or
3312          * independently later.
3313          */
3314         rcu_read_lock();
3315 retry:
3316         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
3317         if (unlikely(!css_tryget(&memcg->css)))
3318                 goto retry;
3319         rcu_read_unlock();
3320
3321         nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3322         nr_bytes = size & (PAGE_SIZE - 1);
3323
3324         if (nr_bytes)
3325                 nr_pages += 1;
3326
3327         ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3328         if (!ret && nr_bytes)
3329                 refill_obj_stock(objcg, PAGE_SIZE - nr_bytes);
3330
3331         css_put(&memcg->css);
3332         return ret;
3333 }
3334
3335 void obj_cgroup_uncharge(struct obj_cgroup *objcg, size_t size)
3336 {
3337         refill_obj_stock(objcg, size);
3338 }
3339
3340 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3341
3342 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3343 /*
3344  * Because page_memcg(head) is not set on compound tails, set it now.
3345  */
3346 void mem_cgroup_split_huge_fixup(struct page *head)
3347 {
3348         struct mem_cgroup *memcg = page_memcg(head);
3349         int i;
3350
3351         if (mem_cgroup_disabled())
3352                 return;
3353
3354         for (i = 1; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
3355                 css_get(&memcg->css);
3356                 head[i].memcg_data = (unsigned long)memcg;
3357         }
3358 }
3359 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
3360
3361 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3362 /**
3363  * mem_cgroup_move_swap_account - move swap charge and swap_cgroup's record.
3364  * @entry: swap entry to be moved
3365  * @from:  mem_cgroup which the entry is moved from
3366  * @to:  mem_cgroup which the entry is moved to
3367  *
3368  * It succeeds only when the swap_cgroup's record for this entry is the same
3369  * as the mem_cgroup's id of @from.
3370  *
3371  * Returns 0 on success, -EINVAL on failure.
3372  *
3373  * The caller must have charged to @to, IOW, called page_counter_charge() about
3374  * both res and memsw, and called css_get().
3375  */
3376 static int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3377                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3378 {
3379         unsigned short old_id, new_id;
3380
3381         old_id = mem_cgroup_id(from);
3382         new_id = mem_cgroup_id(to);
3383
3384         if (swap_cgroup_cmpxchg(entry, old_id, new_id) == old_id) {
3385                 mod_memcg_state(from, MEMCG_SWAP, -1);
3386                 mod_memcg_state(to, MEMCG_SWAP, 1);
3387                 return 0;
3388         }
3389         return -EINVAL;
3390 }
3391 #else
3392 static inline int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3393                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3394 {
3395         return -EINVAL;
3396 }
3397 #endif
3398
3399 static DEFINE_MUTEX(memcg_max_mutex);
3400
3401 static int mem_cgroup_resize_max(struct mem_cgroup *memcg,
3402                                  unsigned long max, bool memsw)
3403 {
3404         bool enlarge = false;
3405         bool drained = false;
3406         int ret;
3407         bool limits_invariant;
3408         struct page_counter *counter = memsw ? &memcg->memsw : &memcg->memory;
3409
3410         do {
3411                 if (signal_pending(current)) {
3412                         ret = -EINTR;
3413                         break;
3414                 }
3415
3416                 mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3417                 /*
3418                  * Make sure that the new limit (memsw or memory limit) doesn't
3419                  * break our basic invariant rule memory.max <= memsw.max.
3420                  */
3421                 limits_invariant = memsw ? max >= READ_ONCE(memcg->memory.max) :
3422                                            max <= memcg->memsw.max;
3423                 if (!limits_invariant) {
3424                         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3425                         ret = -EINVAL;
3426                         break;
3427                 }
3428                 if (max > counter->max)
3429                         enlarge = true;
3430                 ret = page_counter_set_max(counter, max);
3431                 mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3432
3433                 if (!ret)
3434                         break;
3435
3436                 if (!drained) {
3437                         drain_all_stock(memcg);
3438                         drained = true;
3439                         continue;
3440                 }
3441
3442                 if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3443                                         GFP_KERNEL, !memsw)) {
3444                         ret = -EBUSY;
3445                         break;
3446                 }
3447         } while (true);
3448
3449         if (!ret && enlarge)
3450                 memcg_oom_recover(memcg);
3451
3452         return ret;
3453 }
3454
3455 unsigned long mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pg_data_t *pgdat, int order,
3456                                             gfp_t gfp_mask,
3457                                             unsigned long *total_scanned)
3458 {
3459         unsigned long nr_reclaimed = 0;
3460         struct mem_cgroup_per_node *mz, *next_mz = NULL;
3461         unsigned long reclaimed;
3462         int loop = 0;
3463         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
3464         unsigned long excess;
3465         unsigned long nr_scanned;
3466
3467         if (order > 0)
3468                 return 0;
3469
3470         mctz = soft_limit_tree_node(pgdat->node_id);
3471
3472         /*
3473          * Do not even bother to check the largest node if the root
3474          * is empty. Do it lockless to prevent lock bouncing. Races
3475          * are acceptable as soft limit is best effort anyway.
3476          */
3477         if (!mctz || RB_EMPTY_ROOT(&mctz->rb_root))
3478                 return 0;
3479
3480         /*
3481          * This loop can run a while, specially if mem_cgroup's continuously
3482          * keep exceeding their soft limit and putting the system under
3483          * pressure
3484          */
3485         do {
3486                 if (next_mz)
3487                         mz = next_mz;
3488                 else
3489                         mz = mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3490                 if (!mz)
3491                         break;
3492
3493                 nr_scanned = 0;
3494                 reclaimed = mem_cgroup_soft_reclaim(mz->memcg, pgdat,
3495                                                     gfp_mask, &nr_scanned);
3496                 nr_reclaimed += reclaimed;
3497                 *total_scanned += nr_scanned;
3498                 spin_lock_irq(&mctz->lock);
3499                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
3500
3501                 /*
3502                  * If we failed to reclaim anything from this memory cgroup
3503                  * it is time to move on to the next cgroup
3504                  */
3505                 next_mz = NULL;
3506                 if (!reclaimed)
3507                         next_mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3508
3509                 excess = soft_limit_excess(mz->memcg);
3510                 /*
3511                  * One school of thought says that we should not add
3512                  * back the node to the tree if reclaim returns 0.
3513                  * But our reclaim could return 0, simply because due
3514                  * to priority we are exposing a smaller subset of
3515                  * memory to reclaim from. Consider this as a longer
3516                  * term TODO.
3517                  */
3518                 /* If excess == 0, no tree ops */
3519                 __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
3520                 spin_unlock_irq(&mctz->lock);
3521                 css_put(&mz->memcg->css);
3522                 loop++;
3523                 /*
3524                  * Could not reclaim anything and there are no more
3525                  * mem cgroups to try or we seem to be looping without
3526                  * reclaiming anything.
3527                  */
3528                 if (!nr_reclaimed &&
3529                         (next_mz == NULL ||
3530                         loop > MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS))
3531                         break;
3532         } while (!nr_reclaimed);
3533         if (next_mz)
3534                 css_put(&next_mz->memcg->css);
3535         return nr_reclaimed;
3536 }
3537
3538 /*
3539  * Reclaims as many pages from the given memcg as possible.
3540  *
3541  * Caller is responsible for holding css reference for memcg.
3542  */
3543 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *memcg)
3544 {
3545         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
3546
3547         /* we call try-to-free pages for make this cgroup empty */
3548         lru_add_drain_all();
3549
3550         drain_all_stock(memcg);
3551
3552         /* try to free all pages in this cgroup */
3553         while (nr_retries && page_counter_read(&memcg->memory)) {
3554                 int progress;
3555
3556                 if (signal_pending(current))
3557                         return -EINTR;
3558
3559                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3560                                                         GFP_KERNEL, true);
3561                 if (!progress) {
3562                         nr_retries--;
3563                         /* maybe some writeback is necessary */
3564                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3565                 }
3566
3567         }
3568
3569         return 0;
3570 }
3571
3572 static ssize_t mem_cgroup_force_empty_write(struct kernfs_open_file *of,
3573                                             char *buf, size_t nbytes,
3574                                             loff_t off)
3575 {
3576         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3577
3578         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
3579                 return -EINVAL;
3580         return mem_cgroup_force_empty(memcg) ?: nbytes;
3581 }
3582
3583 static u64 mem_cgroup_hierarchy_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3584                                      struct cftype *cft)
3585 {
3586         return 1;
3587 }
3588
3589 static int mem_cgroup_hierarchy_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3590                                       struct cftype *cft, u64 val)
3591 {
3592         if (val == 1)
3593                 return 0;
3594
3595         pr_warn_once("Non-hierarchical mode is deprecated. "
3596                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3597                      "depend on this functionality.\n");
3598
3599         return -EINVAL;
3600 }
3601
3602 static unsigned long mem_cgroup_usage(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
3603 {
3604         unsigned long val;
3605
3606         if (mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3607                 val = memcg_page_state(memcg, NR_FILE_PAGES) +
3608                         memcg_page_state(memcg, NR_ANON_MAPPED);
3609                 if (swap)
3610                         val += memcg_page_state(memcg, MEMCG_SWAP);
3611         } else {
3612                 if (!swap)
3613                         val = page_counter_read(&memcg->memory);
3614                 else
3615                         val = page_counter_read(&memcg->memsw);
3616         }
3617         return val;
3618 }
3619
3620 enum {
3621         RES_USAGE,
3622         RES_LIMIT,
3623         RES_MAX_USAGE,
3624         RES_FAILCNT,
3625         RES_SOFT_LIMIT,
3626 };
3627
3628 static u64 mem_cgroup_read_u64(struct cgroup_subsys_state *css,
3629                                struct cftype *cft)
3630 {
3631         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3632         struct page_counter *counter;
3633
3634         switch (MEMFILE_TYPE(cft->private)) {
3635         case _MEM:
3636                 counter = &memcg->memory;
3637                 break;
3638         case _MEMSWAP:
3639                 counter = &memcg->memsw;
3640                 break;
3641         case _KMEM:
3642                 counter = &memcg->kmem;
3643                 break;
3644         case _TCP:
3645                 counter = &memcg->tcpmem;
3646                 break;
3647         default:
3648                 BUG();
3649         }
3650
3651         switch (MEMFILE_ATTR(cft->private)) {
3652         case RES_USAGE:
3653                 if (counter == &memcg->memory)
3654                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, false) * PAGE_SIZE;
3655                 if (counter == &memcg->memsw)
3656                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, true) * PAGE_SIZE;
3657                 return (u64)page_counter_read(counter) * PAGE_SIZE;
3658         case RES_LIMIT:
3659                 return (u64)counter->max * PAGE_SIZE;
3660         case RES_MAX_USAGE:
3661                 return (u64)counter->watermark * PAGE_SIZE;
3662         case RES_FAILCNT:
3663                 return counter->failcnt;
3664         case RES_SOFT_LIMIT:
3665                 return (u64)memcg->soft_limit * PAGE_SIZE;
3666         default:
3667                 BUG();
3668         }
3669 }
3670
3671 static void memcg_flush_percpu_vmstats(struct mem_cgroup *memcg)
3672 {
3673         unsigned long stat[MEMCG_NR_STAT] = {0};
3674         struct mem_cgroup *mi;
3675         int node, cpu, i;
3676
3677         for_each_online_cpu(cpu)
3678                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3679                         stat[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->stat[i], cpu);
3680
3681         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3682                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3683                         atomic_long_add(stat[i], &mi->vmstats[i]);
3684
3685         for_each_node(node) {
3686                 struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
3687                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
3688
3689                 for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3690                         stat[i] = 0;
3691
3692                 for_each_online_cpu(cpu)
3693                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3694                                 stat[i] += per_cpu(
3695                                         pn->lruvec_stat_cpu->count[i], cpu);
3696
3697                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, node))
3698                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3699                                 atomic_long_add(stat[i], &pi->lruvec_stat[i]);
3700         }
3701 }
3702
3703 static void memcg_flush_percpu_vmevents(struct mem_cgroup *memcg)
3704 {
3705         unsigned long events[NR_VM_EVENT_ITEMS];
3706         struct mem_cgroup *mi;
3707         int cpu, i;
3708
3709         for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3710                 events[i] = 0;
3711
3712         for_each_online_cpu(cpu)
3713                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3714                         events[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->events[i],
3715                                              cpu);
3716
3717         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3718                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3719                         atomic_long_add(events[i], &mi->vmevents[i]);
3720 }
3721
3722 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
3723 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3724 {
3725         struct obj_cgroup *objcg;
3726         int memcg_id;
3727
3728         if (cgroup_memory_nokmem)
3729                 return 0;
3730
3731         BUG_ON(memcg->kmemcg_id >= 0);
3732         BUG_ON(memcg->kmem_state);
3733
3734         memcg_id = memcg_alloc_cache_id();
3735         if (memcg_id < 0)
3736                 return memcg_id;
3737
3738         objcg = obj_cgroup_alloc();
3739         if (!objcg) {
3740                 memcg_free_cache_id(memcg_id);
3741                 return -ENOMEM;
3742         }
3743         objcg->memcg = memcg;
3744         rcu_assign_pointer(memcg->objcg, objcg);
3745
3746         static_branch_enable(&memcg_kmem_enabled_key);
3747
3748         memcg->kmemcg_id = memcg_id;
3749         memcg->kmem_state = KMEM_ONLINE;
3750
3751         return 0;
3752 }
3753
3754 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3755 {
3756         struct cgroup_subsys_state *css;
3757         struct mem_cgroup *parent, *child;
3758         int kmemcg_id;
3759
3760         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
3761                 return;
3762
3763         memcg->kmem_state = KMEM_ALLOCATED;
3764
3765         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
3766         if (!parent)
3767                 parent = root_mem_cgroup;
3768
3769         memcg_reparent_objcgs(memcg, parent);
3770
3771         kmemcg_id = memcg->kmemcg_id;
3772         BUG_ON(kmemcg_id < 0);
3773
3774         /*
3775          * Change kmemcg_id of this cgroup and all its descendants to the
3776          * parent's id, and then move all entries from this cgroup's list_lrus
3777          * to ones of the parent. After we have finished, all list_lrus
3778          * corresponding to this cgroup are guaranteed to remain empty. The
3779          * ordering is imposed by list_lru_node->lock taken by
3780          * memcg_drain_all_list_lrus().
3781          */
3782         rcu_read_lock(); /* can be called from css_free w/o cgroup_mutex */
3783         css_for_each_descendant_pre(css, &memcg->css) {
3784                 child = mem_cgroup_from_css(css);
3785                 BUG_ON(child->kmemcg_id != kmemcg_id);
3786                 child->kmemcg_id = parent->kmemcg_id;
3787         }
3788         rcu_read_unlock();
3789
3790         memcg_drain_all_list_lrus(kmemcg_id, parent);
3791
3792         memcg_free_cache_id(kmemcg_id);
3793 }
3794
3795 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3796 {
3797         /* css_alloc() failed, offlining didn't happen */
3798         if (unlikely(memcg->kmem_state == KMEM_ONLINE))
3799                 memcg_offline_kmem(memcg);
3800 }
3801 #else
3802 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3803 {
3804         return 0;
3805 }
3806 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3807 {
3808 }
3809 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3810 {
3811 }
3812 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3813
3814 static int memcg_update_kmem_max(struct mem_cgroup *memcg,
3815                                  unsigned long max)
3816 {
3817         int ret;
3818
3819         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3820         ret = page_counter_set_max(&memcg->kmem, max);
3821         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3822         return ret;
3823 }
3824
3825 static int memcg_update_tcp_max(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long max)
3826 {
3827         int ret;
3828
3829         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3830
3831         ret = page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, max);
3832         if (ret)
3833                 goto out;
3834
3835         if (!memcg->tcpmem_active) {
3836                 /*
3837                  * The active flag needs to be written after the static_key
3838                  * update. This is what guarantees that the socket activation
3839                  * function is the last one to run. See mem_cgroup_sk_alloc()
3840                  * for details, and note that we don't mark any socket as
3841                  * belonging to this memcg until that flag is up.
3842                  *
3843                  * We need to do this, because static_keys will span multiple
3844                  * sites, but we can't control their order. If we mark a socket
3845                  * as accounted, but the accounting functions are not patched in
3846                  * yet, we'll lose accounting.
3847                  *
3848                  * We never race with the readers in mem_cgroup_sk_alloc(),
3849                  * because when this value change, the code to process it is not
3850                  * patched in yet.
3851                  */
3852                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
3853                 memcg->tcpmem_active = true;
3854         }
3855 out:
3856         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3857         return ret;
3858 }
3859
3860 /*
3861  * The user of this function is...
3862  * RES_LIMIT.
3863  */
3864 static ssize_t mem_cgroup_write(struct kernfs_open_file *of,
3865                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
3866 {
3867         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3868         unsigned long nr_pages;
3869         int ret;
3870
3871         buf = strstrip(buf);
3872         ret = page_counter_memparse(buf, "-1", &nr_pages);
3873         if (ret)
3874                 return ret;
3875
3876         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3877         case RES_LIMIT:
3878                 if (mem_cgroup_is_root(memcg)) { /* Can't set limit on root */
3879                         ret = -EINVAL;
3880                         break;
3881                 }
3882                 switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3883                 case _MEM:
3884                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, false);
3885                         break;
3886                 case _MEMSWAP:
3887                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, true);
3888                         break;
3889                 case _KMEM:
3890                         pr_warn_once("kmem.limit_in_bytes is deprecated and will be removed. "
3891                                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3892                                      "depend on this functionality.\n");
3893                         ret = memcg_update_kmem_max(memcg, nr_pages);
3894                         break;
3895                 case _TCP:
3896                         ret = memcg_update_tcp_max(memcg, nr_pages);
3897                         break;
3898                 }
3899                 break;
3900         case RES_SOFT_LIMIT:
3901                 memcg->soft_limit = nr_pages;
3902                 ret = 0;
3903                 break;
3904         }
3905         return ret ?: nbytes;
3906 }
3907
3908 static ssize_t mem_cgroup_reset(struct kernfs_open_file *of, char *buf,
3909                                 size_t nbytes, loff_t off)
3910 {
3911         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3912         struct page_counter *counter;
3913
3914         switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3915         case _MEM:
3916                 counter = &memcg->memory;
3917                 break;
3918         case _MEMSWAP:
3919                 counter = &memcg->memsw;
3920                 break;
3921         case _KMEM:
3922                 counter = &memcg->kmem;
3923                 break;
3924         case _TCP:
3925                 counter = &memcg->tcpmem;
3926                 break;
3927         default:
3928                 BUG();
3929         }
3930
3931         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3932         case RES_MAX_USAGE:
3933                 page_counter_reset_watermark(counter);
3934                 break;
3935         case RES_FAILCNT:
3936                 counter->failcnt = 0;
3937                 break;
3938         default:
3939                 BUG();
3940         }
3941
3942         return nbytes;
3943 }
3944
3945 static u64 mem_cgroup_move_charge_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3946                                         struct cftype *cft)
3947 {
3948         return mem_cgroup_from_css(css)->move_charge_at_immigrate;
3949 }
3950
3951 #ifdef CONFIG_MMU
3952 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3953                                         struct cftype *cft, u64 val)
3954 {
3955         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3956
3957         if (val & ~MOVE_MASK)
3958                 return -EINVAL;
3959
3960         /*
3961          * No kind of locking is needed in here, because ->can_attach() will
3962          * check this value once in the beginning of the process, and then carry
3963          * on with stale data. This means that changes to this value will only
3964          * affect task migrations starting after the change.
3965          */
3966         memcg->move_charge_at_immigrate = val;
3967         return 0;
3968 }
3969 #else
3970 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3971                                         struct cftype *cft, u64 val)
3972 {
3973         return -ENOSYS;
3974 }
3975 #endif
3976
3977 #ifdef CONFIG_NUMA
3978
3979 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
3980 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
3981 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
3982
3983 static unsigned long mem_cgroup_node_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3984                                 int nid, unsigned int lru_mask, bool tree)
3985 {
3986         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
3987         unsigned long nr = 0;
3988         enum lru_list lru;
3989
3990         VM_BUG_ON((unsigned)nid >= nr_node_ids);
3991
3992         for_each_lru(lru) {
3993                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
3994                         continue;
3995                 if (tree)
3996                         nr += lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3997                 else
3998                         nr += lruvec_page_state_local(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
3999         }
4000         return nr;
4001 }
4002
4003 static unsigned long mem_cgroup_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
4004                                              unsigned int lru_mask,
4005                                              bool tree)
4006 {
4007         unsigned long nr = 0;
4008         enum lru_list lru;
4009
4010         for_each_lru(lru) {
4011                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
4012                         continue;
4013                 if (tree)
4014                         nr += memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
4015                 else
4016                         nr += memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
4017         }
4018         return nr;
4019 }
4020
4021 static int memcg_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
4022 {
4023         struct numa_stat {
4024                 const char *name;
4025                 unsigned int lru_mask;
4026         };
4027
4028         static const struct numa_stat stats[] = {
4029                 { "total", LRU_ALL },
4030                 { "file", LRU_ALL_FILE },
4031                 { "anon", LRU_ALL_ANON },
4032                 { "unevictable", BIT(LRU_UNEVICTABLE) },
4033         };
4034         const struct numa_stat *stat;
4035         int nid;
4036         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4037
4038         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4039                 seq_printf(m, "%s=%lu", stat->name,
4040                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4041                                                    false));
4042                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4043                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4044                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4045                                                         stat->lru_mask, false));
4046                 seq_putc(m, '\n');
4047         }
4048
4049         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4050
4051                 seq_printf(m, "hierarchical_%s=%lu", stat->name,
4052                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4053                                                    true));
4054                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4055                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4056                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4057                                                         stat->lru_mask, true));
4058                 seq_putc(m, '\n');
4059         }
4060
4061         return 0;
4062 }
4063 #endif /* CONFIG_NUMA */
4064
4065 static const unsigned int memcg1_stats[] = {
4066         NR_FILE_PAGES,
4067         NR_ANON_MAPPED,
4068 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4069         NR_ANON_THPS,
4070 #endif
4071         NR_SHMEM,
4072         NR_FILE_MAPPED,
4073         NR_FILE_DIRTY,
4074         NR_WRITEBACK,
4075         MEMCG_SWAP,
4076 };
4077
4078 static const char *const memcg1_stat_names[] = {
4079         "cache",
4080         "rss",
4081 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4082         "rss_huge",
4083 #endif
4084         "shmem",
4085         "mapped_file",
4086         "dirty",
4087         "writeback",
4088         "swap",
4089 };
4090
4091 /* Universal VM events cgroup1 shows, original sort order */
4092 static const unsigned int memcg1_events[] = {
4093         PGPGIN,
4094         PGPGOUT,
4095         PGFAULT,
4096         PGMAJFAULT,
4097 };
4098
4099 static int memcg_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
4100 {
4101         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4102         unsigned long memory, memsw;
4103         struct mem_cgroup *mi;
4104         unsigned int i;
4105
4106         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(memcg1_stat_names) != ARRAY_SIZE(memcg1_stats));
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_local(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, "%s %lu\n", memcg1_stat_names[i], nr * PAGE_SIZE);
4119         }
4120
4121         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4122                 seq_printf(m, "%s %lu\n", vm_event_name(memcg1_events[i]),
4123                            memcg_events_local(memcg, memcg1_events[i]));
4124
4125         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4126                 seq_printf(m, "%s %lu\n", lru_list_name(i),
4127                            memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4128                            PAGE_SIZE);
4129
4130         /* Hierarchical information */
4131         memory = memsw = PAGE_COUNTER_MAX;
4132         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi)) {
4133                 memory = min(memory, READ_ONCE(mi->memory.max));
4134                 memsw = min(memsw, READ_ONCE(mi->memsw.max));
4135         }
4136         seq_printf(m, "hierarchical_memory_limit %llu\n",
4137                    (u64)memory * PAGE_SIZE);
4138         if (do_memsw_account())
4139                 seq_printf(m, "hierarchical_memsw_limit %llu\n",
4140                            (u64)memsw * PAGE_SIZE);
4141
4142         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4143                 unsigned long nr;
4144
4145                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4146                         continue;
4147                 nr = memcg_page_state(memcg, memcg1_stats[i]);
4148 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4149                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4150                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4151 #endif
4152                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", memcg1_stat_names[i],
4153                                                 (u64)nr * PAGE_SIZE);
4154         }
4155
4156         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4157                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n",
4158                            vm_event_name(memcg1_events[i]),
4159                            (u64)memcg_events(memcg, memcg1_events[i]));
4160
4161         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4162                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", lru_list_name(i),
4163                            (u64)memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4164                            PAGE_SIZE);
4165
4166 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4167         {
4168                 pg_data_t *pgdat;
4169                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
4170                 unsigned long anon_cost = 0;
4171                 unsigned long file_cost = 0;
4172
4173                 for_each_online_pgdat(pgdat) {
4174                         mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
4175
4176                         anon_cost += mz->lruvec.anon_cost;
4177                         file_cost += mz->lruvec.file_cost;
4178                 }
4179                 seq_printf(m, "anon_cost %lu\n", anon_cost);
4180                 seq_printf(m, "file_cost %lu\n", file_cost);
4181         }
4182 #endif
4183
4184         return 0;
4185 }
4186
4187 static u64 mem_cgroup_swappiness_read(struct cgroup_subsys_state *css,
4188                                       struct cftype *cft)
4189 {
4190         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4191
4192         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
4193 }
4194
4195 static int mem_cgroup_swappiness_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4196                                        struct cftype *cft, u64 val)
4197 {
4198         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4199
4200         if (val > 100)
4201                 return -EINVAL;
4202
4203         if (css->parent)
4204                 memcg->swappiness = val;
4205         else
4206                 vm_swappiness = val;
4207
4208         return 0;
4209 }
4210
4211 static void __mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
4212 {
4213         struct mem_cgroup_threshold_ary *t;
4214         unsigned long usage;
4215         int i;
4216
4217         rcu_read_lock();
4218         if (!swap)
4219                 t = rcu_dereference(memcg->thresholds.primary);
4220         else
4221                 t = rcu_dereference(memcg->memsw_thresholds.primary);
4222
4223         if (!t)
4224                 goto unlock;
4225
4226         usage = mem_cgroup_usage(memcg, swap);
4227
4228         /*
4229          * current_threshold points to threshold just below or equal to usage.
4230          * If it's not true, a threshold was crossed after last
4231          * call of __mem_cgroup_threshold().
4232          */
4233         i = t->current_threshold;
4234
4235         /*
4236          * Iterate backward over array of thresholds starting from
4237          * current_threshold and check if a threshold is crossed.
4238          * If none of thresholds below usage is crossed, we read
4239          * only one element of the array here.
4240          */
4241         for (; i >= 0 && unlikely(t->entries[i].threshold > usage); i--)
4242                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4243
4244         /* i = current_threshold + 1 */
4245         i++;
4246
4247         /*
4248          * Iterate forward over array of thresholds starting from
4249          * current_threshold+1 and check if a threshold is crossed.
4250          * If none of thresholds above usage is crossed, we read
4251          * only one element of the array here.
4252          */
4253         for (; i < t->size && unlikely(t->entries[i].threshold <= usage); i++)
4254                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4255
4256         /* Update current_threshold */
4257         t->current_threshold = i - 1;
4258 unlock:
4259         rcu_read_unlock();
4260 }
4261
4262 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg)
4263 {
4264         while (memcg) {
4265                 __mem_cgroup_threshold(memcg, false);
4266                 if (do_memsw_account())
4267                         __mem_cgroup_threshold(memcg, true);
4268
4269                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
4270         }
4271 }
4272
4273 static int compare_thresholds(const void *a, const void *b)
4274 {
4275         const struct mem_cgroup_threshold *_a = a;
4276         const struct mem_cgroup_threshold *_b = b;
4277
4278         if (_a->threshold > _b->threshold)
4279                 return 1;
4280
4281         if (_a->threshold < _b->threshold)
4282                 return -1;
4283
4284         return 0;
4285 }
4286
4287 static int mem_cgroup_oom_notify_cb(struct mem_cgroup *memcg)
4288 {
4289         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev;
4290
4291         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4292
4293         list_for_each_entry(ev, &memcg->oom_notify, list)
4294                 eventfd_signal(ev->eventfd, 1);
4295
4296         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4297         return 0;
4298 }
4299
4300 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg)
4301 {
4302         struct mem_cgroup *iter;
4303
4304         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
4305                 mem_cgroup_oom_notify_cb(iter);
4306 }
4307
4308 static int __mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4309         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args, enum res_type type)
4310 {
4311         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4312         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4313         unsigned long threshold;
4314         unsigned long usage;
4315         int i, size, ret;
4316
4317         ret = page_counter_memparse(args, "-1", &threshold);
4318         if (ret)
4319                 return ret;
4320
4321         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4322
4323         if (type == _MEM) {
4324                 thresholds = &memcg->thresholds;
4325                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4326         } else if (type == _MEMSWAP) {
4327                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4328                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4329         } else
4330                 BUG();
4331
4332         /* Check if a threshold crossed before adding a new one */
4333         if (thresholds->primary)
4334                 __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4335
4336         size = thresholds->primary ? thresholds->primary->size + 1 : 1;
4337
4338         /* Allocate memory for new array of thresholds */
4339         new = kmalloc(struct_size(new, entries, size), GFP_KERNEL);
4340         if (!new) {
4341                 ret = -ENOMEM;
4342                 goto unlock;
4343         }
4344         new->size = size;
4345
4346         /* Copy thresholds (if any) to new array */
4347         if (thresholds->primary)
4348                 memcpy(new->entries, thresholds->primary->entries,
4349                        flex_array_size(new, entries, size - 1));
4350
4351         /* Add new threshold */
4352         new->entries[size - 1].eventfd = eventfd;
4353         new->entries[size - 1].threshold = threshold;
4354
4355         /* Sort thresholds. Registering of new threshold isn't time-critical */
4356         sort(new->entries, size, sizeof(*new->entries),
4357                         compare_thresholds, NULL);
4358
4359         /* Find current threshold */
4360         new->current_threshold = -1;
4361         for (i = 0; i < size; i++) {
4362                 if (new->entries[i].threshold <= usage) {
4363                         /*
4364                          * new->current_threshold will not be used until
4365                          * rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4366                          * it here.
4367                          */
4368                         ++new->current_threshold;
4369                 } else
4370                         break;
4371         }
4372
4373         /* Free old spare buffer and save old primary buffer as spare */
4374         kfree(thresholds->spare);
4375         thresholds->spare = thresholds->primary;
4376
4377         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4378
4379         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4380         synchronize_rcu();
4381
4382 unlock:
4383         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4384
4385         return ret;
4386 }
4387
4388 static int mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4389         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4390 {
4391         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEM);
4392 }
4393
4394 static int memsw_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4395         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4396 {
4397         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEMSWAP);
4398 }
4399
4400 static void __mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4401         struct eventfd_ctx *eventfd, enum res_type type)
4402 {
4403         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4404         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4405         unsigned long usage;
4406         int i, j, size, entries;
4407
4408         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4409
4410         if (type == _MEM) {
4411                 thresholds = &memcg->thresholds;
4412                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4413         } else if (type == _MEMSWAP) {
4414                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4415                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4416         } else
4417                 BUG();
4418
4419         if (!thresholds->primary)
4420                 goto unlock;
4421
4422         /* Check if a threshold crossed before removing */
4423         __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4424
4425         /* Calculate new number of threshold */
4426         size = entries = 0;
4427         for (i = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4428                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd != eventfd)
4429                         size++;
4430                 else
4431                         entries++;
4432         }
4433
4434         new = thresholds->spare;
4435
4436         /* If no items related to eventfd have been cleared, nothing to do */
4437         if (!entries)
4438                 goto unlock;
4439
4440         /* Set thresholds array to NULL if we don't have thresholds */
4441         if (!size) {
4442                 kfree(new);
4443                 new = NULL;
4444                 goto swap_buffers;
4445         }
4446
4447         new->size = size;
4448
4449         /* Copy thresholds and find current threshold */
4450         new->current_threshold = -1;
4451         for (i = 0, j = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4452                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd == eventfd)
4453                         continue;
4454
4455                 new->entries[j] = thresholds->primary->entries[i];
4456                 if (new->entries[j].threshold <= usage) {
4457                         /*
4458                          * new->current_threshold will not be used
4459                          * until rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4460                          * it here.
4461                          */
4462                         ++new->current_threshold;
4463                 }
4464                 j++;
4465         }
4466
4467 swap_buffers:
4468         /* Swap primary and spare array */
4469         thresholds->spare = thresholds->primary;
4470
4471         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4472
4473         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4474         synchronize_rcu();
4475
4476         /* If all events are unregistered, free the spare array */
4477         if (!new) {
4478                 kfree(thresholds->spare);
4479                 thresholds->spare = NULL;
4480         }
4481 unlock:
4482         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4483 }
4484
4485 static void mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4486         struct eventfd_ctx *eventfd)
4487 {
4488         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEM);
4489 }
4490
4491 static void memsw_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4492         struct eventfd_ctx *eventfd)
4493 {
4494         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEMSWAP);
4495 }
4496
4497 static int mem_cgroup_oom_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4498         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4499 {
4500         struct mem_cgroup_eventfd_list *event;
4501
4502         event = kmalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4503         if (!event)
4504                 return -ENOMEM;
4505
4506         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4507
4508         event->eventfd = eventfd;
4509         list_add(&event->list, &memcg->oom_notify);
4510
4511         /* already in OOM ? */
4512         if (memcg->under_oom)
4513                 eventfd_signal(eventfd, 1);
4514         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4515
4516         return 0;
4517 }
4518
4519 static void mem_cgroup_oom_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4520         struct eventfd_ctx *eventfd)
4521 {
4522         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev, *tmp;
4523
4524         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4525
4526         list_for_each_entry_safe(ev, tmp, &memcg->oom_notify, list) {
4527                 if (ev->eventfd == eventfd) {
4528                         list_del(&ev->list);
4529                         kfree(ev);
4530                 }
4531         }
4532
4533         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4534 }
4535
4536 static int mem_cgroup_oom_control_read(struct seq_file *sf, void *v)
4537 {
4538         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(sf);
4539
4540         seq_printf(sf, "oom_kill_disable %d\n", memcg->oom_kill_disable);
4541         seq_printf(sf, "under_oom %d\n", (bool)memcg->under_oom);
4542         seq_printf(sf, "oom_kill %lu\n",
4543                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_OOM_KILL]));
4544         return 0;
4545 }
4546
4547 static int mem_cgroup_oom_control_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4548         struct cftype *cft, u64 val)
4549 {
4550         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4551
4552         /* cannot set to root cgroup and only 0 and 1 are allowed */
4553         if (!css->parent || !((val == 0) || (val == 1)))
4554                 return -EINVAL;
4555
4556         memcg->oom_kill_disable = val;
4557         if (!val)
4558                 memcg_oom_recover(memcg);
4559
4560         return 0;
4561 }
4562
4563 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
4564
4565 #include <trace/events/writeback.h>
4566
4567 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4568 {
4569         return wb_domain_init(&memcg->cgwb_domain, gfp);
4570 }
4571
4572 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4573 {
4574         wb_domain_exit(&memcg->cgwb_domain);
4575 }
4576
4577 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4578 {
4579         wb_domain_size_changed(&memcg->cgwb_domain);
4580 }
4581
4582 struct wb_domain *mem_cgroup_wb_domain(struct bdi_writeback *wb)
4583 {
4584         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4585
4586         if (!memcg->css.parent)
4587                 return NULL;
4588
4589         return &memcg->cgwb_domain;
4590 }
4591
4592 /*
4593  * idx can be of type enum memcg_stat_item or node_stat_item.
4594  * Keep in sync with memcg_exact_page().
4595  */
4596 static unsigned long memcg_exact_page_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx)
4597 {
4598         long x = atomic_long_read(&memcg->vmstats[idx]);
4599         int cpu;
4600
4601         for_each_online_cpu(cpu)
4602                 x += per_cpu_ptr(memcg->vmstats_percpu, cpu)->stat[idx];
4603         if (x < 0)
4604                 x = 0;
4605         return x;
4606 }
4607
4608 /**
4609  * mem_cgroup_wb_stats - retrieve writeback related stats from its memcg
4610  * @wb: bdi_writeback in question
4611  * @pfilepages: out parameter for number of file pages
4612  * @pheadroom: out parameter for number of allocatable pages according to memcg
4613  * @pdirty: out parameter for number of dirty pages
4614  * @pwriteback: out parameter for number of pages under writeback
4615  *
4616  * Determine the numbers of file, headroom, dirty, and writeback pages in
4617  * @wb's memcg.  File, dirty and writeback are self-explanatory.  Headroom
4618  * is a bit more involved.
4619  *
4620  * A memcg's headroom is "min(max, high) - used".  In the hierarchy, the
4621  * headroom is calculated as the lowest headroom of itself and the
4622  * ancestors.  Note that this doesn't consider the actual amount of
4623  * available memory in the system.  The caller should further cap
4624  * *@pheadroom accordingly.
4625  */
4626 void mem_cgroup_wb_stats(struct bdi_writeback *wb, unsigned long *pfilepages,
4627                          unsigned long *pheadroom, unsigned long *pdirty,
4628                          unsigned long *pwriteback)
4629 {
4630         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4631         struct mem_cgroup *parent;
4632
4633         *pdirty = memcg_exact_page_state(memcg, NR_FILE_DIRTY);
4634
4635         *pwriteback = memcg_exact_page_state(memcg, NR_WRITEBACK);
4636         *pfilepages = memcg_exact_page_state(memcg, NR_INACTIVE_FILE) +
4637                         memcg_exact_page_state(memcg, NR_ACTIVE_FILE);
4638         *pheadroom = PAGE_COUNTER_MAX;
4639
4640         while ((parent = parent_mem_cgroup(memcg))) {
4641                 unsigned long ceiling = min(READ_ONCE(memcg->memory.max),
4642                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
4643                 unsigned long used = page_counter_read(&memcg->memory);
4644
4645                 *pheadroom = min(*pheadroom, ceiling - min(ceiling, used));
4646                 memcg = parent;
4647         }
4648 }
4649
4650 /*
4651  * Foreign dirty flushing
4652  *
4653  * There's an inherent mismatch between memcg and writeback.  The former
4654  * trackes ownership per-page while the latter per-inode.  This was a
4655  * deliberate design decision because honoring per-page ownership in the
4656  * writeback path is complicated, may lead to higher CPU and IO overheads
4657  * and deemed unnecessary given that write-sharing an inode across
4658  * different cgroups isn't a common use-case.
4659  *
4660  * Combined with inode majority-writer ownership switching, this works well
4661  * enough in most cases but there are some pathological cases.  For
4662  * example, let's say there are two cgroups A and B which keep writing to
4663  * different but confined parts of the same inode.  B owns the inode and
4664  * A's memory is limited far below B's.  A's dirty ratio can rise enough to
4665  * trigger balance_dirty_pages() sleeps but B's can be low enough to avoid
4666  * triggering background writeback.  A will be slowed down without a way to
4667  * make writeback of the dirty pages happen.
4668  *
4669  * Conditions like the above can lead to a cgroup getting repatedly and
4670  * severely throttled after making some progress after each
4671  * dirty_expire_interval while the underyling IO device is almost
4672  * completely idle.
4673  *
4674  * Solving this problem completely requires matching the ownership tracking
4675  * granularities between memcg and writeback in either direction.  However,
4676  * the more egregious behaviors can be avoided by simply remembering the
4677  * most recent foreign dirtying events and initiating remote flushes on
4678  * them when local writeback isn't enough to keep the memory clean enough.
4679  *
4680  * The following two functions implement such mechanism.  When a foreign
4681  * page - a page whose memcg and writeback ownerships don't match - is
4682  * dirtied, mem_cgroup_track_foreign_dirty() records the inode owning
4683  * bdi_writeback on the page owning memcg.  When balance_dirty_pages()
4684  * decides that the memcg needs to sleep due to high dirty ratio, it calls
4685  * mem_cgroup_flush_foreign() which queues writeback on the recorded
4686  * foreign bdi_writebacks which haven't expired.  Both the numbers of
4687  * recorded bdi_writebacks and concurrent in-flight foreign writebacks are
4688  * limited to MEMCG_CGWB_FRN_CNT.
4689  *
4690  * The mechanism only remembers IDs and doesn't hold any object references.
4691  * As being wrong occasionally doesn't matter, updates and accesses to the
4692  * records are lockless and racy.
4693  */
4694 void mem_cgroup_track_foreign_dirty_slowpath(struct page *page,
4695                                              struct bdi_writeback *wb)
4696 {
4697         struct mem_cgroup *memcg = page_memcg(page);
4698         struct memcg_cgwb_frn *frn;
4699         u64 now = get_jiffies_64();
4700         u64 oldest_at = now;
4701         int oldest = -1;
4702         int i;
4703
4704         trace_track_foreign_dirty(page, wb);
4705
4706         /*
4707          * Pick the slot to use.  If there is already a slot for @wb, keep
4708          * using it.  If not replace the oldest one which isn't being
4709          * written out.
4710          */
4711         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4712                 frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4713                 if (frn->bdi_id == wb->bdi->id &&
4714                     frn->memcg_id == wb->memcg_css->id)
4715                         break;
4716                 if (time_before64(frn->at, oldest_at) &&
4717                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4718                         oldest = i;
4719                         oldest_at = frn->at;
4720                 }
4721         }
4722
4723         if (i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT) {
4724                 /*
4725                  * Re-using an existing one.  Update timestamp lazily to
4726                  * avoid making the cacheline hot.  We want them to be
4727                  * reasonably up-to-date and significantly shorter than
4728                  * dirty_expire_interval as that's what expires the record.
4729                  * Use the shorter of 1s and dirty_expire_interval / 8.
4730                  */
4731                 unsigned long update_intv =
4732                         min_t(unsigned long, HZ,
4733                               msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10) / 8);
4734
4735                 if (time_before64(frn->at, now - update_intv))
4736                         frn->at = now;
4737         } else if (oldest >= 0) {
4738                 /* replace the oldest free one */
4739                 frn = &memcg->cgwb_frn[oldest];
4740                 frn->bdi_id = wb->bdi->id;
4741                 frn->memcg_id = wb->memcg_css->id;
4742                 frn->at = now;
4743         }
4744 }
4745
4746 /* issue foreign writeback flushes for recorded foreign dirtying events */
4747 void mem_cgroup_flush_foreign(struct bdi_writeback *wb)
4748 {
4749         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4750         unsigned long intv = msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10);
4751         u64 now = jiffies_64;
4752         int i;
4753
4754         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4755                 struct memcg_cgwb_frn *frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4756
4757                 /*
4758                  * If the record is older than dirty_expire_interval,
4759                  * writeback on it has already started.  No need to kick it
4760                  * off again.  Also, don't start a new one if there's
4761                  * already one in flight.
4762                  */
4763                 if (time_after64(frn->at, now - intv) &&
4764                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4765                         frn->at = 0;
4766                         trace_flush_foreign(wb, frn->bdi_id, frn->memcg_id);
4767                         cgroup_writeback_by_id(frn->bdi_id, frn->memcg_id, 0,
4768                                                WB_REASON_FOREIGN_FLUSH,
4769                                                &frn->done);
4770                 }
4771         }
4772 }
4773
4774 #else   /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4775
4776 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4777 {
4778         return 0;
4779 }
4780
4781 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4782 {
4783 }
4784
4785 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4786 {
4787 }
4788
4789 #endif  /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4790
4791 /*
4792  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4793  *
4794  * "cgroup.event_control" implementation.
4795  *
4796  * This is way over-engineered.  It tries to support fully configurable
4797  * events for each user.  Such level of flexibility is completely
4798  * unnecessary especially in the light of the planned unified hierarchy.
4799  *
4800  * Please deprecate this and replace with something simpler if at all
4801  * possible.
4802  */
4803
4804 /*
4805  * Unregister event and free resources.
4806  *
4807  * Gets called from workqueue.
4808  */
4809 static void memcg_event_remove(struct work_struct *work)
4810 {
4811         struct mem_cgroup_event *event =
4812                 container_of(work, struct mem_cgroup_event, remove);
4813         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4814
4815         remove_wait_queue(event->wqh, &event->wait);
4816
4817         event->unregister_event(memcg, event->eventfd);
4818
4819         /* Notify userspace the event is going away. */
4820         eventfd_signal(event->eventfd, 1);
4821
4822         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4823         kfree(event);
4824         css_put(&memcg->css);
4825 }
4826
4827 /*
4828  * Gets called on EPOLLHUP on eventfd when user closes it.
4829  *
4830  * Called with wqh->lock held and interrupts disabled.
4831  */
4832 static int memcg_event_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
4833                             int sync, void *key)
4834 {
4835         struct mem_cgroup_event *event =
4836                 container_of(wait, struct mem_cgroup_event, wait);
4837         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4838         __poll_t flags = key_to_poll(key);
4839
4840         if (flags & EPOLLHUP) {
4841                 /*
4842                  * If the event has been detached at cgroup removal, we
4843                  * can simply return knowing the other side will cleanup
4844                  * for us.
4845                  *
4846                  * We can't race against event freeing since the other
4847                  * side will require wqh->lock via remove_wait_queue(),
4848                  * which we hold.
4849                  */
4850                 spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4851                 if (!list_empty(&event->list)) {
4852                         list_del_init(&event->list);
4853                         /*
4854                          * We are in atomic context, but cgroup_event_remove()
4855                          * may sleep, so we have to call it in workqueue.
4856                          */
4857                         schedule_work(&event->remove);
4858                 }
4859                 spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4860         }
4861
4862         return 0;
4863 }
4864
4865 static void memcg_event_ptable_queue_proc(struct file *file,
4866                 wait_queue_head_t *wqh, poll_table *pt)
4867 {
4868         struct mem_cgroup_event *event =
4869                 container_of(pt, struct mem_cgroup_event, pt);
4870
4871         event->wqh = wqh;
4872         add_wait_queue(wqh, &event->wait);
4873 }
4874
4875 /*
4876  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4877  *
4878  * Parse input and register new cgroup event handler.
4879  *
4880  * Input must be in format '<event_fd> <control_fd> <args>'.
4881  * Interpretation of args is defined by control file implementation.
4882  */
4883 static ssize_t memcg_write_event_control(struct kernfs_open_file *of,
4884                                          char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
4885 {
4886         struct cgroup_subsys_state *css = of_css(of);
4887         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4888         struct mem_cgroup_event *event;
4889         struct cgroup_subsys_state *cfile_css;
4890         unsigned int efd, cfd;
4891         struct fd efile;
4892         struct fd cfile;
4893         const char *name;
4894         char *endp;
4895         int ret;
4896
4897         buf = strstrip(buf);
4898
4899         efd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4900         if (*endp != ' ')
4901                 return -EINVAL;
4902         buf = endp + 1;
4903
4904         cfd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4905         if ((*endp != ' ') && (*endp != '\0'))
4906                 return -EINVAL;
4907         buf = endp + 1;
4908
4909         event = kzalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4910         if (!event)
4911                 return -ENOMEM;
4912
4913         event->memcg = memcg;
4914         INIT_LIST_HEAD(&event->list);
4915         init_poll_funcptr(&event->pt, memcg_event_ptable_queue_proc);
4916         init_waitqueue_func_entry(&event->wait, memcg_event_wake);
4917         INIT_WORK(&event->remove, memcg_event_remove);
4918
4919         efile = fdget(efd);
4920         if (!efile.file) {
4921                 ret = -EBADF;
4922                 goto out_kfree;
4923         }
4924
4925         event->eventfd = eventfd_ctx_fileget(efile.file);
4926         if (IS_ERR(event->eventfd)) {
4927                 ret = PTR_ERR(event->eventfd);
4928                 goto out_put_efile;
4929         }
4930
4931         cfile = fdget(cfd);
4932         if (!cfile.file) {
4933                 ret = -EBADF;
4934                 goto out_put_eventfd;
4935         }
4936
4937         /* the process need read permission on control file */
4938         /* AV: shouldn't we check that it's been opened for read instead? */
4939         ret = inode_permission(file_inode(cfile.file), MAY_READ);
4940         if (ret < 0)
4941                 goto out_put_cfile;
4942
4943         /*
4944          * Determine the event callbacks and set them in @event.  This used
4945          * to be done via struct cftype but cgroup core no longer knows
4946          * about these events.  The following is crude but the whole thing
4947          * is for compatibility anyway.
4948          *
4949          * DO NOT ADD NEW FILES.
4950          */
4951         name = cfile.file->f_path.dentry->d_name.name;
4952
4953         if (!strcmp(name, "memory.usage_in_bytes")) {
4954                 event->register_event = mem_cgroup_usage_register_event;
4955                 event->unregister_event = mem_cgroup_usage_unregister_event;
4956         } else if (!strcmp(name, "memory.oom_control")) {
4957                 event->register_event = mem_cgroup_oom_register_event;
4958                 event->unregister_event = mem_cgroup_oom_unregister_event;
4959         } else if (!strcmp(name, "memory.pressure_level")) {
4960                 event->register_event = vmpressure_register_event;
4961                 event->unregister_event = vmpressure_unregister_event;
4962         } else if (!strcmp(name, "memory.memsw.usage_in_bytes")) {
4963                 event->register_event = memsw_cgroup_usage_register_event;
4964                 event->unregister_event = memsw_cgroup_usage_unregister_event;
4965         } else {
4966                 ret = -EINVAL;
4967                 goto out_put_cfile;
4968         }
4969
4970         /*
4971          * Verify @cfile should belong to @css.  Also, remaining events are
4972          * automatically removed on cgroup destruction but the removal is
4973          * asynchronous, so take an extra ref on @css.
4974          */
4975         cfile_css = css_tryget_online_from_dir(cfile.file->f_path.dentry->d_parent,
4976                                                &memory_cgrp_subsys);
4977         ret = -EINVAL;
4978         if (IS_ERR(cfile_css))
4979                 goto out_put_cfile;
4980         if (cfile_css != css) {
4981                 css_put(cfile_css);
4982                 goto out_put_cfile;
4983         }
4984
4985         ret = event->register_event(memcg, event->eventfd, buf);
4986         if (ret)
4987                 goto out_put_css;
4988
4989         vfs_poll(efile.file, &event->pt);
4990
4991         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4992         list_add(&event->list, &memcg->event_list);
4993         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4994
4995         fdput(cfile);
4996         fdput(efile);
4997
4998         return nbytes;
4999
5000 out_put_css:
5001         css_put(css);
5002 out_put_cfile:
5003         fdput(cfile);
5004 out_put_eventfd:
5005         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
5006 out_put_efile:
5007         fdput(efile);
5008 out_kfree:
5009         kfree(event);
5010
5011         return ret;
5012 }
5013
5014 static struct cftype mem_cgroup_legacy_files[] = {
5015         {
5016                 .name = "usage_in_bytes",
5017                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_USAGE),
5018                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5019         },
5020         {
5021                 .name = "max_usage_in_bytes",
5022                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_MAX_USAGE),
5023                 .write = mem_cgroup_reset,
5024                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5025         },
5026         {
5027                 .name = "limit_in_bytes",
5028                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_LIMIT),
5029                 .write = mem_cgroup_write,
5030                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5031         },
5032         {
5033                 .name = "soft_limit_in_bytes",
5034                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_SOFT_LIMIT),
5035                 .write = mem_cgroup_write,
5036                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5037         },
5038         {
5039                 .name = "failcnt",
5040                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_FAILCNT),
5041                 .write = mem_cgroup_reset,
5042                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5043         },
5044         {
5045                 .name = "stat",
5046                 .seq_show = memcg_stat_show,
5047         },
5048         {
5049                 .name = "force_empty",
5050                 .write = mem_cgroup_force_empty_write,
5051         },
5052         {
5053                 .name = "use_hierarchy",
5054                 .write_u64 = mem_cgroup_hierarchy_write,
5055                 .read_u64 = mem_cgroup_hierarchy_read,
5056         },
5057         {
5058                 .name = "cgroup.event_control",         /* XXX: for compat */
5059                 .write = memcg_write_event_control,
5060                 .flags = CFTYPE_NO_PREFIX | CFTYPE_WORLD_WRITABLE,
5061         },
5062         {
5063                 .name = "swappiness",
5064                 .read_u64 = mem_cgroup_swappiness_read,
5065                 .write_u64 = mem_cgroup_swappiness_write,
5066         },
5067         {
5068                 .name = "move_charge_at_immigrate",
5069                 .read_u64 = mem_cgroup_move_charge_read,
5070                 .write_u64 = mem_cgroup_move_charge_write,
5071         },
5072         {
5073                 .name = "oom_control",
5074                 .seq_show = mem_cgroup_oom_control_read,
5075                 .write_u64 = mem_cgroup_oom_control_write,
5076                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_OOM_TYPE, OOM_CONTROL),
5077         },
5078         {
5079                 .name = "pressure_level",
5080         },
5081 #ifdef CONFIG_NUMA
5082         {
5083                 .name = "numa_stat",
5084                 .seq_show = memcg_numa_stat_show,
5085         },
5086 #endif
5087         {
5088                 .name = "kmem.limit_in_bytes",
5089                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_LIMIT),
5090                 .write = mem_cgroup_write,
5091                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5092         },
5093         {
5094                 .name = "kmem.usage_in_bytes",
5095                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_USAGE),
5096                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5097         },
5098         {
5099                 .name = "kmem.failcnt",
5100                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_FAILCNT),
5101                 .write = mem_cgroup_reset,
5102                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5103         },
5104         {
5105                 .name = "kmem.max_usage_in_bytes",
5106                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_MAX_USAGE),
5107                 .write = mem_cgroup_reset,
5108                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5109         },
5110 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) && \
5111         (defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG))
5112         {
5113                 .name = "kmem.slabinfo",
5114                 .seq_show = memcg_slab_show,
5115         },
5116 #endif
5117         {
5118                 .name = "kmem.tcp.limit_in_bytes",
5119                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_LIMIT),
5120                 .write = mem_cgroup_write,
5121                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5122         },
5123         {
5124                 .name = "kmem.tcp.usage_in_bytes",
5125                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_USAGE),
5126                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5127         },
5128         {
5129                 .name = "kmem.tcp.failcnt",
5130                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_FAILCNT),
5131                 .write = mem_cgroup_reset,
5132                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5133         },
5134         {
5135                 .name = "kmem.tcp.max_usage_in_bytes",
5136                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_MAX_USAGE),
5137                 .write = mem_cgroup_reset,
5138                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5139         },
5140         { },    /* terminate */
5141 };
5142
5143 /*
5144  * Private memory cgroup IDR
5145  *
5146  * Swap-out records and page cache shadow entries need to store memcg
5147  * references in constrained space, so we maintain an ID space that is
5148  * limited to 16 bit (MEM_CGROUP_ID_MAX), limiting the total number of
5149  * memory-controlled cgroups to 64k.
5150  *
5151  * However, there usually are many references to the offline CSS after
5152  * the cgroup has been destroyed, such as page cache or reclaimable
5153  * slab objects, that don't need to hang on to the ID. We want to keep
5154  * those dead CSS from occupying IDs, or we might quickly exhaust the
5155  * relatively small ID space and prevent the creation of new cgroups
5156  * even when there are much fewer than 64k cgroups - possibly none.
5157  *
5158  * Maintain a private 16-bit ID space for memcg, and allow the ID to
5159  * be freed and recycled when it's no longer needed, which is usually
5160  * when the CSS is offlined.
5161  *
5162  * The only exception to that are records of swapped out tmpfs/shmem
5163  * pages that need to be attributed to live ancestors on swapin. But
5164  * those references are manageable from userspace.
5165  */
5166
5167 static DEFINE_IDR(mem_cgroup_idr);
5168
5169 static void mem_cgroup_id_remove(struct mem_cgroup *memcg)
5170 {
5171         if (memcg->id.id > 0) {
5172                 idr_remove(&mem_cgroup_idr, memcg->id.id);
5173                 memcg->id.id = 0;
5174         }
5175 }
5176
5177 static void __maybe_unused mem_cgroup_id_get_many(struct mem_cgroup *memcg,
5178                                                   unsigned int n)
5179 {
5180         refcount_add(n, &memcg->id.ref);
5181 }
5182
5183 static void mem_cgroup_id_put_many(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int n)
5184 {
5185         if (refcount_sub_and_test(n, &memcg->id.ref)) {
5186                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5187
5188                 /* Memcg ID pins CSS */
5189                 css_put(&memcg->css);
5190         }
5191 }
5192
5193 static inline void mem_cgroup_id_put(struct mem_cgroup *memcg)
5194 {
5195         mem_cgroup_id_put_many(memcg, 1);
5196 }
5197
5198 /**
5199  * mem_cgroup_from_id - look up a memcg from a memcg id
5200  * @id: the memcg id to look up
5201  *
5202  * Caller must hold rcu_read_lock().
5203  */
5204 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_id(unsigned short id)
5205 {
5206         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
5207         return idr_find(&mem_cgroup_idr, id);
5208 }
5209
5210 static int alloc_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5211 {
5212         struct mem_cgroup_per_node *pn;
5213         int tmp = node;
5214         /*
5215          * This routine is called against possible nodes.
5216          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
5217          *
5218          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
5219          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
5220          *       function.
5221          */
5222         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
5223                 tmp = -1;
5224         pn = kzalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
5225         if (!pn)
5226                 return 1;
5227
5228         pn->lruvec_stat_local = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5229                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5230         if (!pn->lruvec_stat_local) {
5231                 kfree(pn);
5232                 return 1;
5233         }
5234
5235         pn->lruvec_stat_cpu = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5236                                                GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5237         if (!pn->lruvec_stat_cpu) {
5238                 free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5239                 kfree(pn);
5240                 return 1;
5241         }
5242
5243         lruvec_init(&pn->lruvec);
5244         pn->usage_in_excess = 0;
5245         pn->on_tree = false;
5246         pn->memcg = memcg;
5247
5248         memcg->nodeinfo[node] = pn;
5249         return 0;
5250 }
5251
5252 static void free_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5253 {
5254         struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
5255
5256         if (!pn)
5257                 return;
5258
5259         free_percpu(pn->lruvec_stat_cpu);
5260         free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5261         kfree(pn);
5262 }
5263
5264 static void __mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5265 {
5266         int node;
5267
5268         for_each_node(node)
5269                 free_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node);
5270         free_percpu(memcg->vmstats_percpu);
5271         free_percpu(memcg->vmstats_local);
5272         kfree(memcg);
5273 }
5274
5275 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5276 {
5277         memcg_wb_domain_exit(memcg);
5278         /*
5279          * Flush percpu vmstats and vmevents to guarantee the value correctness
5280          * on parent's and all ancestor levels.
5281          */
5282         memcg_flush_percpu_vmstats(memcg);
5283         memcg_flush_percpu_vmevents(memcg);
5284         __mem_cgroup_free(memcg);
5285 }
5286
5287 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
5288 {
5289         struct mem_cgroup *memcg;
5290         unsigned int size;
5291         int node;
5292         int __maybe_unused i;
5293         long error = -ENOMEM;
5294
5295         size = sizeof(struct mem_cgroup);
5296         size += nr_node_ids * sizeof(struct mem_cgroup_per_node *);
5297
5298         memcg = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
5299         if (!memcg)
5300                 return ERR_PTR(error);
5301
5302         memcg->id.id = idr_alloc(&mem_cgroup_idr, NULL,
5303                                  1, MEM_CGROUP_ID_MAX,
5304                                  GFP_KERNEL);
5305         if (memcg->id.id < 0) {
5306                 error = memcg->id.id;
5307                 goto fail;
5308         }
5309
5310         memcg->vmstats_local = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5311                                                 GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5312         if (!memcg->vmstats_local)
5313                 goto fail;
5314
5315         memcg->vmstats_percpu = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5316                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5317         if (!memcg->vmstats_percpu)
5318                 goto fail;
5319
5320         for_each_node(node)
5321                 if (alloc_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node))
5322                         goto fail;
5323
5324         if (memcg_wb_domain_init(memcg, GFP_KERNEL))
5325                 goto fail;
5326
5327         INIT_WORK(&memcg->high_work, high_work_func);
5328         INIT_LIST_HEAD(&memcg->oom_notify);
5329         mutex_init(&memcg->thresholds_lock);
5330         spin_lock_init(&memcg->move_lock);
5331         vmpressure_init(&memcg->vmpressure);
5332         INIT_LIST_HEAD(&memcg->event_list);
5333         spin_lock_init(&memcg->event_list_lock);
5334         memcg->socket_pressure = jiffies;
5335 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5336         memcg->kmemcg_id = -1;
5337         INIT_LIST_HEAD(&memcg->objcg_list);
5338 #endif
5339 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5340         INIT_LIST_HEAD(&memcg->cgwb_list);
5341         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5342                 memcg->cgwb_frn[i].done =
5343                         __WB_COMPLETION_INIT(&memcg_cgwb_frn_waitq);
5344 #endif
5345 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5346         spin_lock_init(&memcg->deferred_split_queue.split_queue_lock);
5347         INIT_LIST_HEAD(&memcg->deferred_split_queue.split_queue);
5348         memcg->deferred_split_queue.split_queue_len = 0;
5349 #endif
5350         idr_replace(&mem_cgroup_idr, memcg, memcg->id.id);
5351         return memcg;
5352 fail:
5353         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5354         __mem_cgroup_free(memcg);
5355         return ERR_PTR(error);
5356 }
5357
5358 static struct cgroup_subsys_state * __ref
5359 mem_cgroup_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
5360 {
5361         struct mem_cgroup *parent = mem_cgroup_from_css(parent_css);
5362         struct mem_cgroup *memcg, *old_memcg;
5363         long error = -ENOMEM;
5364
5365         old_memcg = set_active_memcg(parent);
5366         memcg = mem_cgroup_alloc();
5367         set_active_memcg(old_memcg);
5368         if (IS_ERR(memcg))
5369                 return ERR_CAST(memcg);
5370
5371         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5372         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5373         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5374         if (parent) {
5375                 memcg->swappiness = mem_cgroup_swappiness(parent);
5376                 memcg->oom_kill_disable = parent->oom_kill_disable;
5377
5378                 page_counter_init(&memcg->memory, &parent->memory);
5379                 page_counter_init(&memcg->swap, &parent->swap);
5380                 page_counter_init(&memcg->kmem, &parent->kmem);
5381                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &parent->tcpmem);
5382         } else {
5383                 page_counter_init(&memcg->memory, NULL);
5384                 page_counter_init(&memcg->swap, NULL);
5385                 page_counter_init(&memcg->kmem, NULL);
5386                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, NULL);
5387
5388                 root_mem_cgroup = memcg;
5389                 return &memcg->css;
5390         }
5391
5392         /* The following stuff does not apply to the root */
5393         error = memcg_online_kmem(memcg);
5394         if (error)
5395                 goto fail;
5396
5397         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5398                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
5399
5400         return &memcg->css;
5401 fail:
5402         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5403         mem_cgroup_free(memcg);
5404         return ERR_PTR(error);
5405 }
5406
5407 static int mem_cgroup_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
5408 {
5409         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5410
5411         /*
5412          * A memcg must be visible for memcg_expand_shrinker_maps()
5413          * by the time the maps are allocated. So, we allocate maps
5414          * here, when for_each_mem_cgroup() can't skip it.
5415          */
5416         if (memcg_alloc_shrinker_maps(memcg)) {
5417                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5418                 return -ENOMEM;
5419         }
5420
5421         /* Online state pins memcg ID, memcg ID pins CSS */
5422         refcount_set(&memcg->id.ref, 1);
5423         css_get(css);
5424         return 0;
5425 }
5426
5427 static void mem_cgroup_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
5428 {
5429         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5430         struct mem_cgroup_event *event, *tmp;
5431
5432         /*
5433          * Unregister events and notify userspace.
5434          * Notify userspace about cgroup removing only after rmdir of cgroup
5435          * directory to avoid race between userspace and kernelspace.
5436          */
5437         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
5438         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &memcg->event_list, list) {
5439                 list_del_init(&event->list);
5440                 schedule_work(&event->remove);
5441         }
5442         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
5443
5444         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5445         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5446
5447         memcg_offline_kmem(memcg);
5448         wb_memcg_offline(memcg);
5449
5450         drain_all_stock(memcg);
5451
5452         mem_cgroup_id_put(memcg);
5453 }
5454
5455 static void mem_cgroup_css_released(struct cgroup_subsys_state *css)
5456 {
5457         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5458
5459         invalidate_reclaim_iterators(memcg);
5460 }
5461
5462 static void mem_cgroup_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
5463 {
5464         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5465         int __maybe_unused i;
5466
5467 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5468         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5469                 wb_wait_for_completion(&memcg->cgwb_frn[i].done);
5470 #endif
5471         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5472                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5473
5474         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && memcg->tcpmem_active)
5475                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5476
5477         vmpressure_cleanup(&memcg->vmpressure);
5478         cancel_work_sync(&memcg->high_work);
5479         mem_cgroup_remove_from_trees(memcg);
5480         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
5481         memcg_free_kmem(memcg);
5482         mem_cgroup_free(memcg);
5483 }
5484
5485 /**
5486  * mem_cgroup_css_reset - reset the states of a mem_cgroup
5487  * @css: the target css
5488  *
5489  * Reset the states of the mem_cgroup associated with @css.  This is
5490  * invoked when the userland requests disabling on the default hierarchy
5491  * but the memcg is pinned through dependency.  The memcg should stop
5492  * applying policies and should revert to the vanilla state as it may be
5493  * made visible again.
5494  *
5495  * The current implementation only resets the essential configurations.
5496  * This needs to be expanded to cover all the visible parts.
5497  */
5498 static void mem_cgroup_css_reset(struct cgroup_subsys_state *css)
5499 {
5500         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5501
5502         page_counter_set_max(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5503         page_counter_set_max(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5504         page_counter_set_max(&memcg->kmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5505         page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5506         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5507         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5508         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5509         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5510         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5511         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
5512 }
5513
5514 #ifdef CONFIG_MMU
5515 /* Handlers for move charge at task migration. */
5516 static int mem_cgroup_do_precharge(unsigned long count)
5517 {
5518         int ret;
5519
5520         /* Try a single bulk charge without reclaim first, kswapd may wake */
5521         ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, count);
5522         if (!ret) {
5523                 mc.precharge += count;
5524                 return ret;
5525         }
5526
5527         /* Try charges one by one with reclaim, but do not retry */
5528         while (count--) {
5529                 ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY, 1);
5530                 if (ret)
5531                         return ret;
5532                 mc.precharge++;
5533                 cond_resched();
5534         }
5535         return 0;
5536 }
5537
5538 union mc_target {
5539         struct page     *page;
5540         swp_entry_t     ent;
5541 };
5542
5543 enum mc_target_type {
5544         MC_TARGET_NONE = 0,
5545         MC_TARGET_PAGE,
5546         MC_TARGET_SWAP,
5547         MC_TARGET_DEVICE,
5548 };
5549
5550 static struct page *mc_handle_present_pte(struct vm_area_struct *vma,
5551                                                 unsigned long addr, pte_t ptent)
5552 {
5553         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
5554
5555         if (!page || !page_mapped(page))
5556                 return NULL;
5557         if (PageAnon(page)) {
5558                 if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5559                         return NULL;
5560         } else {
5561                 if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5562                         return NULL;
5563         }
5564         if (!get_page_unless_zero(page))
5565                 return NULL;
5566
5567         return page;
5568 }
5569
5570 #if defined(CONFIG_SWAP) || defined(CONFIG_DEVICE_PRIVATE)
5571 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5572                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5573 {
5574         struct page *page = NULL;
5575         swp_entry_t ent = pte_to_swp_entry(ptent);
5576
5577         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5578                 return NULL;
5579
5580         /*
5581          * Handle MEMORY_DEVICE_PRIVATE which are ZONE_DEVICE page belonging to
5582          * a device and because they are not accessible by CPU they are store
5583          * as special swap entry in the CPU page table.
5584          */
5585         if (is_device_private_entry(ent)) {
5586                 page = device_private_entry_to_page(ent);
5587                 /*
5588                  * MEMORY_DEVICE_PRIVATE means ZONE_DEVICE page and which have
5589                  * a refcount of 1 when free (unlike normal page)
5590                  */
5591                 if (!page_ref_add_unless(page, 1, 1))
5592                         return NULL;
5593                 return page;
5594         }
5595
5596         if (non_swap_entry(ent))
5597                 return NULL;
5598
5599         /*
5600          * Because lookup_swap_cache() updates some statistics counter,
5601          * we call find_get_page() with swapper_space directly.
5602          */
5603         page = find_get_page(swap_address_space(ent), swp_offset(ent));
5604         entry->val = ent.val;
5605
5606         return page;
5607 }
5608 #else
5609 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5610                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5611 {
5612         return NULL;
5613 }
5614 #endif
5615
5616 static struct page *mc_handle_file_pte(struct vm_area_struct *vma,
5617                         unsigned long addr, pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5618 {
5619         if (!vma->vm_file) /* anonymous vma */
5620                 return NULL;
5621         if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5622                 return NULL;
5623
5624         /* page is moved even if it's not RSS of this task(page-faulted). */
5625         /* shmem/tmpfs may report page out on swap: account for that too. */
5626         return find_get_incore_page(vma->vm_file->f_mapping,
5627                         linear_page_index(vma, addr));
5628 }
5629
5630 /**
5631  * mem_cgroup_move_account - move account of the page
5632  * @page: the page
5633  * @compound: charge the page as compound or small page
5634  * @from: mem_cgroup which the page is moved from.
5635  * @to: mem_cgroup which the page is moved to. @from != @to.
5636  *
5637  * The caller must make sure the page is not on LRU (isolate_page() is useful.)
5638  *
5639  * This function doesn't do "charge" to new cgroup and doesn't do "uncharge"
5640  * from old cgroup.
5641  */
5642 static int mem_cgroup_move_account(struct page *page,
5643                                    bool compound,
5644                                    struct mem_cgroup *from,
5645                                    struct mem_cgroup *to)
5646 {
5647         struct lruvec *from_vec, *to_vec;
5648         struct pglist_data *pgdat;
5649         unsigned int nr_pages = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
5650         int ret;
5651
5652         VM_BUG_ON(from == to);
5653         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
5654         VM_BUG_ON(compound && !PageTransHuge(page));
5655
5656         /*
5657          * Prevent mem_cgroup_migrate() from looking at
5658          * page's memory cgroup of its source page while we change it.
5659          */
5660         ret = -EBUSY;
5661         if (!trylock_page(page))
5662                 goto out;
5663
5664         ret = -EINVAL;
5665         if (page_memcg(page) != from)
5666                 goto out_unlock;
5667
5668         pgdat = page_pgdat(page);
5669         from_vec = mem_cgroup_lruvec(from, pgdat);
5670         to_vec = mem_cgroup_lruvec(to, pgdat);
5671
5672         lock_page_memcg(page);
5673
5674         if (PageAnon(page)) {
5675                 if (page_mapped(page)) {
5676                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_MAPPED, -nr_pages);
5677                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_MAPPED, nr_pages);
5678                         if (PageTransHuge(page)) {
5679                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_THPS,
5680                                                    -nr_pages);
5681                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_THPS,
5682                                                    nr_pages);
5683                         }
5684
5685                 }
5686         } else {
5687                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_PAGES, -nr_pages);
5688                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_PAGES, nr_pages);
5689
5690                 if (PageSwapBacked(page)) {
5691                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_SHMEM, -nr_pages);
5692                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_SHMEM, nr_pages);
5693                 }
5694
5695                 if (page_mapped(page)) {
5696                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_MAPPED, -nr_pages);
5697                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_MAPPED, nr_pages);
5698                 }
5699
5700                 if (PageDirty(page)) {
5701                         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
5702
5703                         if (mapping_can_writeback(mapping)) {
5704                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_DIRTY,
5705                                                    -nr_pages);
5706                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_DIRTY,
5707                                                    nr_pages);
5708                         }
5709                 }
5710         }
5711
5712         if (PageWriteback(page)) {
5713                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_WRITEBACK, -nr_pages);
5714                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_WRITEBACK, nr_pages);
5715         }
5716
5717         /*
5718          * All state has been migrated, let's switch to the new memcg.
5719          *
5720          * It is safe to change page's memcg here because the page
5721          * is referenced, charged, isolated, and locked: we can't race
5722          * with (un)charging, migration, LRU putback, or anything else
5723          * that would rely on a stable page's memory cgroup.
5724          *
5725          * Note that lock_page_memcg is a memcg lock, not a page lock,
5726          * to save space. As soon as we switch page's memory cgroup to a
5727          * new memcg that isn't locked, the above state can change
5728          * concurrently again. Make sure we're truly done with it.
5729          */
5730         smp_mb();
5731
5732         css_get(&to->css);
5733         css_put(&from->css);
5734
5735         page->memcg_data = (unsigned long)to;
5736
5737         __unlock_page_memcg(from);
5738
5739         ret = 0;
5740
5741         local_irq_disable();
5742         mem_cgroup_charge_statistics(to, page, nr_pages);
5743         memcg_check_events(to, page);
5744         mem_cgroup_charge_statistics(from, page, -nr_pages);
5745         memcg_check_events(from, page);
5746         local_irq_enable();
5747 out_unlock:
5748         unlock_page(page);
5749 out:
5750         return ret;
5751 }
5752
5753 /**
5754  * get_mctgt_type - get target type of moving charge
5755  * @vma: the vma the pte to be checked belongs
5756  * @addr: the address corresponding to the pte to be checked
5757  * @ptent: the pte to be checked
5758  * @target: the pointer the target page or swap ent will be stored(can be NULL)
5759  *
5760  * Returns
5761  *   0(MC_TARGET_NONE): if the pte is not a target for move charge.
5762  *   1(MC_TARGET_PAGE): if the page corresponding to this pte is a target for
5763  *     move charge. if @target is not NULL, the page is stored in target->page
5764  *     with extra refcnt got(Callers should handle it).
5765  *   2(MC_TARGET_SWAP): if the swap entry corresponding to this pte is a
5766  *     target for charge migration. if @target is not NULL, the entry is stored
5767  *     in target->ent.
5768  *   3(MC_TARGET_DEVICE): like MC_TARGET_PAGE  but page is MEMORY_DEVICE_PRIVATE
5769  *     (so ZONE_DEVICE page and thus not on the lru).
5770  *     For now we such page is charge like a regular page would be as for all
5771  *     intent and purposes it is just special memory taking the place of a
5772  *     regular page.
5773  *
5774  *     See Documentations/vm/hmm.txt and include/linux/hmm.h
5775  *
5776  * Called with pte lock held.
5777  */
5778
5779 static enum mc_target_type get_mctgt_type(struct vm_area_struct *vma,
5780                 unsigned long addr, pte_t ptent, union mc_target *target)
5781 {
5782         struct page *page = NULL;
5783         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5784         swp_entry_t ent = { .val = 0 };
5785
5786         if (pte_present(ptent))
5787                 page = mc_handle_present_pte(vma, addr, ptent);
5788         else if (is_swap_pte(ptent))
5789                 page = mc_handle_swap_pte(vma, ptent, &ent);
5790         else if (pte_none(ptent))
5791                 page = mc_handle_file_pte(vma, addr, ptent, &ent);
5792
5793         if (!page && !ent.val)
5794                 return ret;
5795         if (page) {
5796                 /*
5797                  * Do only loose check w/o serialization.
5798                  * mem_cgroup_move_account() checks the page is valid or
5799                  * not under LRU exclusion.
5800                  */
5801                 if (page_memcg(page) == mc.from) {
5802                         ret = MC_TARGET_PAGE;
5803                         if (is_device_private_page(page))
5804                                 ret = MC_TARGET_DEVICE;
5805                         if (target)
5806                                 target->page = page;
5807                 }
5808                 if (!ret || !target)
5809                         put_page(page);
5810         }
5811         /*
5812          * There is a swap entry and a page doesn't exist or isn't charged.
5813          * But we cannot move a tail-page in a THP.
5814          */
5815         if (ent.val && !ret && (!page || !PageTransCompound(page)) &&
5816             mem_cgroup_id(mc.from) == lookup_swap_cgroup_id(ent)) {
5817                 ret = MC_TARGET_SWAP;
5818                 if (target)
5819                         target->ent = ent;
5820         }
5821         return ret;
5822 }
5823
5824 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5825 /*
5826  * We don't consider PMD mapped swapping or file mapped pages because THP does
5827  * not support them for now.
5828  * Caller should make sure that pmd_trans_huge(pmd) is true.
5829  */
5830 static enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5831                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5832 {
5833         struct page *page = NULL;
5834         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5835
5836         if (unlikely(is_swap_pmd(pmd))) {
5837                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5838                                   !is_pmd_migration_entry(pmd));
5839                 return ret;
5840         }
5841         page = pmd_page(pmd);
5842         VM_BUG_ON_PAGE(!page || !PageHead(page), page);
5843         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5844                 return ret;
5845         if (page_memcg(page) == mc.from) {
5846                 ret = MC_TARGET_PAGE;
5847                 if (target) {
5848                         get_page(page);
5849                         target->page = page;
5850                 }
5851         }
5852         return ret;
5853 }
5854 #else
5855 static inline enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5856                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5857 {
5858         return MC_TARGET_NONE;
5859 }
5860 #endif
5861
5862 static int mem_cgroup_count_precharge_pte_range(pmd_t *pmd,
5863                                         unsigned long addr, unsigned long end,
5864                                         struct mm_walk *walk)
5865 {
5866         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5867         pte_t *pte;
5868         spinlock_t *ptl;
5869
5870         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
5871         if (ptl) {
5872                 /*
5873                  * Note their can not be MC_TARGET_DEVICE for now as we do not
5874                  * support transparent huge page with MEMORY_DEVICE_PRIVATE but
5875                  * this might change.
5876                  */
5877                 if (get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, NULL) == MC_TARGET_PAGE)
5878                         mc.precharge += HPAGE_PMD_NR;
5879                 spin_unlock(ptl);
5880                 return 0;
5881         }
5882
5883         if (pmd_trans_unstable(pmd))
5884                 return 0;
5885         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
5886         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE)
5887                 if (get_mctgt_type(vma, addr, *pte, NULL))
5888                         mc.precharge++; /* increment precharge temporarily */
5889         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
5890         cond_resched();
5891
5892         return 0;
5893 }
5894
5895 static const struct mm_walk_ops precharge_walk_ops = {
5896         .pmd_entry      = mem_cgroup_count_precharge_pte_range,
5897 };
5898
5899 static unsigned long mem_cgroup_count_precharge(struct mm_struct *mm)
5900 {
5901         unsigned long precharge;
5902
5903         mmap_read_lock(mm);
5904         walk_page_range(mm, 0, mm->highest_vm_end, &precharge_walk_ops, NULL);
5905         mmap_read_unlock(mm);
5906
5907         precharge = mc.precharge;
5908         mc.precharge = 0;
5909
5910         return precharge;
5911 }
5912
5913 static int mem_cgroup_precharge_mc(struct mm_struct *mm)
5914 {
5915         unsigned long precharge = mem_cgroup_count_precharge(mm);
5916
5917         VM_BUG_ON(mc.moving_task);
5918         mc.moving_task = current;
5919         return mem_cgroup_do_precharge(precharge);
5920 }
5921
5922 /* cancels all extra charges on mc.from and mc.to, and wakes up all waiters. */
5923 static void __mem_cgroup_clear_mc(void)
5924 {
5925         struct mem_cgroup *from = mc.from;
5926         struct mem_cgroup *to = mc.to;
5927
5928         /* we must uncharge all the leftover precharges from mc.to */
5929         if (mc.precharge) {
5930                 cancel_charge(mc.to, mc.precharge);
5931                 mc.precharge = 0;
5932         }
5933         /*
5934          * we didn't uncharge from mc.from at mem_cgroup_move_account(), so
5935          * we must uncharge here.
5936          */
5937         if (mc.moved_charge) {
5938                 cancel_charge(mc.from, mc.moved_charge);
5939                 mc.moved_charge = 0;
5940         }
5941         /* we must fixup refcnts and charges */
5942         if (mc.moved_swap) {
5943                 /* uncharge swap account from the old cgroup */
5944                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.from))
5945                         page_counter_uncharge(&mc.from->memsw, mc.moved_swap);
5946
5947                 mem_cgroup_id_put_many(mc.from, mc.moved_swap);
5948
5949                 /*
5950                  * we charged both to->memory and to->memsw, so we
5951                  * should uncharge to->memory.
5952                  */
5953                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.to))
5954                         page_counter_uncharge(&mc.to->memory, mc.moved_swap);
5955
5956                 mc.moved_swap = 0;
5957         }
5958         memcg_oom_recover(from);
5959         memcg_oom_recover(to);
5960         wake_up_all(&mc.waitq);
5961 }
5962
5963 static void mem_cgroup_clear_mc(void)
5964 {
5965         struct mm_struct *mm = mc.mm;
5966
5967         /*
5968          * we must clear moving_task before waking up waiters at the end of
5969          * task migration.
5970          */
5971         mc.moving_task = NULL;
5972         __mem_cgroup_clear_mc();
5973         spin_lock(&mc.lock);
5974         mc.from = NULL;
5975         mc.to = NULL;
5976         mc.mm = NULL;
5977         spin_unlock(&mc.lock);
5978
5979         mmput(mm);
5980 }
5981
5982 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
5983 {
5984         struct cgroup_subsys_state *css;
5985         struct mem_cgroup *memcg = NULL; /* unneeded init to make gcc happy */
5986         struct mem_cgroup *from;
5987         struct task_struct *leader, *p;
5988         struct mm_struct *mm;
5989         unsigned long move_flags;
5990         int ret = 0;
5991
5992         /* charge immigration isn't supported on the default hierarchy */
5993         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
5994                 return 0;
5995
5996         /*
5997          * Multi-process migrations only happen on the default hierarchy
5998          * where charge immigration is not used.  Perform charge
5999          * immigration if @tset contains a leader and whine if there are
6000          * multiple.
6001          */
6002         p = NULL;
6003         cgroup_taskset_for_each_leader(leader, css, tset) {
6004                 WARN_ON_ONCE(p);
6005                 p = leader;
6006                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
6007         }
6008         if (!p)
6009                 return 0;
6010
6011         /*
6012          * We are now commited to this value whatever it is. Changes in this
6013          * tunable will only affect upcoming migrations, not the current one.
6014          * So we need to save it, and keep it going.
6015          */
6016         move_flags = READ_ONCE(memcg->move_charge_at_immigrate);
6017         if (!move_flags)
6018                 return 0;
6019
6020         from = mem_cgroup_from_task(p);
6021
6022         VM_BUG_ON(from == memcg);
6023
6024         mm = get_task_mm(p);
6025         if (!mm)
6026                 return 0;
6027         /* We move charges only when we move a owner of the mm */
6028         if (mm->owner == p) {
6029                 VM_BUG_ON(mc.from);
6030                 VM_BUG_ON(mc.to);
6031                 VM_BUG_ON(mc.precharge);
6032                 VM_BUG_ON(mc.moved_charge);
6033                 VM_BUG_ON(mc.moved_swap);
6034
6035                 spin_lock(&mc.lock);
6036                 mc.mm = mm;
6037                 mc.from = from;
6038                 mc.to = memcg;
6039                 mc.flags = move_flags;
6040                 spin_unlock(&mc.lock);
6041                 /* We set mc.moving_task later */
6042
6043                 ret = mem_cgroup_precharge_mc(mm);
6044                 if (ret)
6045                         mem_cgroup_clear_mc();
6046         } else {
6047                 mmput(mm);
6048         }
6049         return ret;
6050 }
6051
6052 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6053 {
6054         if (mc.to)
6055                 mem_cgroup_clear_mc();
6056 }
6057
6058 static int mem_cgroup_move_charge_pte_range(pmd_t *pmd,
6059                                 unsigned long addr, unsigned long end,
6060                                 struct mm_walk *walk)
6061 {
6062         int ret = 0;
6063         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
6064         pte_t *pte;
6065         spinlock_t *ptl;
6066         enum mc_target_type target_type;
6067         union mc_target target;
6068         struct page *page;
6069
6070         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
6071         if (ptl) {
6072                 if (mc.precharge < HPAGE_PMD_NR) {
6073                         spin_unlock(ptl);
6074                         return 0;
6075                 }
6076                 target_type = get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, &target);
6077                 if (target_type == MC_TARGET_PAGE) {
6078                         page = target.page;
6079                         if (!isolate_lru_page(page)) {
6080                                 if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6081                                                              mc.from, mc.to)) {
6082                                         mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6083                                         mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6084                                 }
6085                                 putback_lru_page(page);
6086                         }
6087                         put_page(page);
6088                 } else if (target_type == MC_TARGET_DEVICE) {
6089                         page = target.page;
6090                         if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6091                                                      mc.from, mc.to)) {
6092                                 mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6093                                 mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6094                         }
6095                         put_page(page);
6096                 }
6097                 spin_unlock(ptl);
6098                 return 0;
6099         }
6100
6101         if (pmd_trans_unstable(pmd))
6102                 return 0;
6103 retry:
6104         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
6105         for (; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
6106                 pte_t ptent = *(pte++);
6107                 bool device = false;
6108                 swp_entry_t ent;
6109
6110                 if (!mc.precharge)
6111                         break;
6112
6113                 switch (get_mctgt_type(vma, addr, ptent, &target)) {
6114                 case MC_TARGET_DEVICE:
6115                         device = true;
6116                         fallthrough;
6117                 case MC_TARGET_PAGE:
6118                         page = target.page;
6119                         /*
6120                          * We can have a part of the split pmd here. Moving it
6121                          * can be done but it would be too convoluted so simply
6122                          * ignore such a partial THP and keep it in original
6123                          * memcg. There should be somebody mapping the head.
6124                          */
6125                         if (PageTransCompound(page))
6126                                 goto put;
6127                         if (!device && isolate_lru_page(page))
6128                                 goto put;
6129                         if (!mem_cgroup_move_account(page, false,
6130                                                 mc.from, mc.to)) {
6131                                 mc.precharge--;
6132                                 /* we uncharge from mc.from later. */
6133                                 mc.moved_charge++;
6134                         }
6135                         if (!device)
6136                                 putback_lru_page(page);
6137 put:                    /* get_mctgt_type() gets the page */
6138                         put_page(page);
6139                         break;
6140                 case MC_TARGET_SWAP:
6141                         ent = target.ent;
6142                         if (!mem_cgroup_move_swap_account(ent, mc.from, mc.to)) {
6143                                 mc.precharge--;
6144                                 mem_cgroup_id_get_many(mc.to, 1);
6145                                 /* we fixup other refcnts and charges later. */
6146                                 mc.moved_swap++;
6147                         }
6148                         break;
6149                 default:
6150                         break;
6151                 }
6152         }
6153         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
6154         cond_resched();
6155
6156         if (addr != end) {
6157                 /*
6158                  * We have consumed all precharges we got in can_attach().
6159                  * We try charge one by one, but don't do any additional
6160                  * charges to mc.to if we have failed in charge once in attach()
6161                  * phase.
6162                  */
6163                 ret = mem_cgroup_do_precharge(1);
6164                 if (!ret)
6165                         goto retry;
6166         }
6167
6168         return ret;
6169 }
6170
6171 static const struct mm_walk_ops charge_walk_ops = {
6172         .pmd_entry      = mem_cgroup_move_charge_pte_range,
6173 };
6174
6175 static void mem_cgroup_move_charge(void)
6176 {
6177         lru_add_drain_all();
6178         /*
6179          * Signal lock_page_memcg() to take the memcg's move_lock
6180          * while we're moving its pages to another memcg. Then wait
6181          * for already started RCU-only updates to finish.
6182          */
6183         atomic_inc(&mc.from->moving_account);
6184         synchronize_rcu();
6185 retry:
6186         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mc.mm))) {
6187                 /*
6188                  * Someone who are holding the mmap_lock might be waiting in
6189                  * waitq. So we cancel all extra charges, wake up all waiters,
6190                  * and retry. Because we cancel precharges, we might not be able
6191                  * to move enough charges, but moving charge is a best-effort
6192                  * feature anyway, so it wouldn't be a big problem.
6193                  */
6194                 __mem_cgroup_clear_mc();
6195                 cond_resched();
6196                 goto retry;
6197         }
6198         /*
6199          * When we have consumed all precharges and failed in doing
6200          * additional charge, the page walk just aborts.
6201          */
6202         walk_page_range(mc.mm, 0, mc.mm->highest_vm_end, &charge_walk_ops,
6203                         NULL);
6204
6205         mmap_read_unlock(mc.mm);
6206         atomic_dec(&mc.from->moving_account);
6207 }
6208
6209 static void mem_cgroup_move_task(void)
6210 {
6211         if (mc.to) {
6212                 mem_cgroup_move_charge();
6213                 mem_cgroup_clear_mc();
6214         }
6215 }
6216 #else   /* !CONFIG_MMU */
6217 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6218 {
6219         return 0;
6220 }
6221 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6222 {
6223 }
6224 static void mem_cgroup_move_task(void)
6225 {
6226 }
6227 #endif
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         .dfl_cftypes = memory_files,
6567         .legacy_cftypes = mem_cgroup_legacy_files,
6568         .early_init = 0,
6569 };
6570
6571 /*
6572  * This function calculates an individual cgroup's effective
6573  * protection which is derived from its own memory.min/low, its
6574  * parent's and siblings' settings, as well as the actual memory
6575  * distribution in the tree.
6576  *
6577  * The following rules apply to the effective protection values:
6578  *
6579  * 1. At the first level of reclaim, effective protection is equal to
6580  *    the declared protection in memory.min and memory.low.
6581  *
6582  * 2. To enable safe delegation of the protection configuration, at
6583  *    subsequent levels the effective protection is capped to the
6584  *    parent's effective protection.
6585  *
6586  * 3. To make complex and dynamic subtrees easier to configure, the
6587  *    user is allowed to overcommit the declared protection at a given
6588  *    level. If that is the case, the parent's effective protection is
6589  *    distributed to the children in proportion to how much protection
6590  *    they have declared and how much of it they are utilizing.
6591  *
6592  *    This makes distribution proportional, but also work-conserving:
6593  *    if one cgroup claims much more protection than it uses memory,
6594  *    the unused remainder is available to its siblings.
6595  *
6596  * 4. Conversely, when the declared protection is undercommitted at a
6597  *    given level, the distribution of the larger parental protection
6598  *    budget is NOT proportional. A cgroup's protection from a sibling
6599  *    is capped to its own memory.min/low setting.
6600  *
6601  * 5. However, to allow protecting recursive subtrees from each other
6602  *    without having to declare each individual cgroup's fixed share
6603  *    of the ancestor's claim to protection, any unutilized -
6604  *    "floating" - protection from up the tree is distributed in
6605  *    proportion to each cgroup's *usage*. This makes the protection
6606  *    neutral wrt sibling cgroups and lets them compete freely over
6607  *    the shared parental protection budget, but it protects the
6608  *    subtree as a whole from neighboring subtrees.
6609  *
6610  * Note that 4. and 5. are not in conflict: 4. is about protecting
6611  * against immediate siblings whereas 5. is about protecting against
6612  * neighboring subtrees.
6613  */
6614 static unsigned long effective_protection(unsigned long usage,
6615                                           unsigned long parent_usage,
6616                                           unsigned long setting,
6617                                           unsigned long parent_effective,
6618                                           unsigned long siblings_protected)
6619 {
6620         unsigned long protected;
6621         unsigned long ep;
6622
6623         protected = min(usage, setting);
6624         /*
6625          * If all cgroups at this level combined claim and use more
6626          * protection then what the parent affords them, distribute
6627          * shares in proportion to utilization.
6628          *
6629          * We are using actual utilization rather than the statically
6630          * claimed protection in order to be work-conserving: claimed
6631          * but unused protection is available to siblings that would
6632          * otherwise get a smaller chunk than what they claimed.
6633          */
6634         if (siblings_protected > parent_effective)
6635                 return protected * parent_effective / siblings_protected;
6636
6637         /*
6638          * Ok, utilized protection of all children is within what the
6639          * parent affords them, so we know whatever this child claims
6640          * and utilizes is effectively protected.
6641          *
6642          * If there is unprotected usage beyond this value, reclaim
6643          * will apply pressure in proportion to that amount.
6644          *
6645          * If there is unutilized protection, the cgroup will be fully
6646          * shielded from reclaim, but we do return a smaller value for
6647          * protection than what the group could enjoy in theory. This
6648          * is okay. With the overcommit distribution above, effective
6649          * protection is always dependent on how memory is actually
6650          * consumed among the siblings anyway.
6651          */
6652         ep = protected;
6653
6654         /*
6655          * If the children aren't claiming (all of) the protection
6656          * afforded to them by the parent, distribute the remainder in
6657          * proportion to the (unprotected) memory of each cgroup. That
6658          * way, cgroups that aren't explicitly prioritized wrt each
6659          * other compete freely over the allowance, but they are
6660          * collectively protected from neighboring trees.
6661          *
6662          * We're using unprotected memory for the weight so that if
6663          * some cgroups DO claim explicit protection, we don't protect
6664          * the same bytes twice.
6665          *
6666          * Check both usage and parent_usage against the respective
6667          * protected values. One should imply the other, but they
6668          * aren't read atomically - make sure the division is sane.
6669          */
6670         if (!(cgrp_dfl_root.flags & CGRP_ROOT_MEMORY_RECURSIVE_PROT))
6671                 return ep;
6672         if (parent_effective > siblings_protected &&
6673             parent_usage > siblings_protected &&
6674             usage > protected) {
6675                 unsigned long unclaimed;
6676
6677                 unclaimed = parent_effective - siblings_protected;
6678                 unclaimed *= usage - protected;
6679                 unclaimed /= parent_usage - siblings_protected;
6680
6681                 ep += unclaimed;
6682         }
6683
6684         return ep;
6685 }
6686
6687 /**
6688  * mem_cgroup_protected - check if memory consumption is in the normal range
6689  * @root: the top ancestor of the sub-tree being checked
6690  * @memcg: the memory cgroup to check
6691  *
6692  * WARNING: This function is not stateless! It can only be used as part
6693  *          of a top-down tree iteration, not for isolated queries.
6694  */
6695 void mem_cgroup_calculate_protection(struct mem_cgroup *root,
6696                                      struct mem_cgroup *memcg)
6697 {
6698         unsigned long usage, parent_usage;
6699         struct mem_cgroup *parent;
6700
6701         if (mem_cgroup_disabled())
6702                 return;
6703
6704         if (!root)
6705                 root = root_mem_cgroup;
6706
6707         /*
6708          * Effective values of the reclaim targets are ignored so they
6709          * can be stale. Have a look at mem_cgroup_protection for more
6710          * details.
6711          * TODO: calculation should be more robust so that we do not need
6712          * that special casing.
6713          */
6714         if (memcg == root)
6715                 return;
6716
6717         usage = page_counter_read(&memcg->memory);
6718         if (!usage)
6719                 return;
6720
6721         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
6722         /* No parent means a non-hierarchical mode on v1 memcg */
6723         if (!parent)
6724                 return;
6725
6726         if (parent == root) {
6727                 memcg->memory.emin = READ_ONCE(memcg->memory.min);
6728                 memcg->memory.elow = READ_ONCE(memcg->memory.low);
6729                 return;
6730         }
6731
6732         parent_usage = page_counter_read(&parent->memory);
6733
6734         WRITE_ONCE(memcg->memory.emin, effective_protection(usage, parent_usage,
6735                         READ_ONCE(memcg->memory.min),
6736                         READ_ONCE(parent->memory.emin),
6737                         atomic_long_read(&parent->memory.children_min_usage)));
6738
6739         WRITE_ONCE(memcg->memory.elow, effective_protection(usage, parent_usage,
6740                         READ_ONCE(memcg->memory.low),
6741                         READ_ONCE(parent->memory.elow),
6742                         atomic_long_read(&parent->memory.children_low_usage)));
6743 }
6744
6745 /**
6746  * mem_cgroup_charge - charge a newly allocated page to a cgroup
6747  * @page: page to charge
6748  * @mm: mm context of the victim
6749  * @gfp_mask: reclaim mode
6750  *
6751  * Try to charge @page to the memcg that @mm belongs to, reclaiming
6752  * pages according to @gfp_mask if necessary.
6753  *
6754  * Returns 0 on success. Otherwise, an error code is returned.
6755  */
6756 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
6757 {
6758         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
6759         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
6760         int ret = 0;
6761
6762         if (mem_cgroup_disabled())
6763                 goto out;
6764
6765         if (PageSwapCache(page)) {
6766                 swp_entry_t ent = { .val = page_private(page), };
6767                 unsigned short id;
6768
6769                 /*
6770                  * Every swap fault against a single page tries to charge the
6771                  * page, bail as early as possible.  shmem_unuse() encounters
6772                  * already charged pages, too.  page and memcg binding is
6773                  * protected by the page lock, which serializes swap cache
6774                  * removal, which in turn serializes uncharging.
6775                  */
6776                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
6777                 if (page_memcg(compound_head(page)))
6778                         goto out;
6779
6780                 id = lookup_swap_cgroup_id(ent);
6781                 rcu_read_lock();
6782                 memcg = mem_cgroup_from_id(id);
6783                 if (memcg && !css_tryget_online(&memcg->css))
6784                         memcg = NULL;
6785                 rcu_read_unlock();
6786         }
6787
6788         if (!memcg)
6789                 memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
6790
6791         ret = try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages);
6792         if (ret)
6793                 goto out_put;
6794
6795         css_get(&memcg->css);
6796         commit_charge(page, memcg);
6797
6798         local_irq_disable();
6799         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, nr_pages);
6800         memcg_check_events(memcg, page);
6801         local_irq_enable();
6802
6803         if (PageSwapCache(page)) {
6804                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
6805                 /*
6806                  * The swap entry might not get freed for a long time,
6807                  * let's not wait for it.  The page already received a
6808                  * memory+swap charge, drop the swap entry duplicate.
6809                  */
6810                 mem_cgroup_uncharge_swap(entry, nr_pages);
6811         }
6812
6813 out_put:
6814         css_put(&memcg->css);
6815 out:
6816         return ret;
6817 }
6818
6819 struct uncharge_gather {
6820         struct mem_cgroup *memcg;
6821         unsigned long nr_pages;
6822         unsigned long pgpgout;
6823         unsigned long nr_kmem;
6824         struct page *dummy_page;
6825 };
6826
6827 static inline void uncharge_gather_clear(struct uncharge_gather *ug)
6828 {
6829         memset(ug, 0, sizeof(*ug));
6830 }
6831
6832 static void uncharge_batch(const struct uncharge_gather *ug)
6833 {
6834         unsigned long flags;
6835
6836         if (!mem_cgroup_is_root(ug->memcg)) {
6837                 page_counter_uncharge(&ug->memcg->memory, ug->nr_pages);
6838                 if (do_memsw_account())
6839                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->memsw, ug->nr_pages);
6840                 if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && ug->nr_kmem)
6841                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->kmem, ug->nr_kmem);
6842                 memcg_oom_recover(ug->memcg);
6843         }
6844
6845         local_irq_save(flags);
6846         __count_memcg_events(ug->memcg, PGPGOUT, ug->pgpgout);
6847         __this_cpu_add(ug->memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, ug->nr_pages);
6848         memcg_check_events(ug->memcg, ug->dummy_page);
6849         local_irq_restore(flags);
6850
6851         /* drop reference from uncharge_page */
6852         css_put(&ug->memcg->css);
6853 }
6854
6855 static void uncharge_page(struct page *page, struct uncharge_gather *ug)
6856 {
6857         unsigned long nr_pages;
6858
6859         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
6860
6861         if (!page_memcg(page))
6862                 return;
6863
6864         /*
6865          * Nobody should be changing or seriously looking at
6866          * page_memcg(page) at this point, we have fully
6867          * exclusive access to the page.
6868          */
6869
6870         if (ug->memcg != page_memcg(page)) {
6871                 if (ug->memcg) {
6872                         uncharge_batch(ug);
6873                         uncharge_gather_clear(ug);
6874                 }
6875                 ug->memcg = page_memcg(page);
6876
6877                 /* pairs with css_put in uncharge_batch */
6878                 css_get(&ug->memcg->css);
6879         }
6880
6881         nr_pages = compound_nr(page);
6882         ug->nr_pages += nr_pages;
6883
6884         if (PageMemcgKmem(page))
6885                 ug->nr_kmem += nr_pages;
6886         else
6887                 ug->pgpgout++;
6888
6889         ug->dummy_page = page;
6890         page->memcg_data = 0;
6891         css_put(&ug->memcg->css);
6892 }
6893
6894 static void uncharge_list(struct list_head *page_list)
6895 {
6896         struct uncharge_gather ug;
6897         struct list_head *next;
6898
6899         uncharge_gather_clear(&ug);
6900
6901         /*
6902          * Note that the list can be a single page->lru; hence the
6903          * do-while loop instead of a simple list_for_each_entry().
6904          */
6905         next = page_list->next;
6906         do {
6907                 struct page *page;
6908
6909                 page = list_entry(next, struct page, lru);
6910                 next = page->lru.next;
6911
6912                 uncharge_page(page, &ug);
6913         } while (next != page_list);
6914
6915         if (ug.memcg)
6916                 uncharge_batch(&ug);
6917 }
6918
6919 /**
6920  * mem_cgroup_uncharge - uncharge a page
6921  * @page: page to uncharge
6922  *
6923  * Uncharge a page previously charged with mem_cgroup_charge().
6924  */
6925 void mem_cgroup_uncharge(struct page *page)
6926 {
6927         struct uncharge_gather ug;
6928
6929         if (mem_cgroup_disabled())
6930                 return;
6931
6932         /* Don't touch page->lru of any random page, pre-check: */
6933         if (!page_memcg(page))
6934                 return;
6935
6936         uncharge_gather_clear(&ug);
6937         uncharge_page(page, &ug);
6938         uncharge_batch(&ug);
6939 }
6940
6941 /**
6942  * mem_cgroup_uncharge_list - uncharge a list of page
6943  * @page_list: list of pages to uncharge
6944  *
6945  * Uncharge a list of pages previously charged with
6946  * mem_cgroup_charge().
6947  */
6948 void mem_cgroup_uncharge_list(struct list_head *page_list)
6949 {
6950         if (mem_cgroup_disabled())
6951                 return;
6952
6953         if (!list_empty(page_list))
6954                 uncharge_list(page_list);
6955 }
6956
6957 /**
6958  * mem_cgroup_migrate - charge a page's replacement
6959  * @oldpage: currently circulating page
6960  * @newpage: replacement page
6961  *
6962  * Charge @newpage as a replacement page for @oldpage. @oldpage will
6963  * be uncharged upon free.
6964  *
6965  * Both pages must be locked, @newpage->mapping must be set up.
6966  */
6967 void mem_cgroup_migrate(struct page *oldpage, struct page *newpage)
6968 {
6969         struct mem_cgroup *memcg;
6970         unsigned int nr_pages;
6971         unsigned long flags;
6972
6973         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(oldpage), oldpage);
6974         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
6975         VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(oldpage) != PageAnon(newpage), newpage);
6976         VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(oldpage) != PageTransHuge(newpage),
6977                        newpage);
6978
6979         if (mem_cgroup_disabled())
6980                 return;
6981
6982         /* Page cache replacement: new page already charged? */
6983         if (page_memcg(newpage))
6984                 return;
6985
6986         memcg = page_memcg(oldpage);
6987         VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(!memcg, oldpage);
6988         if (!memcg)
6989                 return;
6990
6991         /* Force-charge the new page. The old one will be freed soon */
6992         nr_pages = thp_nr_pages(newpage);
6993
6994         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
6995         if (do_memsw_account())
6996                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
6997
6998         css_get(&memcg->css);
6999         commit_charge(newpage, memcg);
7000
7001         local_irq_save(flags);
7002         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, newpage, nr_pages);
7003         memcg_check_events(memcg, newpage);
7004         local_irq_restore(flags);
7005 }
7006
7007 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_sockets_enabled_key);
7008 EXPORT_SYMBOL(memcg_sockets_enabled_key);
7009
7010 void mem_cgroup_sk_alloc(struct sock *sk)
7011 {
7012         struct mem_cgroup *memcg;
7013
7014         if (!mem_cgroup_sockets_enabled)
7015                 return;
7016
7017         /* Do not associate the sock with unrelated interrupted task's memcg. */
7018         if (in_interrupt())
7019                 return;
7020
7021         rcu_read_lock();
7022         memcg = mem_cgroup_from_task(current);
7023         if (memcg == root_mem_cgroup)
7024                 goto out;
7025         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !memcg->tcpmem_active)
7026                 goto out;
7027         if (css_tryget(&memcg->css))
7028                 sk->sk_memcg = memcg;
7029 out:
7030         rcu_read_unlock();
7031 }
7032
7033 void mem_cgroup_sk_free(struct sock *sk)
7034 {
7035         if (sk->sk_memcg)
7036                 css_put(&sk->sk_memcg->css);
7037 }
7038
7039 /**
7040  * mem_cgroup_charge_skmem - charge socket memory
7041  * @memcg: memcg to charge
7042  * @nr_pages: number of pages to charge
7043  *
7044  * Charges @nr_pages to @memcg. Returns %true if the charge fit within
7045  * @memcg's configured limit, %false if the charge had to be forced.
7046  */
7047 bool mem_cgroup_charge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7048 {
7049         gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;
7050
7051         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7052                 struct page_counter *fail;
7053
7054                 if (page_counter_try_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages, &fail)) {
7055                         memcg->tcpmem_pressure = 0;
7056                         return true;
7057                 }
7058                 page_counter_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7059                 memcg->tcpmem_pressure = 1;
7060                 return false;
7061         }
7062
7063         /* Don't block in the packet receive path */
7064         if (in_softirq())
7065                 gfp_mask = GFP_NOWAIT;
7066
7067         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, nr_pages);
7068
7069         if (try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages) == 0)
7070                 return true;
7071
7072         try_charge(memcg, gfp_mask|__GFP_NOFAIL, nr_pages);
7073         return false;
7074 }
7075
7076 /**
7077  * mem_cgroup_uncharge_skmem - uncharge socket memory
7078  * @memcg: memcg to uncharge
7079  * @nr_pages: number of pages to uncharge
7080  */
7081 void mem_cgroup_uncharge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7082 {
7083         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7084                 page_counter_uncharge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7085                 return;
7086         }
7087
7088         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, -nr_pages);
7089
7090         refill_stock(memcg, nr_pages);
7091 }
7092
7093 static int __init cgroup_memory(char *s)
7094 {
7095         char *token;
7096
7097         while ((token = strsep(&s, ",")) != NULL) {
7098                 if (!*token)
7099                         continue;
7100                 if (!strcmp(token, "nosocket"))
7101                         cgroup_memory_nosocket = true;
7102                 if (!strcmp(token, "nokmem"))
7103                         cgroup_memory_nokmem = true;
7104         }
7105         return 0;
7106 }
7107 __setup("cgroup.memory=", cgroup_memory);
7108
7109 /*
7110  * subsys_initcall() for memory controller.
7111  *
7112  * Some parts like memcg_hotplug_cpu_dead() have to be initialized from this
7113  * context because of lock dependencies (cgroup_lock -> cpu hotplug) but
7114  * basically everything that doesn't depend on a specific mem_cgroup structure
7115  * should be initialized from here.
7116  */
7117 static int __init mem_cgroup_init(void)
7118 {
7119         int cpu, node;
7120
7121         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_MEMCQ_DEAD, "mm/memctrl:dead", NULL,
7122                                   memcg_hotplug_cpu_dead);
7123
7124         for_each_possible_cpu(cpu)
7125                 INIT_WORK(&per_cpu_ptr(&memcg_stock, cpu)->work,
7126                           drain_local_stock);
7127
7128         for_each_node(node) {
7129                 struct mem_cgroup_tree_per_node *rtpn;
7130
7131                 rtpn = kzalloc_node(sizeof(*rtpn), GFP_KERNEL,
7132                                     node_online(node) ? node : NUMA_NO_NODE);
7133
7134                 rtpn->rb_root = RB_ROOT;
7135                 rtpn->rb_rightmost = NULL;
7136                 spin_lock_init(&rtpn->lock);
7137                 soft_limit_tree.rb_tree_per_node[node] = rtpn;
7138         }
7139
7140         return 0;
7141 }
7142 subsys_initcall(mem_cgroup_init);
7143
7144 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
7145 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_id_get_online(struct mem_cgroup *memcg)
7146 {
7147         while (!refcount_inc_not_zero(&memcg->id.ref)) {
7148                 /*
7149                  * The root cgroup cannot be destroyed, so it's refcount must
7150                  * always be >= 1.
7151                  */
7152                 if (WARN_ON_ONCE(memcg == root_mem_cgroup)) {
7153                         VM_BUG_ON(1);
7154                         break;
7155                 }
7156                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
7157                 if (!memcg)
7158                         memcg = root_mem_cgroup;
7159         }
7160         return memcg;
7161 }
7162
7163 /**
7164  * mem_cgroup_swapout - transfer a memsw charge to swap
7165  * @page: page whose memsw charge to transfer
7166  * @entry: swap entry to move the charge to
7167  *
7168  * Transfer the memsw charge of @page to @entry.
7169  */
7170 void mem_cgroup_swapout(struct page *page, swp_entry_t entry)
7171 {
7172         struct mem_cgroup *memcg, *swap_memcg;
7173         unsigned int nr_entries;
7174         unsigned short oldid;
7175
7176         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
7177         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
7178
7179         if (mem_cgroup_disabled())
7180                 return;
7181
7182         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7183                 return;
7184
7185         memcg = page_memcg(page);
7186
7187         VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(!memcg, page);
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->memcg_data = 0;
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 (mem_cgroup_disabled())
7247                 return 0;
7248
7249         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7250                 return 0;
7251
7252         memcg = page_memcg(page);
7253
7254         VM_WARN_ON_ONCE_PAGE(!memcg, page);
7255         if (!memcg)
7256                 return 0;
7257
7258         if (!entry.val) {
7259                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7260                 return 0;
7261         }
7262
7263         memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7264
7265         if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg) &&
7266             !page_counter_try_charge(&memcg->swap, nr_pages, &counter)) {
7267                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_MAX);
7268                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7269                 mem_cgroup_id_put(memcg);
7270                 return -ENOMEM;
7271         }
7272
7273         /* Get references for the tail pages, too */
7274         if (nr_pages > 1)
7275                 mem_cgroup_id_get_many(memcg, nr_pages - 1);
7276         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(memcg), nr_pages);
7277         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7278         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, nr_pages);
7279
7280         return 0;
7281 }
7282
7283 /**
7284  * mem_cgroup_uncharge_swap - uncharge swap space
7285  * @entry: swap entry to uncharge
7286  * @nr_pages: the amount of swap space to uncharge
7287  */
7288 void mem_cgroup_uncharge_swap(swp_entry_t entry, unsigned int nr_pages)
7289 {
7290         struct mem_cgroup *memcg;
7291         unsigned short id;
7292
7293         id = swap_cgroup_record(entry, 0, nr_pages);
7294         rcu_read_lock();
7295         memcg = mem_cgroup_from_id(id);
7296         if (memcg) {
7297                 if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
7298                         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7299                                 page_counter_uncharge(&memcg->swap, nr_pages);
7300                         else
7301                                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
7302                 }
7303                 mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, -nr_pages);
7304                 mem_cgroup_id_put_many(memcg, nr_pages);
7305         }
7306         rcu_read_unlock();
7307 }
7308
7309 long mem_cgroup_get_nr_swap_pages(struct mem_cgroup *memcg)
7310 {
7311         long nr_swap_pages = get_nr_swap_pages();
7312
7313         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7314                 return nr_swap_pages;
7315         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg))
7316                 nr_swap_pages = min_t(long, nr_swap_pages,
7317                                       READ_ONCE(memcg->swap.max) -
7318                                       page_counter_read(&memcg->swap));
7319         return nr_swap_pages;
7320 }
7321
7322 bool mem_cgroup_swap_full(struct page *page)
7323 {
7324         struct mem_cgroup *memcg;
7325
7326         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
7327
7328         if (vm_swap_full())
7329                 return true;
7330         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7331                 return false;
7332
7333         memcg = page_memcg(page);
7334         if (!memcg)
7335                 return false;
7336
7337         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
7338                 unsigned long usage = page_counter_read(&memcg->swap);
7339
7340                 if (usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.high) ||
7341                     usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.max))
7342                         return true;
7343         }
7344
7345         return false;
7346 }
7347
7348 static int __init setup_swap_account(char *s)
7349 {
7350         if (!strcmp(s, "1"))
7351                 cgroup_memory_noswap = false;
7352         else if (!strcmp(s, "0"))
7353                 cgroup_memory_noswap = true;
7354         return 1;
7355 }
7356 __setup("swapaccount=", setup_swap_account);
7357
7358 static u64 swap_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
7359                              struct cftype *cft)
7360 {
7361         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
7362
7363         return (u64)page_counter_read(&memcg->swap) * PAGE_SIZE;
7364 }
7365
7366 static int swap_high_show(struct seq_file *m, void *v)
7367 {
7368         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7369                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.high));
7370 }
7371
7372 static ssize_t swap_high_write(struct kernfs_open_file *of,
7373                                char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7374 {
7375         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7376         unsigned long high;
7377         int err;
7378
7379         buf = strstrip(buf);
7380         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
7381         if (err)
7382                 return err;
7383
7384         page_counter_set_high(&memcg->swap, high);
7385
7386         return nbytes;
7387 }
7388
7389 static int swap_max_show(struct seq_file *m, void *v)
7390 {
7391         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7392                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.max));
7393 }
7394
7395 static ssize_t swap_max_write(struct kernfs_open_file *of,
7396                               char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7397 {
7398         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7399         unsigned long max;
7400         int err;
7401
7402         buf = strstrip(buf);
7403         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
7404         if (err)
7405                 return err;
7406
7407         xchg(&memcg->swap.max, max);
7408
7409         return nbytes;
7410 }
7411
7412 static int swap_events_show(struct seq_file *m, void *v)
7413 {
7414         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
7415
7416         seq_printf(m, "high %lu\n",
7417                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_HIGH]));
7418         seq_printf(m, "max %lu\n",
7419                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_MAX]));
7420         seq_printf(m, "fail %lu\n",
7421                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_FAIL]));
7422
7423         return 0;
7424 }
7425
7426 static struct cftype swap_files[] = {
7427         {
7428                 .name = "swap.current",
7429                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7430                 .read_u64 = swap_current_read,
7431         },
7432         {
7433                 .name = "swap.high",
7434                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7435                 .seq_show = swap_high_show,
7436                 .write = swap_high_write,
7437         },
7438         {
7439                 .name = "swap.max",
7440                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7441                 .seq_show = swap_max_show,
7442                 .write = swap_max_write,
7443         },
7444         {
7445                 .name = "swap.events",
7446                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7447                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, swap_events_file),
7448                 .seq_show = swap_events_show,
7449         },
7450         { }     /* terminate */
7451 };
7452
7453 static struct cftype memsw_files[] = {
7454         {
7455                 .name = "memsw.usage_in_bytes",
7456                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_USAGE),
7457                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7458         },
7459         {
7460                 .name = "memsw.max_usage_in_bytes",
7461                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_MAX_USAGE),
7462                 .write = mem_cgroup_reset,
7463                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7464         },
7465         {
7466                 .name = "memsw.limit_in_bytes",
7467                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_LIMIT),
7468                 .write = mem_cgroup_write,
7469                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7470         },
7471         {
7472                 .name = "memsw.failcnt",
7473                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_FAILCNT),
7474                 .write = mem_cgroup_reset,
7475                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7476         },
7477         { },    /* terminate */
7478 };
7479
7480 /*
7481  * If mem_cgroup_swap_init() is implemented as a subsys_initcall()
7482  * instead of a core_initcall(), this could mean cgroup_memory_noswap still
7483  * remains set to false even when memcg is disabled via "cgroup_disable=memory"
7484  * boot parameter. This may result in premature OOPS inside
7485  * mem_cgroup_get_nr_swap_pages() function in corner cases.
7486  */
7487 static int __init mem_cgroup_swap_init(void)
7488 {
7489         /* No memory control -> no swap control */
7490         if (mem_cgroup_disabled())
7491                 cgroup_memory_noswap = true;
7492
7493         if (cgroup_memory_noswap)
7494                 return 0;
7495
7496         WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&memory_cgrp_subsys, swap_files));
7497         WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&memory_cgrp_subsys, memsw_files));
7498
7499         return 0;
7500 }
7501 core_initcall(mem_cgroup_swap_init);
7502
7503 #endif /* CONFIG_MEMCG_SWAP */