thp, khugepaged: skip retracting page table if a 64KB hugepage mapping is already...
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / memcontrol.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /* memcontrol.c - Memory Controller
3  *
4  * Copyright IBM Corporation, 2007
5  * Author Balbir Singh <balbir@linux.vnet.ibm.com>
6  *
7  * Copyright 2007 OpenVZ SWsoft Inc
8  * Author: Pavel Emelianov <xemul@openvz.org>
9  *
10  * Memory thresholds
11  * Copyright (C) 2009 Nokia Corporation
12  * Author: Kirill A. Shutemov
13  *
14  * Kernel Memory Controller
15  * Copyright (C) 2012 Parallels Inc. and Google Inc.
16  * Authors: Glauber Costa and Suleiman Souhlal
17  *
18  * Native page reclaim
19  * Charge lifetime sanitation
20  * Lockless page tracking & accounting
21  * Unified hierarchy configuration model
22  * Copyright (C) 2015 Red Hat, Inc., Johannes Weiner
23  */
24
25 #include <linux/page_counter.h>
26 #include <linux/memcontrol.h>
27 #include <linux/cgroup.h>
28 #include <linux/pagewalk.h>
29 #include <linux/sched/mm.h>
30 #include <linux/shmem_fs.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <linux/pagemap.h>
33 #include <linux/vm_event_item.h>
34 #include <linux/smp.h>
35 #include <linux/page-flags.h>
36 #include <linux/backing-dev.h>
37 #include <linux/bit_spinlock.h>
38 #include <linux/rcupdate.h>
39 #include <linux/limits.h>
40 #include <linux/export.h>
41 #include <linux/mutex.h>
42 #include <linux/rbtree.h>
43 #include <linux/slab.h>
44 #include <linux/swap.h>
45 #include <linux/swapops.h>
46 #include <linux/spinlock.h>
47 #include <linux/eventfd.h>
48 #include <linux/poll.h>
49 #include <linux/sort.h>
50 #include <linux/fs.h>
51 #include <linux/seq_file.h>
52 #include <linux/vmpressure.h>
53 #include <linux/mm_inline.h>
54 #include <linux/swap_cgroup.h>
55 #include <linux/cpu.h>
56 #include <linux/oom.h>
57 #include <linux/lockdep.h>
58 #include <linux/file.h>
59 #include <linux/tracehook.h>
60 #include <linux/psi.h>
61 #include <linux/seq_buf.h>
62 #include "internal.h"
63 #include <net/sock.h>
64 #include <net/ip.h>
65 #include "slab.h"
66
67 #include <linux/uaccess.h>
68
69 #include <trace/events/vmscan.h>
70
71 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys __read_mostly;
72 EXPORT_SYMBOL(memory_cgrp_subsys);
73
74 struct mem_cgroup *root_mem_cgroup __read_mostly;
75
76 /* Active memory cgroup to use from an interrupt context */
77 DEFINE_PER_CPU(struct mem_cgroup *, int_active_memcg);
78
79 /* Socket memory accounting disabled? */
80 static bool cgroup_memory_nosocket;
81
82 /* Kernel memory accounting disabled? */
83 static bool cgroup_memory_nokmem;
84
85 /* Whether the swap controller is active */
86 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
87 bool cgroup_memory_noswap __read_mostly;
88 #else
89 #define cgroup_memory_noswap            1
90 #endif
91
92 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
93 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_cgwb_frn_waitq);
94 #endif
95
96 /* Whether legacy memory+swap accounting is active */
97 static bool do_memsw_account(void)
98 {
99         return !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_noswap;
100 }
101
102 #define THRESHOLDS_EVENTS_TARGET 128
103 #define SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET 1024
104
105 /*
106  * Cgroups above their limits are maintained in a RB-Tree, independent of
107  * their hierarchy representation
108  */
109
110 struct mem_cgroup_tree_per_node {
111         struct rb_root rb_root;
112         struct rb_node *rb_rightmost;
113         spinlock_t lock;
114 };
115
116 struct mem_cgroup_tree {
117         struct mem_cgroup_tree_per_node *rb_tree_per_node[MAX_NUMNODES];
118 };
119
120 static struct mem_cgroup_tree soft_limit_tree __read_mostly;
121
122 /* for OOM */
123 struct mem_cgroup_eventfd_list {
124         struct list_head list;
125         struct eventfd_ctx *eventfd;
126 };
127
128 /*
129  * cgroup_event represents events which userspace want to receive.
130  */
131 struct mem_cgroup_event {
132         /*
133          * memcg which the event belongs to.
134          */
135         struct mem_cgroup *memcg;
136         /*
137          * eventfd to signal userspace about the event.
138          */
139         struct eventfd_ctx *eventfd;
140         /*
141          * Each of these stored in a list by the cgroup.
142          */
143         struct list_head list;
144         /*
145          * register_event() callback will be used to add new userspace
146          * waiter for changes related to this event.  Use eventfd_signal()
147          * on eventfd to send notification to userspace.
148          */
149         int (*register_event)(struct mem_cgroup *memcg,
150                               struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args);
151         /*
152          * unregister_event() callback will be called when userspace closes
153          * the eventfd or on cgroup removing.  This callback must be set,
154          * if you want provide notification functionality.
155          */
156         void (*unregister_event)(struct mem_cgroup *memcg,
157                                  struct eventfd_ctx *eventfd);
158         /*
159          * All fields below needed to unregister event when
160          * userspace closes eventfd.
161          */
162         poll_table pt;
163         wait_queue_head_t *wqh;
164         wait_queue_entry_t wait;
165         struct work_struct remove;
166 };
167
168 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg);
169 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg);
170
171 /* Stuffs for move charges at task migration. */
172 /*
173  * Types of charges to be moved.
174  */
175 #define MOVE_ANON       0x1U
176 #define MOVE_FILE       0x2U
177 #define MOVE_MASK       (MOVE_ANON | MOVE_FILE)
178
179 /* "mc" and its members are protected by cgroup_mutex */
180 static struct move_charge_struct {
181         spinlock_t        lock; /* for from, to */
182         struct mm_struct  *mm;
183         struct mem_cgroup *from;
184         struct mem_cgroup *to;
185         unsigned long flags;
186         unsigned long precharge;
187         unsigned long moved_charge;
188         unsigned long moved_swap;
189         struct task_struct *moving_task;        /* a task moving charges */
190         wait_queue_head_t waitq;                /* a waitq for other context */
191 } mc = {
192         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mc.lock),
193         .waitq = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(mc.waitq),
194 };
195
196 /*
197  * Maximum loops in mem_cgroup_hierarchical_reclaim(), used for soft
198  * limit reclaim to prevent infinite loops, if they ever occur.
199  */
200 #define MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS            100
201 #define MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS 2
202
203 /* for encoding cft->private value on file */
204 enum res_type {
205         _MEM,
206         _MEMSWAP,
207         _OOM_TYPE,
208         _KMEM,
209         _TCP,
210 };
211
212 #define MEMFILE_PRIVATE(x, val) ((x) << 16 | (val))
213 #define MEMFILE_TYPE(val)       ((val) >> 16 & 0xffff)
214 #define MEMFILE_ATTR(val)       ((val) & 0xffff)
215 /* Used for OOM nofiier */
216 #define OOM_CONTROL             (0)
217
218 /*
219  * Iteration constructs for visiting all cgroups (under a tree).  If
220  * loops are exited prematurely (break), mem_cgroup_iter_break() must
221  * be used for reference counting.
222  */
223 #define for_each_mem_cgroup_tree(iter, root)            \
224         for (iter = mem_cgroup_iter(root, NULL, NULL);  \
225              iter != NULL;                              \
226              iter = mem_cgroup_iter(root, iter, NULL))
227
228 #define for_each_mem_cgroup(iter)                       \
229         for (iter = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);  \
230              iter != NULL;                              \
231              iter = mem_cgroup_iter(NULL, iter, NULL))
232
233 static inline bool should_force_charge(void)
234 {
235         return tsk_is_oom_victim(current) || fatal_signal_pending(current) ||
236                 (current->flags & PF_EXITING);
237 }
238
239 /* Some nice accessors for the vmpressure. */
240 struct vmpressure *memcg_to_vmpressure(struct mem_cgroup *memcg)
241 {
242         if (!memcg)
243                 memcg = root_mem_cgroup;
244         return &memcg->vmpressure;
245 }
246
247 struct cgroup_subsys_state *vmpressure_to_css(struct vmpressure *vmpr)
248 {
249         return &container_of(vmpr, struct mem_cgroup, vmpressure)->css;
250 }
251
252 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
253 extern spinlock_t css_set_lock;
254
255 static void obj_cgroup_release(struct percpu_ref *ref)
256 {
257         struct obj_cgroup *objcg = container_of(ref, struct obj_cgroup, refcnt);
258         struct mem_cgroup *memcg;
259         unsigned int nr_bytes;
260         unsigned int nr_pages;
261         unsigned long flags;
262
263         /*
264          * At this point all allocated objects are freed, and
265          * objcg->nr_charged_bytes can't have an arbitrary byte value.
266          * However, it can be PAGE_SIZE or (x * PAGE_SIZE).
267          *
268          * The following sequence can lead to it:
269          * 1) CPU0: objcg == stock->cached_objcg
270          * 2) CPU1: we do a small allocation (e.g. 92 bytes),
271          *          PAGE_SIZE bytes are charged
272          * 3) CPU1: a process from another memcg is allocating something,
273          *          the stock if flushed,
274          *          objcg->nr_charged_bytes = PAGE_SIZE - 92
275          * 5) CPU0: we do release this object,
276          *          92 bytes are added to stock->nr_bytes
277          * 6) CPU0: stock is flushed,
278          *          92 bytes are added to objcg->nr_charged_bytes
279          *
280          * In the result, nr_charged_bytes == PAGE_SIZE.
281          * This page will be uncharged in obj_cgroup_release().
282          */
283         nr_bytes = atomic_read(&objcg->nr_charged_bytes);
284         WARN_ON_ONCE(nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1));
285         nr_pages = nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
286
287         spin_lock_irqsave(&css_set_lock, flags);
288         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
289         if (nr_pages)
290                 __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
291         list_del(&objcg->list);
292         mem_cgroup_put(memcg);
293         spin_unlock_irqrestore(&css_set_lock, flags);
294
295         percpu_ref_exit(ref);
296         kfree_rcu(objcg, rcu);
297 }
298
299 static struct obj_cgroup *obj_cgroup_alloc(void)
300 {
301         struct obj_cgroup *objcg;
302         int ret;
303
304         objcg = kzalloc(sizeof(struct obj_cgroup), GFP_KERNEL);
305         if (!objcg)
306                 return NULL;
307
308         ret = percpu_ref_init(&objcg->refcnt, obj_cgroup_release, 0,
309                               GFP_KERNEL);
310         if (ret) {
311                 kfree(objcg);
312                 return NULL;
313         }
314         INIT_LIST_HEAD(&objcg->list);
315         return objcg;
316 }
317
318 static void memcg_reparent_objcgs(struct mem_cgroup *memcg,
319                                   struct mem_cgroup *parent)
320 {
321         struct obj_cgroup *objcg, *iter;
322
323         objcg = rcu_replace_pointer(memcg->objcg, NULL, true);
324
325         spin_lock_irq(&css_set_lock);
326
327         /* Move active objcg to the parent's list */
328         xchg(&objcg->memcg, parent);
329         css_get(&parent->css);
330         list_add(&objcg->list, &parent->objcg_list);
331
332         /* Move already reparented objcgs to the parent's list */
333         list_for_each_entry(iter, &memcg->objcg_list, list) {
334                 css_get(&parent->css);
335                 xchg(&iter->memcg, parent);
336                 css_put(&memcg->css);
337         }
338         list_splice(&memcg->objcg_list, &parent->objcg_list);
339
340         spin_unlock_irq(&css_set_lock);
341
342         percpu_ref_kill(&objcg->refcnt);
343 }
344
345 /*
346  * This will be used as a shrinker list's index.
347  * The main reason for not using cgroup id for this:
348  *  this works better in sparse environments, where we have a lot of memcgs,
349  *  but only a few kmem-limited. Or also, if we have, for instance, 200
350  *  memcgs, and none but the 200th is kmem-limited, we'd have to have a
351  *  200 entry array for that.
352  *
353  * The current size of the caches array is stored in memcg_nr_cache_ids. It
354  * will double each time we have to increase it.
355  */
356 static DEFINE_IDA(memcg_cache_ida);
357 int memcg_nr_cache_ids;
358
359 /* Protects memcg_nr_cache_ids */
360 static DECLARE_RWSEM(memcg_cache_ids_sem);
361
362 void memcg_get_cache_ids(void)
363 {
364         down_read(&memcg_cache_ids_sem);
365 }
366
367 void memcg_put_cache_ids(void)
368 {
369         up_read(&memcg_cache_ids_sem);
370 }
371
372 /*
373  * MIN_SIZE is different than 1, because we would like to avoid going through
374  * the alloc/free process all the time. In a small machine, 4 kmem-limited
375  * cgroups is a reasonable guess. In the future, it could be a parameter or
376  * tunable, but that is strictly not necessary.
377  *
378  * MAX_SIZE should be as large as the number of cgrp_ids. Ideally, we could get
379  * this constant directly from cgroup, but it is understandable that this is
380  * better kept as an internal representation in cgroup.c. In any case, the
381  * cgrp_id space is not getting any smaller, and we don't have to necessarily
382  * increase ours as well if it increases.
383  */
384 #define MEMCG_CACHES_MIN_SIZE 4
385 #define MEMCG_CACHES_MAX_SIZE MEM_CGROUP_ID_MAX
386
387 /*
388  * A lot of the calls to the cache allocation functions are expected to be
389  * inlined by the compiler. Since the calls to memcg_slab_pre_alloc_hook() are
390  * conditional to this static branch, we'll have to allow modules that does
391  * kmem_cache_alloc and the such to see this symbol as well
392  */
393 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_kmem_enabled_key);
394 EXPORT_SYMBOL(memcg_kmem_enabled_key);
395 #endif
396
397 static int memcg_shrinker_map_size;
398 static DEFINE_MUTEX(memcg_shrinker_map_mutex);
399
400 static void memcg_free_shrinker_map_rcu(struct rcu_head *head)
401 {
402         kvfree(container_of(head, struct memcg_shrinker_map, rcu));
403 }
404
405 static int memcg_expand_one_shrinker_map(struct mem_cgroup *memcg,
406                                          int size, int old_size)
407 {
408         struct memcg_shrinker_map *new, *old;
409         int nid;
410
411         lockdep_assert_held(&memcg_shrinker_map_mutex);
412
413         for_each_node(nid) {
414                 old = rcu_dereference_protected(
415                         mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid)->shrinker_map, true);
416                 /* Not yet online memcg */
417                 if (!old)
418                         return 0;
419
420                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
421                 if (!new)
422                         return -ENOMEM;
423
424                 /* Set all old bits, clear all new bits */
425                 memset(new->map, (int)0xff, old_size);
426                 memset((void *)new->map + old_size, 0, size - old_size);
427
428                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, new);
429                 call_rcu(&old->rcu, memcg_free_shrinker_map_rcu);
430         }
431
432         return 0;
433 }
434
435 static void memcg_free_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
436 {
437         struct mem_cgroup_per_node *pn;
438         struct memcg_shrinker_map *map;
439         int nid;
440
441         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
442                 return;
443
444         for_each_node(nid) {
445                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
446                 map = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_map, true);
447                 if (map)
448                         kvfree(map);
449                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_map, NULL);
450         }
451 }
452
453 static int memcg_alloc_shrinker_maps(struct mem_cgroup *memcg)
454 {
455         struct memcg_shrinker_map *map;
456         int nid, size, ret = 0;
457
458         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
459                 return 0;
460
461         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
462         size = memcg_shrinker_map_size;
463         for_each_node(nid) {
464                 map = kvzalloc_node(sizeof(*map) + size, GFP_KERNEL, nid);
465                 if (!map) {
466                         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
467                         ret = -ENOMEM;
468                         break;
469                 }
470                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map, map);
471         }
472         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
473
474         return ret;
475 }
476
477 int memcg_expand_shrinker_maps(int new_id)
478 {
479         int size, old_size, ret = 0;
480         struct mem_cgroup *memcg;
481
482         size = DIV_ROUND_UP(new_id + 1, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long);
483         old_size = memcg_shrinker_map_size;
484         if (size <= old_size)
485                 return 0;
486
487         mutex_lock(&memcg_shrinker_map_mutex);
488         if (!root_mem_cgroup)
489                 goto unlock;
490
491         for_each_mem_cgroup(memcg) {
492                 if (mem_cgroup_is_root(memcg))
493                         continue;
494                 ret = memcg_expand_one_shrinker_map(memcg, size, old_size);
495                 if (ret) {
496                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
497                         goto unlock;
498                 }
499         }
500 unlock:
501         if (!ret)
502                 memcg_shrinker_map_size = size;
503         mutex_unlock(&memcg_shrinker_map_mutex);
504         return ret;
505 }
506
507 void memcg_set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
508 {
509         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
510                 struct memcg_shrinker_map *map;
511
512                 rcu_read_lock();
513                 map = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map);
514                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
515                 smp_mb__before_atomic();
516                 set_bit(shrinker_id, map->map);
517                 rcu_read_unlock();
518         }
519 }
520
521 /**
522  * mem_cgroup_css_from_page - css of the memcg associated with a page
523  * @page: page of interest
524  *
525  * If memcg is bound to the default hierarchy, css of the memcg associated
526  * with @page is returned.  The returned css remains associated with @page
527  * until it is released.
528  *
529  * If memcg is bound to a traditional hierarchy, the css of root_mem_cgroup
530  * is returned.
531  */
532 struct cgroup_subsys_state *mem_cgroup_css_from_page(struct page *page)
533 {
534         struct mem_cgroup *memcg;
535
536         memcg = page->mem_cgroup;
537
538         if (!memcg || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
539                 memcg = root_mem_cgroup;
540
541         return &memcg->css;
542 }
543
544 /**
545  * page_cgroup_ino - return inode number of the memcg a page is charged to
546  * @page: the page
547  *
548  * Look up the closest online ancestor of the memory cgroup @page is charged to
549  * and return its inode number or 0 if @page is not charged to any cgroup. It
550  * is safe to call this function without holding a reference to @page.
551  *
552  * Note, this function is inherently racy, because there is nothing to prevent
553  * the cgroup inode from getting torn down and potentially reallocated a moment
554  * after page_cgroup_ino() returns, so it only should be used by callers that
555  * do not care (such as procfs interfaces).
556  */
557 ino_t page_cgroup_ino(struct page *page)
558 {
559         struct mem_cgroup *memcg;
560         unsigned long ino = 0;
561
562         rcu_read_lock();
563         memcg = page->mem_cgroup;
564
565         /*
566          * The lowest bit set means that memcg isn't a valid
567          * memcg pointer, but a obj_cgroups pointer.
568          * In this case the page is shared and doesn't belong
569          * to any specific memory cgroup.
570          */
571         if ((unsigned long) memcg & 0x1UL)
572                 memcg = NULL;
573
574         while (memcg && !(memcg->css.flags & CSS_ONLINE))
575                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
576         if (memcg)
577                 ino = cgroup_ino(memcg->css.cgroup);
578         rcu_read_unlock();
579         return ino;
580 }
581
582 static struct mem_cgroup_per_node *
583 mem_cgroup_page_nodeinfo(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
584 {
585         int nid = page_to_nid(page);
586
587         return memcg->nodeinfo[nid];
588 }
589
590 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
591 soft_limit_tree_node(int nid)
592 {
593         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
594 }
595
596 static struct mem_cgroup_tree_per_node *
597 soft_limit_tree_from_page(struct page *page)
598 {
599         int nid = page_to_nid(page);
600
601         return soft_limit_tree.rb_tree_per_node[nid];
602 }
603
604 static void __mem_cgroup_insert_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
605                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz,
606                                          unsigned long new_usage_in_excess)
607 {
608         struct rb_node **p = &mctz->rb_root.rb_node;
609         struct rb_node *parent = NULL;
610         struct mem_cgroup_per_node *mz_node;
611         bool rightmost = true;
612
613         if (mz->on_tree)
614                 return;
615
616         mz->usage_in_excess = new_usage_in_excess;
617         if (!mz->usage_in_excess)
618                 return;
619         while (*p) {
620                 parent = *p;
621                 mz_node = rb_entry(parent, struct mem_cgroup_per_node,
622                                         tree_node);
623                 if (mz->usage_in_excess < mz_node->usage_in_excess) {
624                         p = &(*p)->rb_left;
625                         rightmost = false;
626                 }
627
628                 /*
629                  * We can't avoid mem cgroups that are over their soft
630                  * limit by the same amount
631                  */
632                 else if (mz->usage_in_excess >= mz_node->usage_in_excess)
633                         p = &(*p)->rb_right;
634         }
635
636         if (rightmost)
637                 mctz->rb_rightmost = &mz->tree_node;
638
639         rb_link_node(&mz->tree_node, parent, p);
640         rb_insert_color(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
641         mz->on_tree = true;
642 }
643
644 static void __mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
645                                          struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
646 {
647         if (!mz->on_tree)
648                 return;
649
650         if (&mz->tree_node == mctz->rb_rightmost)
651                 mctz->rb_rightmost = rb_prev(&mz->tree_node);
652
653         rb_erase(&mz->tree_node, &mctz->rb_root);
654         mz->on_tree = false;
655 }
656
657 static void mem_cgroup_remove_exceeded(struct mem_cgroup_per_node *mz,
658                                        struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
659 {
660         unsigned long flags;
661
662         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
663         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
664         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
665 }
666
667 static unsigned long soft_limit_excess(struct mem_cgroup *memcg)
668 {
669         unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
670         unsigned long soft_limit = READ_ONCE(memcg->soft_limit);
671         unsigned long excess = 0;
672
673         if (nr_pages > soft_limit)
674                 excess = nr_pages - soft_limit;
675
676         return excess;
677 }
678
679 static void mem_cgroup_update_tree(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
680 {
681         unsigned long excess;
682         struct mem_cgroup_per_node *mz;
683         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
684
685         mctz = soft_limit_tree_from_page(page);
686         if (!mctz)
687                 return;
688         /*
689          * Necessary to update all ancestors when hierarchy is used.
690          * because their event counter is not touched.
691          */
692         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
693                 mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
694                 excess = soft_limit_excess(memcg);
695                 /*
696                  * We have to update the tree if mz is on RB-tree or
697                  * mem is over its softlimit.
698                  */
699                 if (excess || mz->on_tree) {
700                         unsigned long flags;
701
702                         spin_lock_irqsave(&mctz->lock, flags);
703                         /* if on-tree, remove it */
704                         if (mz->on_tree)
705                                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
706                         /*
707                          * Insert again. mz->usage_in_excess will be updated.
708                          * If excess is 0, no tree ops.
709                          */
710                         __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
711                         spin_unlock_irqrestore(&mctz->lock, flags);
712                 }
713         }
714 }
715
716 static void mem_cgroup_remove_from_trees(struct mem_cgroup *memcg)
717 {
718         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
719         struct mem_cgroup_per_node *mz;
720         int nid;
721
722         for_each_node(nid) {
723                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
724                 mctz = soft_limit_tree_node(nid);
725                 if (mctz)
726                         mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
727         }
728 }
729
730 static struct mem_cgroup_per_node *
731 __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
732 {
733         struct mem_cgroup_per_node *mz;
734
735 retry:
736         mz = NULL;
737         if (!mctz->rb_rightmost)
738                 goto done;              /* Nothing to reclaim from */
739
740         mz = rb_entry(mctz->rb_rightmost,
741                       struct mem_cgroup_per_node, tree_node);
742         /*
743          * Remove the node now but someone else can add it back,
744          * we will to add it back at the end of reclaim to its correct
745          * position in the tree.
746          */
747         __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
748         if (!soft_limit_excess(mz->memcg) ||
749             !css_tryget(&mz->memcg->css))
750                 goto retry;
751 done:
752         return mz;
753 }
754
755 static struct mem_cgroup_per_node *
756 mem_cgroup_largest_soft_limit_node(struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz)
757 {
758         struct mem_cgroup_per_node *mz;
759
760         spin_lock_irq(&mctz->lock);
761         mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
762         spin_unlock_irq(&mctz->lock);
763         return mz;
764 }
765
766 /**
767  * __mod_memcg_state - update cgroup memory statistics
768  * @memcg: the memory cgroup
769  * @idx: the stat item - can be enum memcg_stat_item or enum node_stat_item
770  * @val: delta to add to the counter, can be negative
771  */
772 void __mod_memcg_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx, int val)
773 {
774         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
775
776         if (mem_cgroup_disabled())
777                 return;
778
779         if (memcg_stat_item_in_bytes(idx))
780                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
781
782         x = val + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->stat[idx]);
783         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
784                 struct mem_cgroup *mi;
785
786                 /*
787                  * Batch local counters to keep them in sync with
788                  * the hierarchical ones.
789                  */
790                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->stat[idx], x);
791                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
792                         atomic_long_add(x, &mi->vmstats[idx]);
793                 x = 0;
794         }
795         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->stat[idx], x);
796 }
797
798 static struct mem_cgroup_per_node *
799 parent_nodeinfo(struct mem_cgroup_per_node *pn, int nid)
800 {
801         struct mem_cgroup *parent;
802
803         parent = parent_mem_cgroup(pn->memcg);
804         if (!parent)
805                 return NULL;
806         return mem_cgroup_nodeinfo(parent, nid);
807 }
808
809 void __mod_memcg_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
810                               int val)
811 {
812         struct mem_cgroup_per_node *pn;
813         struct mem_cgroup *memcg;
814         long x, threshold = MEMCG_CHARGE_BATCH;
815
816         pn = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
817         memcg = pn->memcg;
818
819         /* Update memcg */
820         __mod_memcg_state(memcg, idx, val);
821
822         /* Update lruvec */
823         __this_cpu_add(pn->lruvec_stat_local->count[idx], val);
824
825         if (vmstat_item_in_bytes(idx))
826                 threshold <<= PAGE_SHIFT;
827
828         x = val + __this_cpu_read(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx]);
829         if (unlikely(abs(x) > threshold)) {
830                 pg_data_t *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
831                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
832
833                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, pgdat->node_id))
834                         atomic_long_add(x, &pi->lruvec_stat[idx]);
835                 x = 0;
836         }
837         __this_cpu_write(pn->lruvec_stat_cpu->count[idx], x);
838 }
839
840 /**
841  * __mod_lruvec_state - update lruvec memory statistics
842  * @lruvec: the lruvec
843  * @idx: the stat item
844  * @val: delta to add to the counter, can be negative
845  *
846  * The lruvec is the intersection of the NUMA node and a cgroup. This
847  * function updates the all three counters that are affected by a
848  * change of state at this level: per-node, per-cgroup, per-lruvec.
849  */
850 void __mod_lruvec_state(struct lruvec *lruvec, enum node_stat_item idx,
851                         int val)
852 {
853         /* Update node */
854         __mod_node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), idx, val);
855
856         /* Update memcg and lruvec */
857         if (!mem_cgroup_disabled())
858                 __mod_memcg_lruvec_state(lruvec, idx, val);
859 }
860
861 void __mod_lruvec_slab_state(void *p, enum node_stat_item idx, int val)
862 {
863         pg_data_t *pgdat = page_pgdat(virt_to_page(p));
864         struct mem_cgroup *memcg;
865         struct lruvec *lruvec;
866
867         rcu_read_lock();
868         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
869
870         /*
871          * Untracked pages have no memcg, no lruvec. Update only the
872          * node. If we reparent the slab objects to the root memcg,
873          * when we free the slab object, we need to update the per-memcg
874          * vmstats to keep it correct for the root memcg.
875          */
876         if (!memcg) {
877                 __mod_node_page_state(pgdat, idx, val);
878         } else {
879                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
880                 __mod_lruvec_state(lruvec, idx, val);
881         }
882         rcu_read_unlock();
883 }
884
885 void mod_memcg_obj_state(void *p, int idx, int val)
886 {
887         struct mem_cgroup *memcg;
888
889         rcu_read_lock();
890         memcg = mem_cgroup_from_obj(p);
891         if (memcg)
892                 mod_memcg_state(memcg, idx, val);
893         rcu_read_unlock();
894 }
895
896 /**
897  * __count_memcg_events - account VM events in a cgroup
898  * @memcg: the memory cgroup
899  * @idx: the event item
900  * @count: the number of events that occured
901  */
902 void __count_memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, enum vm_event_item idx,
903                           unsigned long count)
904 {
905         unsigned long x;
906
907         if (mem_cgroup_disabled())
908                 return;
909
910         x = count + __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->events[idx]);
911         if (unlikely(x > MEMCG_CHARGE_BATCH)) {
912                 struct mem_cgroup *mi;
913
914                 /*
915                  * Batch local counters to keep them in sync with
916                  * the hierarchical ones.
917                  */
918                 __this_cpu_add(memcg->vmstats_local->events[idx], x);
919                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
920                         atomic_long_add(x, &mi->vmevents[idx]);
921                 x = 0;
922         }
923         __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->events[idx], x);
924 }
925
926 static unsigned long memcg_events(struct mem_cgroup *memcg, int event)
927 {
928         return atomic_long_read(&memcg->vmevents[event]);
929 }
930
931 static unsigned long memcg_events_local(struct mem_cgroup *memcg, int event)
932 {
933         long x = 0;
934         int cpu;
935
936         for_each_possible_cpu(cpu)
937                 x += per_cpu(memcg->vmstats_local->events[event], cpu);
938         return x;
939 }
940
941 static void mem_cgroup_charge_statistics(struct mem_cgroup *memcg,
942                                          struct page *page,
943                                          int nr_pages)
944 {
945         /* pagein of a big page is an event. So, ignore page size */
946         if (nr_pages > 0)
947                 __count_memcg_events(memcg, PGPGIN, 1);
948         else {
949                 __count_memcg_events(memcg, PGPGOUT, 1);
950                 nr_pages = -nr_pages; /* for event */
951         }
952
953         __this_cpu_add(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, nr_pages);
954 }
955
956 static bool mem_cgroup_event_ratelimit(struct mem_cgroup *memcg,
957                                        enum mem_cgroup_events_target target)
958 {
959         unsigned long val, next;
960
961         val = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->nr_page_events);
962         next = __this_cpu_read(memcg->vmstats_percpu->targets[target]);
963         /* from time_after() in jiffies.h */
964         if ((long)(next - val) < 0) {
965                 switch (target) {
966                 case MEM_CGROUP_TARGET_THRESH:
967                         next = val + THRESHOLDS_EVENTS_TARGET;
968                         break;
969                 case MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT:
970                         next = val + SOFTLIMIT_EVENTS_TARGET;
971                         break;
972                 default:
973                         break;
974                 }
975                 __this_cpu_write(memcg->vmstats_percpu->targets[target], next);
976                 return true;
977         }
978         return false;
979 }
980
981 /*
982  * Check events in order.
983  *
984  */
985 static void memcg_check_events(struct mem_cgroup *memcg, struct page *page)
986 {
987         /* threshold event is triggered in finer grain than soft limit */
988         if (unlikely(mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
989                                                 MEM_CGROUP_TARGET_THRESH))) {
990                 bool do_softlimit;
991
992                 do_softlimit = mem_cgroup_event_ratelimit(memcg,
993                                                 MEM_CGROUP_TARGET_SOFTLIMIT);
994                 mem_cgroup_threshold(memcg);
995                 if (unlikely(do_softlimit))
996                         mem_cgroup_update_tree(memcg, page);
997         }
998 }
999
1000 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_task(struct task_struct *p)
1001 {
1002         /*
1003          * mm_update_next_owner() may clear mm->owner to NULL
1004          * if it races with swapoff, page migration, etc.
1005          * So this can be called with p == NULL.
1006          */
1007         if (unlikely(!p))
1008                 return NULL;
1009
1010         return mem_cgroup_from_css(task_css(p, memory_cgrp_id));
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL(mem_cgroup_from_task);
1013
1014 /**
1015  * get_mem_cgroup_from_mm: Obtain a reference on given mm_struct's memcg.
1016  * @mm: mm from which memcg should be extracted. It can be NULL.
1017  *
1018  * Obtain a reference on mm->memcg and returns it if successful. Otherwise
1019  * root_mem_cgroup is returned. However if mem_cgroup is disabled, NULL is
1020  * returned.
1021  */
1022 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_mm(struct mm_struct *mm)
1023 {
1024         struct mem_cgroup *memcg;
1025
1026         if (mem_cgroup_disabled())
1027                 return NULL;
1028
1029         rcu_read_lock();
1030         do {
1031                 /*
1032                  * Page cache insertions can happen withou an
1033                  * actual mm context, e.g. during disk probing
1034                  * on boot, loopback IO, acct() writes etc.
1035                  */
1036                 if (unlikely(!mm))
1037                         memcg = root_mem_cgroup;
1038                 else {
1039                         memcg = mem_cgroup_from_task(rcu_dereference(mm->owner));
1040                         if (unlikely(!memcg))
1041                                 memcg = root_mem_cgroup;
1042                 }
1043         } while (!css_tryget(&memcg->css));
1044         rcu_read_unlock();
1045         return memcg;
1046 }
1047 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_mm);
1048
1049 /**
1050  * get_mem_cgroup_from_page: Obtain a reference on given page's memcg.
1051  * @page: page from which memcg should be extracted.
1052  *
1053  * Obtain a reference on page->memcg and returns it if successful. Otherwise
1054  * root_mem_cgroup is returned.
1055  */
1056 struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_page(struct page *page)
1057 {
1058         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
1059
1060         if (mem_cgroup_disabled())
1061                 return NULL;
1062
1063         rcu_read_lock();
1064         /* Page should not get uncharged and freed memcg under us. */
1065         if (!memcg || WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1066                 memcg = root_mem_cgroup;
1067         rcu_read_unlock();
1068         return memcg;
1069 }
1070 EXPORT_SYMBOL(get_mem_cgroup_from_page);
1071
1072 static __always_inline struct mem_cgroup *active_memcg(void)
1073 {
1074         if (in_interrupt())
1075                 return this_cpu_read(int_active_memcg);
1076         else
1077                 return current->active_memcg;
1078 }
1079
1080 static __always_inline struct mem_cgroup *get_active_memcg(void)
1081 {
1082         struct mem_cgroup *memcg;
1083
1084         rcu_read_lock();
1085         memcg = active_memcg();
1086         /* remote memcg must hold a ref. */
1087         if (memcg && WARN_ON_ONCE(!css_tryget(&memcg->css)))
1088                 memcg = root_mem_cgroup;
1089         rcu_read_unlock();
1090
1091         return memcg;
1092 }
1093
1094 static __always_inline bool memcg_kmem_bypass(void)
1095 {
1096         /* Allow remote memcg charging from any context. */
1097         if (unlikely(active_memcg()))
1098                 return false;
1099
1100         /* Memcg to charge can't be determined. */
1101         if (in_interrupt() || !current->mm || (current->flags & PF_KTHREAD))
1102                 return true;
1103
1104         return false;
1105 }
1106
1107 /**
1108  * If active memcg is set, do not fallback to current->mm->memcg.
1109  */
1110 static __always_inline struct mem_cgroup *get_mem_cgroup_from_current(void)
1111 {
1112         if (memcg_kmem_bypass())
1113                 return NULL;
1114
1115         if (unlikely(active_memcg()))
1116                 return get_active_memcg();
1117
1118         return get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
1119 }
1120
1121 /**
1122  * mem_cgroup_iter - iterate over memory cgroup hierarchy
1123  * @root: hierarchy root
1124  * @prev: previously returned memcg, NULL on first invocation
1125  * @reclaim: cookie for shared reclaim walks, NULL for full walks
1126  *
1127  * Returns references to children of the hierarchy below @root, or
1128  * @root itself, or %NULL after a full round-trip.
1129  *
1130  * Caller must pass the return value in @prev on subsequent
1131  * invocations for reference counting, or use mem_cgroup_iter_break()
1132  * to cancel a hierarchy walk before the round-trip is complete.
1133  *
1134  * Reclaimers can specify a node in @reclaim to divide up the memcgs
1135  * in the hierarchy among all concurrent reclaimers operating on the
1136  * same node.
1137  */
1138 struct mem_cgroup *mem_cgroup_iter(struct mem_cgroup *root,
1139                                    struct mem_cgroup *prev,
1140                                    struct mem_cgroup_reclaim_cookie *reclaim)
1141 {
1142         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1143         struct cgroup_subsys_state *css = NULL;
1144         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1145         struct mem_cgroup *pos = NULL;
1146
1147         if (mem_cgroup_disabled())
1148                 return NULL;
1149
1150         if (!root)
1151                 root = root_mem_cgroup;
1152
1153         if (prev && !reclaim)
1154                 pos = prev;
1155
1156         if (!root->use_hierarchy && root != root_mem_cgroup) {
1157                 if (prev)
1158                         goto out;
1159                 return root;
1160         }
1161
1162         rcu_read_lock();
1163
1164         if (reclaim) {
1165                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
1166
1167                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(root, reclaim->pgdat->node_id);
1168                 iter = &mz->iter;
1169
1170                 if (prev && reclaim->generation != iter->generation)
1171                         goto out_unlock;
1172
1173                 while (1) {
1174                         pos = READ_ONCE(iter->position);
1175                         if (!pos || css_tryget(&pos->css))
1176                                 break;
1177                         /*
1178                          * css reference reached zero, so iter->position will
1179                          * be cleared by ->css_released. However, we should not
1180                          * rely on this happening soon, because ->css_released
1181                          * is called from a work queue, and by busy-waiting we
1182                          * might block it. So we clear iter->position right
1183                          * away.
1184                          */
1185                         (void)cmpxchg(&iter->position, pos, NULL);
1186                 }
1187         }
1188
1189         if (pos)
1190                 css = &pos->css;
1191
1192         for (;;) {
1193                 css = css_next_descendant_pre(css, &root->css);
1194                 if (!css) {
1195                         /*
1196                          * Reclaimers share the hierarchy walk, and a
1197                          * new one might jump in right at the end of
1198                          * the hierarchy - make sure they see at least
1199                          * one group and restart from the beginning.
1200                          */
1201                         if (!prev)
1202                                 continue;
1203                         break;
1204                 }
1205
1206                 /*
1207                  * Verify the css and acquire a reference.  The root
1208                  * is provided by the caller, so we know it's alive
1209                  * and kicking, and don't take an extra reference.
1210                  */
1211                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
1212
1213                 if (css == &root->css)
1214                         break;
1215
1216                 if (css_tryget(css))
1217                         break;
1218
1219                 memcg = NULL;
1220         }
1221
1222         if (reclaim) {
1223                 /*
1224                  * The position could have already been updated by a competing
1225                  * thread, so check that the value hasn't changed since we read
1226                  * it to avoid reclaiming from the same cgroup twice.
1227                  */
1228                 (void)cmpxchg(&iter->position, pos, memcg);
1229
1230                 if (pos)
1231                         css_put(&pos->css);
1232
1233                 if (!memcg)
1234                         iter->generation++;
1235                 else if (!prev)
1236                         reclaim->generation = iter->generation;
1237         }
1238
1239 out_unlock:
1240         rcu_read_unlock();
1241 out:
1242         if (prev && prev != root)
1243                 css_put(&prev->css);
1244
1245         return memcg;
1246 }
1247
1248 /**
1249  * mem_cgroup_iter_break - abort a hierarchy walk prematurely
1250  * @root: hierarchy root
1251  * @prev: last visited hierarchy member as returned by mem_cgroup_iter()
1252  */
1253 void mem_cgroup_iter_break(struct mem_cgroup *root,
1254                            struct mem_cgroup *prev)
1255 {
1256         if (!root)
1257                 root = root_mem_cgroup;
1258         if (prev && prev != root)
1259                 css_put(&prev->css);
1260 }
1261
1262 static void __invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *from,
1263                                         struct mem_cgroup *dead_memcg)
1264 {
1265         struct mem_cgroup_reclaim_iter *iter;
1266         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1267         int nid;
1268
1269         for_each_node(nid) {
1270                 mz = mem_cgroup_nodeinfo(from, nid);
1271                 iter = &mz->iter;
1272                 cmpxchg(&iter->position, dead_memcg, NULL);
1273         }
1274 }
1275
1276 static void invalidate_reclaim_iterators(struct mem_cgroup *dead_memcg)
1277 {
1278         struct mem_cgroup *memcg = dead_memcg;
1279         struct mem_cgroup *last;
1280
1281         do {
1282                 __invalidate_reclaim_iterators(memcg, dead_memcg);
1283                 last = memcg;
1284         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
1285
1286         /*
1287          * When cgruop1 non-hierarchy mode is used,
1288          * parent_mem_cgroup() does not walk all the way up to the
1289          * cgroup root (root_mem_cgroup). So we have to handle
1290          * dead_memcg from cgroup root separately.
1291          */
1292         if (last != root_mem_cgroup)
1293                 __invalidate_reclaim_iterators(root_mem_cgroup,
1294                                                 dead_memcg);
1295 }
1296
1297 /**
1298  * mem_cgroup_scan_tasks - iterate over tasks of a memory cgroup hierarchy
1299  * @memcg: hierarchy root
1300  * @fn: function to call for each task
1301  * @arg: argument passed to @fn
1302  *
1303  * This function iterates over tasks attached to @memcg or to any of its
1304  * descendants and calls @fn for each task. If @fn returns a non-zero
1305  * value, the function breaks the iteration loop and returns the value.
1306  * Otherwise, it will iterate over all tasks and return 0.
1307  *
1308  * This function must not be called for the root memory cgroup.
1309  */
1310 int mem_cgroup_scan_tasks(struct mem_cgroup *memcg,
1311                           int (*fn)(struct task_struct *, void *), void *arg)
1312 {
1313         struct mem_cgroup *iter;
1314         int ret = 0;
1315
1316         BUG_ON(memcg == root_mem_cgroup);
1317
1318         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1319                 struct css_task_iter it;
1320                 struct task_struct *task;
1321
1322                 css_task_iter_start(&iter->css, CSS_TASK_ITER_PROCS, &it);
1323                 while (!ret && (task = css_task_iter_next(&it)))
1324                         ret = fn(task, arg);
1325                 css_task_iter_end(&it);
1326                 if (ret) {
1327                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1328                         break;
1329                 }
1330         }
1331         return ret;
1332 }
1333
1334 /**
1335  * mem_cgroup_page_lruvec - return lruvec for isolating/putting an LRU page
1336  * @page: the page
1337  * @pgdat: pgdat of the page
1338  *
1339  * This function relies on page->mem_cgroup being stable - see the
1340  * access rules in commit_charge().
1341  */
1342 struct lruvec *mem_cgroup_page_lruvec(struct page *page, struct pglist_data *pgdat)
1343 {
1344         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1345         struct mem_cgroup *memcg;
1346         struct lruvec *lruvec;
1347
1348         if (mem_cgroup_disabled()) {
1349                 lruvec = &pgdat->__lruvec;
1350                 goto out;
1351         }
1352
1353         memcg = page->mem_cgroup;
1354         /*
1355          * Swapcache readahead pages are added to the LRU - and
1356          * possibly migrated - before they are charged.
1357          */
1358         if (!memcg)
1359                 memcg = root_mem_cgroup;
1360
1361         mz = mem_cgroup_page_nodeinfo(memcg, page);
1362         lruvec = &mz->lruvec;
1363 out:
1364         /*
1365          * Since a node can be onlined after the mem_cgroup was created,
1366          * we have to be prepared to initialize lruvec->zone here;
1367          * and if offlined then reonlined, we need to reinitialize it.
1368          */
1369         if (unlikely(lruvec->pgdat != pgdat))
1370                 lruvec->pgdat = pgdat;
1371         return lruvec;
1372 }
1373
1374 /**
1375  * mem_cgroup_update_lru_size - account for adding or removing an lru page
1376  * @lruvec: mem_cgroup per zone lru vector
1377  * @lru: index of lru list the page is sitting on
1378  * @zid: zone id of the accounted pages
1379  * @nr_pages: positive when adding or negative when removing
1380  *
1381  * This function must be called under lru_lock, just before a page is added
1382  * to or just after a page is removed from an lru list (that ordering being
1383  * so as to allow it to check that lru_size 0 is consistent with list_empty).
1384  */
1385 void mem_cgroup_update_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
1386                                 int zid, int nr_pages)
1387 {
1388         struct mem_cgroup_per_node *mz;
1389         unsigned long *lru_size;
1390         long size;
1391
1392         if (mem_cgroup_disabled())
1393                 return;
1394
1395         mz = container_of(lruvec, struct mem_cgroup_per_node, lruvec);
1396         lru_size = &mz->lru_zone_size[zid][lru];
1397
1398         if (nr_pages < 0)
1399                 *lru_size += nr_pages;
1400
1401         size = *lru_size;
1402         if (WARN_ONCE(size < 0,
1403                 "%s(%p, %d, %d): lru_size %ld\n",
1404                 __func__, lruvec, lru, nr_pages, size)) {
1405                 VM_BUG_ON(1);
1406                 *lru_size = 0;
1407         }
1408
1409         if (nr_pages > 0)
1410                 *lru_size += nr_pages;
1411 }
1412
1413 /**
1414  * mem_cgroup_margin - calculate chargeable space of a memory cgroup
1415  * @memcg: the memory cgroup
1416  *
1417  * Returns the maximum amount of memory @mem can be charged with, in
1418  * pages.
1419  */
1420 static unsigned long mem_cgroup_margin(struct mem_cgroup *memcg)
1421 {
1422         unsigned long margin = 0;
1423         unsigned long count;
1424         unsigned long limit;
1425
1426         count = page_counter_read(&memcg->memory);
1427         limit = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1428         if (count < limit)
1429                 margin = limit - count;
1430
1431         if (do_memsw_account()) {
1432                 count = page_counter_read(&memcg->memsw);
1433                 limit = READ_ONCE(memcg->memsw.max);
1434                 if (count < limit)
1435                         margin = min(margin, limit - count);
1436                 else
1437                         margin = 0;
1438         }
1439
1440         return margin;
1441 }
1442
1443 /*
1444  * A routine for checking "mem" is under move_account() or not.
1445  *
1446  * Checking a cgroup is mc.from or mc.to or under hierarchy of
1447  * moving cgroups. This is for waiting at high-memory pressure
1448  * caused by "move".
1449  */
1450 static bool mem_cgroup_under_move(struct mem_cgroup *memcg)
1451 {
1452         struct mem_cgroup *from;
1453         struct mem_cgroup *to;
1454         bool ret = false;
1455         /*
1456          * Unlike task_move routines, we access mc.to, mc.from not under
1457          * mutual exclusion by cgroup_mutex. Here, we take spinlock instead.
1458          */
1459         spin_lock(&mc.lock);
1460         from = mc.from;
1461         to = mc.to;
1462         if (!from)
1463                 goto unlock;
1464
1465         ret = mem_cgroup_is_descendant(from, memcg) ||
1466                 mem_cgroup_is_descendant(to, memcg);
1467 unlock:
1468         spin_unlock(&mc.lock);
1469         return ret;
1470 }
1471
1472 static bool mem_cgroup_wait_acct_move(struct mem_cgroup *memcg)
1473 {
1474         if (mc.moving_task && current != mc.moving_task) {
1475                 if (mem_cgroup_under_move(memcg)) {
1476                         DEFINE_WAIT(wait);
1477                         prepare_to_wait(&mc.waitq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
1478                         /* moving charge context might have finished. */
1479                         if (mc.moving_task)
1480                                 schedule();
1481                         finish_wait(&mc.waitq, &wait);
1482                         return true;
1483                 }
1484         }
1485         return false;
1486 }
1487
1488 struct memory_stat {
1489         const char *name;
1490         unsigned int ratio;
1491         unsigned int idx;
1492 };
1493
1494 static struct memory_stat memory_stats[] = {
1495         { "anon", PAGE_SIZE, NR_ANON_MAPPED },
1496         { "file", PAGE_SIZE, NR_FILE_PAGES },
1497         { "kernel_stack", 1024, NR_KERNEL_STACK_KB },
1498         { "percpu", 1, MEMCG_PERCPU_B },
1499         { "sock", PAGE_SIZE, MEMCG_SOCK },
1500         { "shmem", PAGE_SIZE, NR_SHMEM },
1501         { "file_mapped", PAGE_SIZE, NR_FILE_MAPPED },
1502         { "file_dirty", PAGE_SIZE, NR_FILE_DIRTY },
1503         { "file_writeback", PAGE_SIZE, NR_WRITEBACK },
1504 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1505         /*
1506          * The ratio will be initialized in memory_stats_init(). Because
1507          * on some architectures, the macro of HPAGE_PMD_SIZE is not
1508          * constant(e.g. powerpc).
1509          */
1510         { "anon_thp", 0, NR_ANON_THPS },
1511 #endif
1512         { "inactive_anon", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_ANON },
1513         { "active_anon", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_ANON },
1514         { "inactive_file", PAGE_SIZE, NR_INACTIVE_FILE },
1515         { "active_file", PAGE_SIZE, NR_ACTIVE_FILE },
1516         { "unevictable", PAGE_SIZE, NR_UNEVICTABLE },
1517
1518         /*
1519          * Note: The slab_reclaimable and slab_unreclaimable must be
1520          * together and slab_reclaimable must be in front.
1521          */
1522         { "slab_reclaimable", 1, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B },
1523         { "slab_unreclaimable", 1, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B },
1524
1525         /* The memory events */
1526         { "workingset_refault_anon", 1, WORKINGSET_REFAULT_ANON },
1527         { "workingset_refault_file", 1, WORKINGSET_REFAULT_FILE },
1528         { "workingset_activate_anon", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON },
1529         { "workingset_activate_file", 1, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE },
1530         { "workingset_restore_anon", 1, WORKINGSET_RESTORE_ANON },
1531         { "workingset_restore_file", 1, WORKINGSET_RESTORE_FILE },
1532         { "workingset_nodereclaim", 1, WORKINGSET_NODERECLAIM },
1533 };
1534
1535 static int __init memory_stats_init(void)
1536 {
1537         int i;
1538
1539         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1540 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1541                 if (memory_stats[i].idx == NR_ANON_THPS)
1542                         memory_stats[i].ratio = HPAGE_PMD_SIZE;
1543 #endif
1544                 VM_BUG_ON(!memory_stats[i].ratio);
1545                 VM_BUG_ON(memory_stats[i].idx >= MEMCG_NR_STAT);
1546         }
1547
1548         return 0;
1549 }
1550 pure_initcall(memory_stats_init);
1551
1552 static char *memory_stat_format(struct mem_cgroup *memcg)
1553 {
1554         struct seq_buf s;
1555         int i;
1556
1557         seq_buf_init(&s, kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL), PAGE_SIZE);
1558         if (!s.buffer)
1559                 return NULL;
1560
1561         /*
1562          * Provide statistics on the state of the memory subsystem as
1563          * well as cumulative event counters that show past behavior.
1564          *
1565          * This list is ordered following a combination of these gradients:
1566          * 1) generic big picture -> specifics and details
1567          * 2) reflecting userspace activity -> reflecting kernel heuristics
1568          *
1569          * Current memory state:
1570          */
1571
1572         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
1573                 u64 size;
1574
1575                 size = memcg_page_state(memcg, memory_stats[i].idx);
1576                 size *= memory_stats[i].ratio;
1577                 seq_buf_printf(&s, "%s %llu\n", memory_stats[i].name, size);
1578
1579                 if (unlikely(memory_stats[i].idx == NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B)) {
1580                         size = memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
1581                                memcg_page_state(memcg, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B);
1582                         seq_buf_printf(&s, "slab %llu\n", size);
1583                 }
1584         }
1585
1586         /* Accumulated memory events */
1587
1588         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGFAULT),
1589                        memcg_events(memcg, PGFAULT));
1590         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGMAJFAULT),
1591                        memcg_events(memcg, PGMAJFAULT));
1592         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n",  vm_event_name(PGREFILL),
1593                        memcg_events(memcg, PGREFILL));
1594         seq_buf_printf(&s, "pgscan %lu\n",
1595                        memcg_events(memcg, PGSCAN_KSWAPD) +
1596                        memcg_events(memcg, PGSCAN_DIRECT));
1597         seq_buf_printf(&s, "pgsteal %lu\n",
1598                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_KSWAPD) +
1599                        memcg_events(memcg, PGSTEAL_DIRECT));
1600         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGACTIVATE),
1601                        memcg_events(memcg, PGACTIVATE));
1602         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGDEACTIVATE),
1603                        memcg_events(memcg, PGDEACTIVATE));
1604         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREE),
1605                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREE));
1606         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(PGLAZYFREED),
1607                        memcg_events(memcg, PGLAZYFREED));
1608
1609 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1610         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_FAULT_ALLOC),
1611                        memcg_events(memcg, THP_FAULT_ALLOC));
1612         seq_buf_printf(&s, "%s %lu\n", vm_event_name(THP_COLLAPSE_ALLOC),
1613                        memcg_events(memcg, THP_COLLAPSE_ALLOC));
1614 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1615
1616         /* The above should easily fit into one page */
1617         WARN_ON_ONCE(seq_buf_has_overflowed(&s));
1618
1619         return s.buffer;
1620 }
1621
1622 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1623 /**
1624  * mem_cgroup_print_oom_context: Print OOM information relevant to
1625  * memory controller.
1626  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1627  * @p: Task that is going to be killed
1628  *
1629  * NOTE: @memcg and @p's mem_cgroup can be different when hierarchy is
1630  * enabled
1631  */
1632 void mem_cgroup_print_oom_context(struct mem_cgroup *memcg, struct task_struct *p)
1633 {
1634         rcu_read_lock();
1635
1636         if (memcg) {
1637                 pr_cont(",oom_memcg=");
1638                 pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1639         } else
1640                 pr_cont(",global_oom");
1641         if (p) {
1642                 pr_cont(",task_memcg=");
1643                 pr_cont_cgroup_path(task_cgroup(p, memory_cgrp_id));
1644         }
1645         rcu_read_unlock();
1646 }
1647
1648 /**
1649  * mem_cgroup_print_oom_meminfo: Print OOM memory information relevant to
1650  * memory controller.
1651  * @memcg: The memory cgroup that went over limit
1652  */
1653 void mem_cgroup_print_oom_meminfo(struct mem_cgroup *memcg)
1654 {
1655         char *buf;
1656
1657         pr_info("memory: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1658                 K((u64)page_counter_read(&memcg->memory)),
1659                 K((u64)READ_ONCE(memcg->memory.max)), memcg->memory.failcnt);
1660         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
1661                 pr_info("swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1662                         K((u64)page_counter_read(&memcg->swap)),
1663                         K((u64)READ_ONCE(memcg->swap.max)), memcg->swap.failcnt);
1664         else {
1665                 pr_info("memory+swap: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1666                         K((u64)page_counter_read(&memcg->memsw)),
1667                         K((u64)memcg->memsw.max), memcg->memsw.failcnt);
1668                 pr_info("kmem: usage %llukB, limit %llukB, failcnt %lu\n",
1669                         K((u64)page_counter_read(&memcg->kmem)),
1670                         K((u64)memcg->kmem.max), memcg->kmem.failcnt);
1671         }
1672
1673         pr_info("Memory cgroup stats for ");
1674         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
1675         pr_cont(":");
1676         buf = memory_stat_format(memcg);
1677         if (!buf)
1678                 return;
1679         pr_info("%s", buf);
1680         kfree(buf);
1681 }
1682
1683 /*
1684  * Return the memory (and swap, if configured) limit for a memcg.
1685  */
1686 unsigned long mem_cgroup_get_max(struct mem_cgroup *memcg)
1687 {
1688         unsigned long max = READ_ONCE(memcg->memory.max);
1689
1690         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
1691                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg))
1692                         max += min(READ_ONCE(memcg->swap.max),
1693                                    (unsigned long)total_swap_pages);
1694         } else { /* v1 */
1695                 if (mem_cgroup_swappiness(memcg)) {
1696                         /* Calculate swap excess capacity from memsw limit */
1697                         unsigned long swap = READ_ONCE(memcg->memsw.max) - max;
1698
1699                         max += min(swap, (unsigned long)total_swap_pages);
1700                 }
1701         }
1702         return max;
1703 }
1704
1705 unsigned long mem_cgroup_size(struct mem_cgroup *memcg)
1706 {
1707         return page_counter_read(&memcg->memory);
1708 }
1709
1710 static bool mem_cgroup_out_of_memory(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
1711                                      int order)
1712 {
1713         struct oom_control oc = {
1714                 .zonelist = NULL,
1715                 .nodemask = NULL,
1716                 .memcg = memcg,
1717                 .gfp_mask = gfp_mask,
1718                 .order = order,
1719         };
1720         bool ret = true;
1721
1722         if (mutex_lock_killable(&oom_lock))
1723                 return true;
1724
1725         if (mem_cgroup_margin(memcg) >= (1 << order))
1726                 goto unlock;
1727
1728         /*
1729          * A few threads which were not waiting at mutex_lock_killable() can
1730          * fail to bail out. Therefore, check again after holding oom_lock.
1731          */
1732         ret = should_force_charge() || out_of_memory(&oc);
1733
1734 unlock:
1735         mutex_unlock(&oom_lock);
1736         return ret;
1737 }
1738
1739 static int mem_cgroup_soft_reclaim(struct mem_cgroup *root_memcg,
1740                                    pg_data_t *pgdat,
1741                                    gfp_t gfp_mask,
1742                                    unsigned long *total_scanned)
1743 {
1744         struct mem_cgroup *victim = NULL;
1745         int total = 0;
1746         int loop = 0;
1747         unsigned long excess;
1748         unsigned long nr_scanned;
1749         struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
1750                 .pgdat = pgdat,
1751         };
1752
1753         excess = soft_limit_excess(root_memcg);
1754
1755         while (1) {
1756                 victim = mem_cgroup_iter(root_memcg, victim, &reclaim);
1757                 if (!victim) {
1758                         loop++;
1759                         if (loop >= 2) {
1760                                 /*
1761                                  * If we have not been able to reclaim
1762                                  * anything, it might because there are
1763                                  * no reclaimable pages under this hierarchy
1764                                  */
1765                                 if (!total)
1766                                         break;
1767                                 /*
1768                                  * We want to do more targeted reclaim.
1769                                  * excess >> 2 is not to excessive so as to
1770                                  * reclaim too much, nor too less that we keep
1771                                  * coming back to reclaim from this cgroup
1772                                  */
1773                                 if (total >= (excess >> 2) ||
1774                                         (loop > MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS))
1775                                         break;
1776                         }
1777                         continue;
1778                 }
1779                 total += mem_cgroup_shrink_node(victim, gfp_mask, false,
1780                                         pgdat, &nr_scanned);
1781                 *total_scanned += nr_scanned;
1782                 if (!soft_limit_excess(root_memcg))
1783                         break;
1784         }
1785         mem_cgroup_iter_break(root_memcg, victim);
1786         return total;
1787 }
1788
1789 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1790 static struct lockdep_map memcg_oom_lock_dep_map = {
1791         .name = "memcg_oom_lock",
1792 };
1793 #endif
1794
1795 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_oom_lock);
1796
1797 /*
1798  * Check OOM-Killer is already running under our hierarchy.
1799  * If someone is running, return false.
1800  */
1801 static bool mem_cgroup_oom_trylock(struct mem_cgroup *memcg)
1802 {
1803         struct mem_cgroup *iter, *failed = NULL;
1804
1805         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1806
1807         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1808                 if (iter->oom_lock) {
1809                         /*
1810                          * this subtree of our hierarchy is already locked
1811                          * so we cannot give a lock.
1812                          */
1813                         failed = iter;
1814                         mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1815                         break;
1816                 } else
1817                         iter->oom_lock = true;
1818         }
1819
1820         if (failed) {
1821                 /*
1822                  * OK, we failed to lock the whole subtree so we have
1823                  * to clean up what we set up to the failing subtree
1824                  */
1825                 for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg) {
1826                         if (iter == failed) {
1827                                 mem_cgroup_iter_break(memcg, iter);
1828                                 break;
1829                         }
1830                         iter->oom_lock = false;
1831                 }
1832         } else
1833                 mutex_acquire(&memcg_oom_lock_dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1834
1835         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1836
1837         return !failed;
1838 }
1839
1840 static void mem_cgroup_oom_unlock(struct mem_cgroup *memcg)
1841 {
1842         struct mem_cgroup *iter;
1843
1844         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1845         mutex_release(&memcg_oom_lock_dep_map, _RET_IP_);
1846         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1847                 iter->oom_lock = false;
1848         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1849 }
1850
1851 static void mem_cgroup_mark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1852 {
1853         struct mem_cgroup *iter;
1854
1855         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1856         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1857                 iter->under_oom++;
1858         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1859 }
1860
1861 static void mem_cgroup_unmark_under_oom(struct mem_cgroup *memcg)
1862 {
1863         struct mem_cgroup *iter;
1864
1865         /*
1866          * Be careful about under_oom underflows becase a child memcg
1867          * could have been added after mem_cgroup_mark_under_oom.
1868          */
1869         spin_lock(&memcg_oom_lock);
1870         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
1871                 if (iter->under_oom > 0)
1872                         iter->under_oom--;
1873         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
1874 }
1875
1876 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(memcg_oom_waitq);
1877
1878 struct oom_wait_info {
1879         struct mem_cgroup *memcg;
1880         wait_queue_entry_t      wait;
1881 };
1882
1883 static int memcg_oom_wake_function(wait_queue_entry_t *wait,
1884         unsigned mode, int sync, void *arg)
1885 {
1886         struct mem_cgroup *wake_memcg = (struct mem_cgroup *)arg;
1887         struct mem_cgroup *oom_wait_memcg;
1888         struct oom_wait_info *oom_wait_info;
1889
1890         oom_wait_info = container_of(wait, struct oom_wait_info, wait);
1891         oom_wait_memcg = oom_wait_info->memcg;
1892
1893         if (!mem_cgroup_is_descendant(wake_memcg, oom_wait_memcg) &&
1894             !mem_cgroup_is_descendant(oom_wait_memcg, wake_memcg))
1895                 return 0;
1896         return autoremove_wake_function(wait, mode, sync, arg);
1897 }
1898
1899 static void memcg_oom_recover(struct mem_cgroup *memcg)
1900 {
1901         /*
1902          * For the following lockless ->under_oom test, the only required
1903          * guarantee is that it must see the state asserted by an OOM when
1904          * this function is called as a result of userland actions
1905          * triggered by the notification of the OOM.  This is trivially
1906          * achieved by invoking mem_cgroup_mark_under_oom() before
1907          * triggering notification.
1908          */
1909         if (memcg && memcg->under_oom)
1910                 __wake_up(&memcg_oom_waitq, TASK_NORMAL, 0, memcg);
1911 }
1912
1913 enum oom_status {
1914         OOM_SUCCESS,
1915         OOM_FAILED,
1916         OOM_ASYNC,
1917         OOM_SKIPPED
1918 };
1919
1920 static enum oom_status mem_cgroup_oom(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t mask, int order)
1921 {
1922         enum oom_status ret;
1923         bool locked;
1924
1925         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1926                 return OOM_SKIPPED;
1927
1928         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
1929
1930         /*
1931          * We are in the middle of the charge context here, so we
1932          * don't want to block when potentially sitting on a callstack
1933          * that holds all kinds of filesystem and mm locks.
1934          *
1935          * cgroup1 allows disabling the OOM killer and waiting for outside
1936          * handling until the charge can succeed; remember the context and put
1937          * the task to sleep at the end of the page fault when all locks are
1938          * released.
1939          *
1940          * On the other hand, in-kernel OOM killer allows for an async victim
1941          * memory reclaim (oom_reaper) and that means that we are not solely
1942          * relying on the oom victim to make a forward progress and we can
1943          * invoke the oom killer here.
1944          *
1945          * Please note that mem_cgroup_out_of_memory might fail to find a
1946          * victim and then we have to bail out from the charge path.
1947          */
1948         if (memcg->oom_kill_disable) {
1949                 if (!current->in_user_fault)
1950                         return OOM_SKIPPED;
1951                 css_get(&memcg->css);
1952                 current->memcg_in_oom = memcg;
1953                 current->memcg_oom_gfp_mask = mask;
1954                 current->memcg_oom_order = order;
1955
1956                 return OOM_ASYNC;
1957         }
1958
1959         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
1960
1961         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
1962
1963         if (locked)
1964                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
1965
1966         mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
1967         if (mem_cgroup_out_of_memory(memcg, mask, order))
1968                 ret = OOM_SUCCESS;
1969         else
1970                 ret = OOM_FAILED;
1971
1972         if (locked)
1973                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
1974
1975         return ret;
1976 }
1977
1978 /**
1979  * mem_cgroup_oom_synchronize - complete memcg OOM handling
1980  * @handle: actually kill/wait or just clean up the OOM state
1981  *
1982  * This has to be called at the end of a page fault if the memcg OOM
1983  * handler was enabled.
1984  *
1985  * Memcg supports userspace OOM handling where failed allocations must
1986  * sleep on a waitqueue until the userspace task resolves the
1987  * situation.  Sleeping directly in the charge context with all kinds
1988  * of locks held is not a good idea, instead we remember an OOM state
1989  * in the task and mem_cgroup_oom_synchronize() has to be called at
1990  * the end of the page fault to complete the OOM handling.
1991  *
1992  * Returns %true if an ongoing memcg OOM situation was detected and
1993  * completed, %false otherwise.
1994  */
1995 bool mem_cgroup_oom_synchronize(bool handle)
1996 {
1997         struct mem_cgroup *memcg = current->memcg_in_oom;
1998         struct oom_wait_info owait;
1999         bool locked;
2000
2001         /* OOM is global, do not handle */
2002         if (!memcg)
2003                 return false;
2004
2005         if (!handle)
2006                 goto cleanup;
2007
2008         owait.memcg = memcg;
2009         owait.wait.flags = 0;
2010         owait.wait.func = memcg_oom_wake_function;
2011         owait.wait.private = current;
2012         INIT_LIST_HEAD(&owait.wait.entry);
2013
2014         prepare_to_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait, TASK_KILLABLE);
2015         mem_cgroup_mark_under_oom(memcg);
2016
2017         locked = mem_cgroup_oom_trylock(memcg);
2018
2019         if (locked)
2020                 mem_cgroup_oom_notify(memcg);
2021
2022         if (locked && !memcg->oom_kill_disable) {
2023                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2024                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2025                 mem_cgroup_out_of_memory(memcg, current->memcg_oom_gfp_mask,
2026                                          current->memcg_oom_order);
2027         } else {
2028                 schedule();
2029                 mem_cgroup_unmark_under_oom(memcg);
2030                 finish_wait(&memcg_oom_waitq, &owait.wait);
2031         }
2032
2033         if (locked) {
2034                 mem_cgroup_oom_unlock(memcg);
2035                 /*
2036                  * There is no guarantee that an OOM-lock contender
2037                  * sees the wakeups triggered by the OOM kill
2038                  * uncharges.  Wake any sleepers explicitely.
2039                  */
2040                 memcg_oom_recover(memcg);
2041         }
2042 cleanup:
2043         current->memcg_in_oom = NULL;
2044         css_put(&memcg->css);
2045         return true;
2046 }
2047
2048 /**
2049  * mem_cgroup_get_oom_group - get a memory cgroup to clean up after OOM
2050  * @victim: task to be killed by the OOM killer
2051  * @oom_domain: memcg in case of memcg OOM, NULL in case of system-wide OOM
2052  *
2053  * Returns a pointer to a memory cgroup, which has to be cleaned up
2054  * by killing all belonging OOM-killable tasks.
2055  *
2056  * Caller has to call mem_cgroup_put() on the returned non-NULL memcg.
2057  */
2058 struct mem_cgroup *mem_cgroup_get_oom_group(struct task_struct *victim,
2059                                             struct mem_cgroup *oom_domain)
2060 {
2061         struct mem_cgroup *oom_group = NULL;
2062         struct mem_cgroup *memcg;
2063
2064         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
2065                 return NULL;
2066
2067         if (!oom_domain)
2068                 oom_domain = root_mem_cgroup;
2069
2070         rcu_read_lock();
2071
2072         memcg = mem_cgroup_from_task(victim);
2073         if (memcg == root_mem_cgroup)
2074                 goto out;
2075
2076         /*
2077          * If the victim task has been asynchronously moved to a different
2078          * memory cgroup, we might end up killing tasks outside oom_domain.
2079          * In this case it's better to ignore memory.group.oom.
2080          */
2081         if (unlikely(!mem_cgroup_is_descendant(memcg, oom_domain)))
2082                 goto out;
2083
2084         /*
2085          * Traverse the memory cgroup hierarchy from the victim task's
2086          * cgroup up to the OOMing cgroup (or root) to find the
2087          * highest-level memory cgroup with oom.group set.
2088          */
2089         for (; memcg; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2090                 if (memcg->oom_group)
2091                         oom_group = memcg;
2092
2093                 if (memcg == oom_domain)
2094                         break;
2095         }
2096
2097         if (oom_group)
2098                 css_get(&oom_group->css);
2099 out:
2100         rcu_read_unlock();
2101
2102         return oom_group;
2103 }
2104
2105 void mem_cgroup_print_oom_group(struct mem_cgroup *memcg)
2106 {
2107         pr_info("Tasks in ");
2108         pr_cont_cgroup_path(memcg->css.cgroup);
2109         pr_cont(" are going to be killed due to memory.oom.group set\n");
2110 }
2111
2112 /**
2113  * lock_page_memcg - lock a page->mem_cgroup binding
2114  * @page: the page
2115  *
2116  * This function protects unlocked LRU pages from being moved to
2117  * another cgroup.
2118  *
2119  * It ensures lifetime of the returned memcg. Caller is responsible
2120  * for the lifetime of the page; __unlock_page_memcg() is available
2121  * when @page might get freed inside the locked section.
2122  */
2123 struct mem_cgroup *lock_page_memcg(struct page *page)
2124 {
2125         struct page *head = compound_head(page); /* rmap on tail pages */
2126         struct mem_cgroup *memcg;
2127         unsigned long flags;
2128
2129         /*
2130          * The RCU lock is held throughout the transaction.  The fast
2131          * path can get away without acquiring the memcg->move_lock
2132          * because page moving starts with an RCU grace period.
2133          *
2134          * The RCU lock also protects the memcg from being freed when
2135          * the page state that is going to change is the only thing
2136          * preventing the page itself from being freed. E.g. writeback
2137          * doesn't hold a page reference and relies on PG_writeback to
2138          * keep off truncation, migration and so forth.
2139          */
2140         rcu_read_lock();
2141
2142         if (mem_cgroup_disabled())
2143                 return NULL;
2144 again:
2145         memcg = head->mem_cgroup;
2146         if (unlikely(!memcg))
2147                 return NULL;
2148
2149         if (atomic_read(&memcg->moving_account) <= 0)
2150                 return memcg;
2151
2152         spin_lock_irqsave(&memcg->move_lock, flags);
2153         if (memcg != head->mem_cgroup) {
2154                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2155                 goto again;
2156         }
2157
2158         /*
2159          * When charge migration first begins, we can have locked and
2160          * unlocked page stat updates happening concurrently.  Track
2161          * the task who has the lock for unlock_page_memcg().
2162          */
2163         memcg->move_lock_task = current;
2164         memcg->move_lock_flags = flags;
2165
2166         return memcg;
2167 }
2168 EXPORT_SYMBOL(lock_page_memcg);
2169
2170 /**
2171  * __unlock_page_memcg - unlock and unpin a memcg
2172  * @memcg: the memcg
2173  *
2174  * Unlock and unpin a memcg returned by lock_page_memcg().
2175  */
2176 void __unlock_page_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
2177 {
2178         if (memcg && memcg->move_lock_task == current) {
2179                 unsigned long flags = memcg->move_lock_flags;
2180
2181                 memcg->move_lock_task = NULL;
2182                 memcg->move_lock_flags = 0;
2183
2184                 spin_unlock_irqrestore(&memcg->move_lock, flags);
2185         }
2186
2187         rcu_read_unlock();
2188 }
2189
2190 /**
2191  * unlock_page_memcg - unlock a page->mem_cgroup binding
2192  * @page: the page
2193  */
2194 void unlock_page_memcg(struct page *page)
2195 {
2196         struct page *head = compound_head(page);
2197
2198         __unlock_page_memcg(head->mem_cgroup);
2199 }
2200 EXPORT_SYMBOL(unlock_page_memcg);
2201
2202 struct memcg_stock_pcp {
2203         struct mem_cgroup *cached; /* this never be root cgroup */
2204         unsigned int nr_pages;
2205
2206 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2207         struct obj_cgroup *cached_objcg;
2208         unsigned int nr_bytes;
2209 #endif
2210
2211         struct work_struct work;
2212         unsigned long flags;
2213 #define FLUSHING_CACHED_CHARGE  0
2214 };
2215 static DEFINE_PER_CPU(struct memcg_stock_pcp, memcg_stock);
2216 static DEFINE_MUTEX(percpu_charge_mutex);
2217
2218 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2219 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock);
2220 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2221                                      struct mem_cgroup *root_memcg);
2222
2223 #else
2224 static inline void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2225 {
2226 }
2227 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
2228                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
2229 {
2230         return false;
2231 }
2232 #endif
2233
2234 /**
2235  * consume_stock: Try to consume stocked charge on this cpu.
2236  * @memcg: memcg to consume from.
2237  * @nr_pages: how many pages to charge.
2238  *
2239  * The charges will only happen if @memcg matches the current cpu's memcg
2240  * stock, and at least @nr_pages are available in that stock.  Failure to
2241  * service an allocation will refill the stock.
2242  *
2243  * returns true if successful, false otherwise.
2244  */
2245 static bool consume_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2246 {
2247         struct memcg_stock_pcp *stock;
2248         unsigned long flags;
2249         bool ret = false;
2250
2251         if (nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2252                 return ret;
2253
2254         local_irq_save(flags);
2255
2256         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2257         if (memcg == stock->cached && stock->nr_pages >= nr_pages) {
2258                 stock->nr_pages -= nr_pages;
2259                 ret = true;
2260         }
2261
2262         local_irq_restore(flags);
2263
2264         return ret;
2265 }
2266
2267 /*
2268  * Returns stocks cached in percpu and reset cached information.
2269  */
2270 static void drain_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
2271 {
2272         struct mem_cgroup *old = stock->cached;
2273
2274         if (!old)
2275                 return;
2276
2277         if (stock->nr_pages) {
2278                 page_counter_uncharge(&old->memory, stock->nr_pages);
2279                 if (do_memsw_account())
2280                         page_counter_uncharge(&old->memsw, stock->nr_pages);
2281                 stock->nr_pages = 0;
2282         }
2283
2284         css_put(&old->css);
2285         stock->cached = NULL;
2286 }
2287
2288 static void drain_local_stock(struct work_struct *dummy)
2289 {
2290         struct memcg_stock_pcp *stock;
2291         unsigned long flags;
2292
2293         /*
2294          * The only protection from memory hotplug vs. drain_stock races is
2295          * that we always operate on local CPU stock here with IRQ disabled
2296          */
2297         local_irq_save(flags);
2298
2299         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2300         drain_obj_stock(stock);
2301         drain_stock(stock);
2302         clear_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags);
2303
2304         local_irq_restore(flags);
2305 }
2306
2307 /*
2308  * Cache charges(val) to local per_cpu area.
2309  * This will be consumed by consume_stock() function, later.
2310  */
2311 static void refill_stock(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2312 {
2313         struct memcg_stock_pcp *stock;
2314         unsigned long flags;
2315
2316         local_irq_save(flags);
2317
2318         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
2319         if (stock->cached != memcg) { /* reset if necessary */
2320                 drain_stock(stock);
2321                 css_get(&memcg->css);
2322                 stock->cached = memcg;
2323         }
2324         stock->nr_pages += nr_pages;
2325
2326         if (stock->nr_pages > MEMCG_CHARGE_BATCH)
2327                 drain_stock(stock);
2328
2329         local_irq_restore(flags);
2330 }
2331
2332 /*
2333  * Drains all per-CPU charge caches for given root_memcg resp. subtree
2334  * of the hierarchy under it.
2335  */
2336 static void drain_all_stock(struct mem_cgroup *root_memcg)
2337 {
2338         int cpu, curcpu;
2339
2340         /* If someone's already draining, avoid adding running more workers. */
2341         if (!mutex_trylock(&percpu_charge_mutex))
2342                 return;
2343         /*
2344          * Notify other cpus that system-wide "drain" is running
2345          * We do not care about races with the cpu hotplug because cpu down
2346          * as well as workers from this path always operate on the local
2347          * per-cpu data. CPU up doesn't touch memcg_stock at all.
2348          */
2349         curcpu = get_cpu();
2350         for_each_online_cpu(cpu) {
2351                 struct memcg_stock_pcp *stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2352                 struct mem_cgroup *memcg;
2353                 bool flush = false;
2354
2355                 rcu_read_lock();
2356                 memcg = stock->cached;
2357                 if (memcg && stock->nr_pages &&
2358                     mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
2359                         flush = true;
2360                 if (obj_stock_flush_required(stock, root_memcg))
2361                         flush = true;
2362                 rcu_read_unlock();
2363
2364                 if (flush &&
2365                     !test_and_set_bit(FLUSHING_CACHED_CHARGE, &stock->flags)) {
2366                         if (cpu == curcpu)
2367                                 drain_local_stock(&stock->work);
2368                         else
2369                                 schedule_work_on(cpu, &stock->work);
2370                 }
2371         }
2372         put_cpu();
2373         mutex_unlock(&percpu_charge_mutex);
2374 }
2375
2376 static int memcg_hotplug_cpu_dead(unsigned int cpu)
2377 {
2378         struct memcg_stock_pcp *stock;
2379         struct mem_cgroup *memcg, *mi;
2380
2381         stock = &per_cpu(memcg_stock, cpu);
2382         drain_stock(stock);
2383
2384         for_each_mem_cgroup(memcg) {
2385                 int i;
2386
2387                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++) {
2388                         int nid;
2389                         long x;
2390
2391                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->stat[i], 0);
2392                         if (x)
2393                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2394                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmstats[i]);
2395
2396                         if (i >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
2397                                 continue;
2398
2399                         for_each_node(nid) {
2400                                 struct mem_cgroup_per_node *pn;
2401
2402                                 pn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, nid);
2403                                 x = this_cpu_xchg(pn->lruvec_stat_cpu->count[i], 0);
2404                                 if (x)
2405                                         do {
2406                                                 atomic_long_add(x, &pn->lruvec_stat[i]);
2407                                         } while ((pn = parent_nodeinfo(pn, nid)));
2408                         }
2409                 }
2410
2411                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++) {
2412                         long x;
2413
2414                         x = this_cpu_xchg(memcg->vmstats_percpu->events[i], 0);
2415                         if (x)
2416                                 for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
2417                                         atomic_long_add(x, &memcg->vmevents[i]);
2418                 }
2419         }
2420
2421         return 0;
2422 }
2423
2424 static unsigned long reclaim_high(struct mem_cgroup *memcg,
2425                                   unsigned int nr_pages,
2426                                   gfp_t gfp_mask)
2427 {
2428         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2429
2430         do {
2431                 unsigned long pflags;
2432
2433                 if (page_counter_read(&memcg->memory) <=
2434                     READ_ONCE(memcg->memory.high))
2435                         continue;
2436
2437                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_HIGH);
2438
2439                 psi_memstall_enter(&pflags);
2440                 nr_reclaimed += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages,
2441                                                              gfp_mask, true);
2442                 psi_memstall_leave(&pflags);
2443         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2444                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2445
2446         return nr_reclaimed;
2447 }
2448
2449 static void high_work_func(struct work_struct *work)
2450 {
2451         struct mem_cgroup *memcg;
2452
2453         memcg = container_of(work, struct mem_cgroup, high_work);
2454         reclaim_high(memcg, MEMCG_CHARGE_BATCH, GFP_KERNEL);
2455 }
2456
2457 /*
2458  * Clamp the maximum sleep time per allocation batch to 2 seconds. This is
2459  * enough to still cause a significant slowdown in most cases, while still
2460  * allowing diagnostics and tracing to proceed without becoming stuck.
2461  */
2462 #define MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES (2UL*HZ)
2463
2464 /*
2465  * When calculating the delay, we use these either side of the exponentiation to
2466  * maintain precision and scale to a reasonable number of jiffies (see the table
2467  * below.
2468  *
2469  * - MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT: Extra precision bits while translating the
2470  *   overage ratio to a delay.
2471  * - MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT: The number of bits to scale down the
2472  *   proposed penalty in order to reduce to a reasonable number of jiffies, and
2473  *   to produce a reasonable delay curve.
2474  *
2475  * MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT just happens to be a number that produces a
2476  * reasonable delay curve compared to precision-adjusted overage, not
2477  * penalising heavily at first, but still making sure that growth beyond the
2478  * limit penalises misbehaviour cgroups by slowing them down exponentially. For
2479  * example, with a high of 100 megabytes:
2480  *
2481  *  +-------+------------------------+
2482  *  | usage | time to allocate in ms |
2483  *  +-------+------------------------+
2484  *  | 100M  |                      0 |
2485  *  | 101M  |                      6 |
2486  *  | 102M  |                     25 |
2487  *  | 103M  |                     57 |
2488  *  | 104M  |                    102 |
2489  *  | 105M  |                    159 |
2490  *  | 106M  |                    230 |
2491  *  | 107M  |                    313 |
2492  *  | 108M  |                    409 |
2493  *  | 109M  |                    518 |
2494  *  | 110M  |                    639 |
2495  *  | 111M  |                    774 |
2496  *  | 112M  |                    921 |
2497  *  | 113M  |                   1081 |
2498  *  | 114M  |                   1254 |
2499  *  | 115M  |                   1439 |
2500  *  | 116M  |                   1638 |
2501  *  | 117M  |                   1849 |
2502  *  | 118M  |                   2000 |
2503  *  | 119M  |                   2000 |
2504  *  | 120M  |                   2000 |
2505  *  +-------+------------------------+
2506  */
2507  #define MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT 20
2508  #define MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT 14
2509
2510 static u64 calculate_overage(unsigned long usage, unsigned long high)
2511 {
2512         u64 overage;
2513
2514         if (usage <= high)
2515                 return 0;
2516
2517         /*
2518          * Prevent division by 0 in overage calculation by acting as if
2519          * it was a threshold of 1 page
2520          */
2521         high = max(high, 1UL);
2522
2523         overage = usage - high;
2524         overage <<= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2525         return div64_u64(overage, high);
2526 }
2527
2528 static u64 mem_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2529 {
2530         u64 overage, max_overage = 0;
2531
2532         do {
2533                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->memory),
2534                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
2535                 max_overage = max(overage, max_overage);
2536         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2537                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2538
2539         return max_overage;
2540 }
2541
2542 static u64 swap_find_max_overage(struct mem_cgroup *memcg)
2543 {
2544         u64 overage, max_overage = 0;
2545
2546         do {
2547                 overage = calculate_overage(page_counter_read(&memcg->swap),
2548                                             READ_ONCE(memcg->swap.high));
2549                 if (overage)
2550                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_HIGH);
2551                 max_overage = max(overage, max_overage);
2552         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) &&
2553                  !mem_cgroup_is_root(memcg));
2554
2555         return max_overage;
2556 }
2557
2558 /*
2559  * Get the number of jiffies that we should penalise a mischievous cgroup which
2560  * is exceeding its memory.high by checking both it and its ancestors.
2561  */
2562 static unsigned long calculate_high_delay(struct mem_cgroup *memcg,
2563                                           unsigned int nr_pages,
2564                                           u64 max_overage)
2565 {
2566         unsigned long penalty_jiffies;
2567
2568         if (!max_overage)
2569                 return 0;
2570
2571         /*
2572          * We use overage compared to memory.high to calculate the number of
2573          * jiffies to sleep (penalty_jiffies). Ideally this value should be
2574          * fairly lenient on small overages, and increasingly harsh when the
2575          * memcg in question makes it clear that it has no intention of stopping
2576          * its crazy behaviour, so we exponentially increase the delay based on
2577          * overage amount.
2578          */
2579         penalty_jiffies = max_overage * max_overage * HZ;
2580         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_PRECISION_SHIFT;
2581         penalty_jiffies >>= MEMCG_DELAY_SCALING_SHIFT;
2582
2583         /*
2584          * Factor in the task's own contribution to the overage, such that four
2585          * N-sized allocations are throttled approximately the same as one
2586          * 4N-sized allocation.
2587          *
2588          * MEMCG_CHARGE_BATCH pages is nominal, so work out how much smaller or
2589          * larger the current charge patch is than that.
2590          */
2591         return penalty_jiffies * nr_pages / MEMCG_CHARGE_BATCH;
2592 }
2593
2594 /*
2595  * Scheduled by try_charge() to be executed from the userland return path
2596  * and reclaims memory over the high limit.
2597  */
2598 void mem_cgroup_handle_over_high(void)
2599 {
2600         unsigned long penalty_jiffies;
2601         unsigned long pflags;
2602         unsigned long nr_reclaimed;
2603         unsigned int nr_pages = current->memcg_nr_pages_over_high;
2604         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2605         struct mem_cgroup *memcg;
2606         bool in_retry = false;
2607
2608         if (likely(!nr_pages))
2609                 return;
2610
2611         memcg = get_mem_cgroup_from_mm(current->mm);
2612         current->memcg_nr_pages_over_high = 0;
2613
2614 retry_reclaim:
2615         /*
2616          * The allocating task should reclaim at least the batch size, but for
2617          * subsequent retries we only want to do what's necessary to prevent oom
2618          * or breaching resource isolation.
2619          *
2620          * This is distinct from memory.max or page allocator behaviour because
2621          * memory.high is currently batched, whereas memory.max and the page
2622          * allocator run every time an allocation is made.
2623          */
2624         nr_reclaimed = reclaim_high(memcg,
2625                                     in_retry ? SWAP_CLUSTER_MAX : nr_pages,
2626                                     GFP_KERNEL);
2627
2628         /*
2629          * memory.high is breached and reclaim is unable to keep up. Throttle
2630          * allocators proactively to slow down excessive growth.
2631          */
2632         penalty_jiffies = calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2633                                                mem_find_max_overage(memcg));
2634
2635         penalty_jiffies += calculate_high_delay(memcg, nr_pages,
2636                                                 swap_find_max_overage(memcg));
2637
2638         /*
2639          * Clamp the max delay per usermode return so as to still keep the
2640          * application moving forwards and also permit diagnostics, albeit
2641          * extremely slowly.
2642          */
2643         penalty_jiffies = min(penalty_jiffies, MEMCG_MAX_HIGH_DELAY_JIFFIES);
2644
2645         /*
2646          * Don't sleep if the amount of jiffies this memcg owes us is so low
2647          * that it's not even worth doing, in an attempt to be nice to those who
2648          * go only a small amount over their memory.high value and maybe haven't
2649          * been aggressively reclaimed enough yet.
2650          */
2651         if (penalty_jiffies <= HZ / 100)
2652                 goto out;
2653
2654         /*
2655          * If reclaim is making forward progress but we're still over
2656          * memory.high, we want to encourage that rather than doing allocator
2657          * throttling.
2658          */
2659         if (nr_reclaimed || nr_retries--) {
2660                 in_retry = true;
2661                 goto retry_reclaim;
2662         }
2663
2664         /*
2665          * If we exit early, we're guaranteed to die (since
2666          * schedule_timeout_killable sets TASK_KILLABLE). This means we don't
2667          * need to account for any ill-begotten jiffies to pay them off later.
2668          */
2669         psi_memstall_enter(&pflags);
2670         schedule_timeout_killable(penalty_jiffies);
2671         psi_memstall_leave(&pflags);
2672
2673 out:
2674         css_put(&memcg->css);
2675 }
2676
2677 static int try_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp_mask,
2678                       unsigned int nr_pages)
2679 {
2680         unsigned int batch = max(MEMCG_CHARGE_BATCH, nr_pages);
2681         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2682         struct mem_cgroup *mem_over_limit;
2683         struct page_counter *counter;
2684         enum oom_status oom_status;
2685         unsigned long nr_reclaimed;
2686         bool may_swap = true;
2687         bool drained = false;
2688         unsigned long pflags;
2689
2690         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2691                 return 0;
2692 retry:
2693         if (consume_stock(memcg, nr_pages))
2694                 return 0;
2695
2696         if (!do_memsw_account() ||
2697             page_counter_try_charge(&memcg->memsw, batch, &counter)) {
2698                 if (page_counter_try_charge(&memcg->memory, batch, &counter))
2699                         goto done_restock;
2700                 if (do_memsw_account())
2701                         page_counter_uncharge(&memcg->memsw, batch);
2702                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memory);
2703         } else {
2704                 mem_over_limit = mem_cgroup_from_counter(counter, memsw);
2705                 may_swap = false;
2706         }
2707
2708         if (batch > nr_pages) {
2709                 batch = nr_pages;
2710                 goto retry;
2711         }
2712
2713         /*
2714          * Memcg doesn't have a dedicated reserve for atomic
2715          * allocations. But like the global atomic pool, we need to
2716          * put the burden of reclaim on regular allocation requests
2717          * and let these go through as privileged allocations.
2718          */
2719         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC)
2720                 goto force;
2721
2722         /*
2723          * Unlike in global OOM situations, memcg is not in a physical
2724          * memory shortage.  Allow dying and OOM-killed tasks to
2725          * bypass the last charges so that they can exit quickly and
2726          * free their memory.
2727          */
2728         if (unlikely(should_force_charge()))
2729                 goto force;
2730
2731         /*
2732          * Prevent unbounded recursion when reclaim operations need to
2733          * allocate memory. This might exceed the limits temporarily,
2734          * but we prefer facilitating memory reclaim and getting back
2735          * under the limit over triggering OOM kills in these cases.
2736          */
2737         if (unlikely(current->flags & PF_MEMALLOC))
2738                 goto force;
2739
2740         if (unlikely(task_in_memcg_oom(current)))
2741                 goto nomem;
2742
2743         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2744                 goto nomem;
2745
2746         memcg_memory_event(mem_over_limit, MEMCG_MAX);
2747
2748         psi_memstall_enter(&pflags);
2749         nr_reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(mem_over_limit, nr_pages,
2750                                                     gfp_mask, may_swap);
2751         psi_memstall_leave(&pflags);
2752
2753         if (mem_cgroup_margin(mem_over_limit) >= nr_pages)
2754                 goto retry;
2755
2756         if (!drained) {
2757                 drain_all_stock(mem_over_limit);
2758                 drained = true;
2759                 goto retry;
2760         }
2761
2762         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2763                 goto nomem;
2764         /*
2765          * Even though the limit is exceeded at this point, reclaim
2766          * may have been able to free some pages.  Retry the charge
2767          * before killing the task.
2768          *
2769          * Only for regular pages, though: huge pages are rather
2770          * unlikely to succeed so close to the limit, and we fall back
2771          * to regular pages anyway in case of failure.
2772          */
2773         if (nr_reclaimed && nr_pages <= (1 << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER))
2774                 goto retry;
2775         /*
2776          * At task move, charge accounts can be doubly counted. So, it's
2777          * better to wait until the end of task_move if something is going on.
2778          */
2779         if (mem_cgroup_wait_acct_move(mem_over_limit))
2780                 goto retry;
2781
2782         if (nr_retries--)
2783                 goto retry;
2784
2785         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
2786                 goto nomem;
2787
2788         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2789                 goto force;
2790
2791         if (fatal_signal_pending(current))
2792                 goto force;
2793
2794         /*
2795          * keep retrying as long as the memcg oom killer is able to make
2796          * a forward progress or bypass the charge if the oom killer
2797          * couldn't make any progress.
2798          */
2799         oom_status = mem_cgroup_oom(mem_over_limit, gfp_mask,
2800                        get_order(nr_pages * PAGE_SIZE));
2801         switch (oom_status) {
2802         case OOM_SUCCESS:
2803                 nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
2804                 goto retry;
2805         case OOM_FAILED:
2806                 goto force;
2807         default:
2808                 goto nomem;
2809         }
2810 nomem:
2811         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2812                 return -ENOMEM;
2813 force:
2814         /*
2815          * The allocation either can't fail or will lead to more memory
2816          * being freed very soon.  Allow memory usage go over the limit
2817          * temporarily by force charging it.
2818          */
2819         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
2820         if (do_memsw_account())
2821                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
2822
2823         return 0;
2824
2825 done_restock:
2826         if (batch > nr_pages)
2827                 refill_stock(memcg, batch - nr_pages);
2828
2829         /*
2830          * If the hierarchy is above the normal consumption range, schedule
2831          * reclaim on returning to userland.  We can perform reclaim here
2832          * if __GFP_RECLAIM but let's always punt for simplicity and so that
2833          * GFP_KERNEL can consistently be used during reclaim.  @memcg is
2834          * not recorded as it most likely matches current's and won't
2835          * change in the meantime.  As high limit is checked again before
2836          * reclaim, the cost of mismatch is negligible.
2837          */
2838         do {
2839                 bool mem_high, swap_high;
2840
2841                 mem_high = page_counter_read(&memcg->memory) >
2842                         READ_ONCE(memcg->memory.high);
2843                 swap_high = page_counter_read(&memcg->swap) >
2844                         READ_ONCE(memcg->swap.high);
2845
2846                 /* Don't bother a random interrupted task */
2847                 if (in_interrupt()) {
2848                         if (mem_high) {
2849                                 schedule_work(&memcg->high_work);
2850                                 break;
2851                         }
2852                         continue;
2853                 }
2854
2855                 if (mem_high || swap_high) {
2856                         /*
2857                          * The allocating tasks in this cgroup will need to do
2858                          * reclaim or be throttled to prevent further growth
2859                          * of the memory or swap footprints.
2860                          *
2861                          * Target some best-effort fairness between the tasks,
2862                          * and distribute reclaim work and delay penalties
2863                          * based on how much each task is actually allocating.
2864                          */
2865                         current->memcg_nr_pages_over_high += batch;
2866                         set_notify_resume(current);
2867                         break;
2868                 }
2869         } while ((memcg = parent_mem_cgroup(memcg)));
2870
2871         return 0;
2872 }
2873
2874 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) || defined(CONFIG_MMU)
2875 static void cancel_charge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
2876 {
2877         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
2878                 return;
2879
2880         page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_pages);
2881         if (do_memsw_account())
2882                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
2883 }
2884 #endif
2885
2886 static void commit_charge(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
2887 {
2888         VM_BUG_ON_PAGE(page->mem_cgroup, page);
2889         /*
2890          * Any of the following ensures page->mem_cgroup stability:
2891          *
2892          * - the page lock
2893          * - LRU isolation
2894          * - lock_page_memcg()
2895          * - exclusive reference
2896          */
2897         page->mem_cgroup = memcg;
2898 }
2899
2900 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
2901 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
2902                                  gfp_t gfp)
2903 {
2904         unsigned int objects = objs_per_slab_page(s, page);
2905         void *vec;
2906
2907         vec = kcalloc_node(objects, sizeof(struct obj_cgroup *), gfp,
2908                            page_to_nid(page));
2909         if (!vec)
2910                 return -ENOMEM;
2911
2912         if (cmpxchg(&page->obj_cgroups, NULL,
2913                     (struct obj_cgroup **) ((unsigned long)vec | 0x1UL)))
2914                 kfree(vec);
2915         else
2916                 kmemleak_not_leak(vec);
2917
2918         return 0;
2919 }
2920
2921 /*
2922  * Returns a pointer to the memory cgroup to which the kernel object is charged.
2923  *
2924  * The caller must ensure the memcg lifetime, e.g. by taking rcu_read_lock(),
2925  * cgroup_mutex, etc.
2926  */
2927 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_obj(void *p)
2928 {
2929         struct page *page;
2930
2931         if (mem_cgroup_disabled())
2932                 return NULL;
2933
2934         page = virt_to_head_page(p);
2935
2936         /*
2937          * If page->mem_cgroup is set, it's either a simple mem_cgroup pointer
2938          * or a pointer to obj_cgroup vector. In the latter case the lowest
2939          * bit of the pointer is set.
2940          * The page->mem_cgroup pointer can be asynchronously changed
2941          * from NULL to (obj_cgroup_vec | 0x1UL), but can't be changed
2942          * from a valid memcg pointer to objcg vector or back.
2943          */
2944         if (!page->mem_cgroup)
2945                 return NULL;
2946
2947         /*
2948          * Slab objects are accounted individually, not per-page.
2949          * Memcg membership data for each individual object is saved in
2950          * the page->obj_cgroups.
2951          */
2952         if (page_has_obj_cgroups(page)) {
2953                 struct obj_cgroup *objcg;
2954                 unsigned int off;
2955
2956                 off = obj_to_index(page->slab_cache, page, p);
2957                 objcg = page_obj_cgroups(page)[off];
2958                 if (objcg)
2959                         return obj_cgroup_memcg(objcg);
2960
2961                 return NULL;
2962         }
2963
2964         /* All other pages use page->mem_cgroup */
2965         return page->mem_cgroup;
2966 }
2967
2968 __always_inline struct obj_cgroup *get_obj_cgroup_from_current(void)
2969 {
2970         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
2971         struct mem_cgroup *memcg;
2972
2973         if (memcg_kmem_bypass())
2974                 return NULL;
2975
2976         rcu_read_lock();
2977         if (unlikely(active_memcg()))
2978                 memcg = active_memcg();
2979         else
2980                 memcg = mem_cgroup_from_task(current);
2981
2982         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
2983                 objcg = rcu_dereference(memcg->objcg);
2984                 if (objcg && obj_cgroup_tryget(objcg))
2985                         break;
2986                 objcg = NULL;
2987         }
2988         rcu_read_unlock();
2989
2990         return objcg;
2991 }
2992
2993 static int memcg_alloc_cache_id(void)
2994 {
2995         int id, size;
2996         int err;
2997
2998         id = ida_simple_get(&memcg_cache_ida,
2999                             0, MEMCG_CACHES_MAX_SIZE, GFP_KERNEL);
3000         if (id < 0)
3001                 return id;
3002
3003         if (id < memcg_nr_cache_ids)
3004                 return id;
3005
3006         /*
3007          * There's no space for the new id in memcg_caches arrays,
3008          * so we have to grow them.
3009          */
3010         down_write(&memcg_cache_ids_sem);
3011
3012         size = 2 * (id + 1);
3013         if (size < MEMCG_CACHES_MIN_SIZE)
3014                 size = MEMCG_CACHES_MIN_SIZE;
3015         else if (size > MEMCG_CACHES_MAX_SIZE)
3016                 size = MEMCG_CACHES_MAX_SIZE;
3017
3018         err = memcg_update_all_list_lrus(size);
3019         if (!err)
3020                 memcg_nr_cache_ids = size;
3021
3022         up_write(&memcg_cache_ids_sem);
3023
3024         if (err) {
3025                 ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3026                 return err;
3027         }
3028         return id;
3029 }
3030
3031 static void memcg_free_cache_id(int id)
3032 {
3033         ida_simple_remove(&memcg_cache_ida, id);
3034 }
3035
3036 /**
3037  * __memcg_kmem_charge: charge a number of kernel pages to a memcg
3038  * @memcg: memory cgroup to charge
3039  * @gfp: reclaim mode
3040  * @nr_pages: number of pages to charge
3041  *
3042  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3043  */
3044 int __memcg_kmem_charge(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp,
3045                         unsigned int nr_pages)
3046 {
3047         struct page_counter *counter;
3048         int ret;
3049
3050         ret = try_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3051         if (ret)
3052                 return ret;
3053
3054         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) &&
3055             !page_counter_try_charge(&memcg->kmem, nr_pages, &counter)) {
3056
3057                 /*
3058                  * Enforce __GFP_NOFAIL allocation because callers are not
3059                  * prepared to see failures and likely do not have any failure
3060                  * handling code.
3061                  */
3062                 if (gfp & __GFP_NOFAIL) {
3063                         page_counter_charge(&memcg->kmem, nr_pages);
3064                         return 0;
3065                 }
3066                 cancel_charge(memcg, nr_pages);
3067                 return -ENOMEM;
3068         }
3069         return 0;
3070 }
3071
3072 /**
3073  * __memcg_kmem_uncharge: uncharge a number of kernel pages from a memcg
3074  * @memcg: memcg to uncharge
3075  * @nr_pages: number of pages to uncharge
3076  */
3077 void __memcg_kmem_uncharge(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
3078 {
3079         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
3080                 page_counter_uncharge(&memcg->kmem, nr_pages);
3081
3082         refill_stock(memcg, nr_pages);
3083 }
3084
3085 /**
3086  * __memcg_kmem_charge_page: charge a kmem page to the current memory cgroup
3087  * @page: page to charge
3088  * @gfp: reclaim mode
3089  * @order: allocation order
3090  *
3091  * Returns 0 on success, an error code on failure.
3092  */
3093 int __memcg_kmem_charge_page(struct page *page, gfp_t gfp, int order)
3094 {
3095         struct mem_cgroup *memcg;
3096         int ret = 0;
3097
3098         memcg = get_mem_cgroup_from_current();
3099         if (memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3100                 ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, 1 << order);
3101                 if (!ret) {
3102                         page->mem_cgroup = memcg;
3103                         __SetPageKmemcg(page);
3104                         return 0;
3105                 }
3106                 css_put(&memcg->css);
3107         }
3108         return ret;
3109 }
3110
3111 /**
3112  * __memcg_kmem_uncharge_page: uncharge a kmem page
3113  * @page: page to uncharge
3114  * @order: allocation order
3115  */
3116 void __memcg_kmem_uncharge_page(struct page *page, int order)
3117 {
3118         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
3119         unsigned int nr_pages = 1 << order;
3120
3121         if (!memcg)
3122                 return;
3123
3124         VM_BUG_ON_PAGE(mem_cgroup_is_root(memcg), page);
3125         __memcg_kmem_uncharge(memcg, nr_pages);
3126         page->mem_cgroup = NULL;
3127         css_put(&memcg->css);
3128
3129         /* slab pages do not have PageKmemcg flag set */
3130         if (PageKmemcg(page))
3131                 __ClearPageKmemcg(page);
3132 }
3133
3134 static bool consume_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3135 {
3136         struct memcg_stock_pcp *stock;
3137         unsigned long flags;
3138         bool ret = false;
3139
3140         local_irq_save(flags);
3141
3142         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3143         if (objcg == stock->cached_objcg && stock->nr_bytes >= nr_bytes) {
3144                 stock->nr_bytes -= nr_bytes;
3145                 ret = true;
3146         }
3147
3148         local_irq_restore(flags);
3149
3150         return ret;
3151 }
3152
3153 static void drain_obj_stock(struct memcg_stock_pcp *stock)
3154 {
3155         struct obj_cgroup *old = stock->cached_objcg;
3156
3157         if (!old)
3158                 return;
3159
3160         if (stock->nr_bytes) {
3161                 unsigned int nr_pages = stock->nr_bytes >> PAGE_SHIFT;
3162                 unsigned int nr_bytes = stock->nr_bytes & (PAGE_SIZE - 1);
3163
3164                 if (nr_pages) {
3165                         rcu_read_lock();
3166                         __memcg_kmem_uncharge(obj_cgroup_memcg(old), nr_pages);
3167                         rcu_read_unlock();
3168                 }
3169
3170                 /*
3171                  * The leftover is flushed to the centralized per-memcg value.
3172                  * On the next attempt to refill obj stock it will be moved
3173                  * to a per-cpu stock (probably, on an other CPU), see
3174                  * refill_obj_stock().
3175                  *
3176                  * How often it's flushed is a trade-off between the memory
3177                  * limit enforcement accuracy and potential CPU contention,
3178                  * so it might be changed in the future.
3179                  */
3180                 atomic_add(nr_bytes, &old->nr_charged_bytes);
3181                 stock->nr_bytes = 0;
3182         }
3183
3184         obj_cgroup_put(old);
3185         stock->cached_objcg = NULL;
3186 }
3187
3188 static bool obj_stock_flush_required(struct memcg_stock_pcp *stock,
3189                                      struct mem_cgroup *root_memcg)
3190 {
3191         struct mem_cgroup *memcg;
3192
3193         if (stock->cached_objcg) {
3194                 memcg = obj_cgroup_memcg(stock->cached_objcg);
3195                 if (memcg && mem_cgroup_is_descendant(memcg, root_memcg))
3196                         return true;
3197         }
3198
3199         return false;
3200 }
3201
3202 static void refill_obj_stock(struct obj_cgroup *objcg, unsigned int nr_bytes)
3203 {
3204         struct memcg_stock_pcp *stock;
3205         unsigned long flags;
3206
3207         local_irq_save(flags);
3208
3209         stock = this_cpu_ptr(&memcg_stock);
3210         if (stock->cached_objcg != objcg) { /* reset if necessary */
3211                 drain_obj_stock(stock);
3212                 obj_cgroup_get(objcg);
3213                 stock->cached_objcg = objcg;
3214                 stock->nr_bytes = atomic_xchg(&objcg->nr_charged_bytes, 0);
3215         }
3216         stock->nr_bytes += nr_bytes;
3217
3218         if (stock->nr_bytes > PAGE_SIZE)
3219                 drain_obj_stock(stock);
3220
3221         local_irq_restore(flags);
3222 }
3223
3224 int obj_cgroup_charge(struct obj_cgroup *objcg, gfp_t gfp, size_t size)
3225 {
3226         struct mem_cgroup *memcg;
3227         unsigned int nr_pages, nr_bytes;
3228         int ret;
3229
3230         if (consume_obj_stock(objcg, size))
3231                 return 0;
3232
3233         /*
3234          * In theory, memcg->nr_charged_bytes can have enough
3235          * pre-charged bytes to satisfy the allocation. However,
3236          * flushing memcg->nr_charged_bytes requires two atomic
3237          * operations, and memcg->nr_charged_bytes can't be big,
3238          * so it's better to ignore it and try grab some new pages.
3239          * memcg->nr_charged_bytes will be flushed in
3240          * refill_obj_stock(), called from this function or
3241          * independently later.
3242          */
3243         rcu_read_lock();
3244 retry:
3245         memcg = obj_cgroup_memcg(objcg);
3246         if (unlikely(!css_tryget(&memcg->css)))
3247                 goto retry;
3248         rcu_read_unlock();
3249
3250         nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3251         nr_bytes = size & (PAGE_SIZE - 1);
3252
3253         if (nr_bytes)
3254                 nr_pages += 1;
3255
3256         ret = __memcg_kmem_charge(memcg, gfp, nr_pages);
3257         if (!ret && nr_bytes)
3258                 refill_obj_stock(objcg, PAGE_SIZE - nr_bytes);
3259
3260         css_put(&memcg->css);
3261         return ret;
3262 }
3263
3264 void obj_cgroup_uncharge(struct obj_cgroup *objcg, size_t size)
3265 {
3266         refill_obj_stock(objcg, size);
3267 }
3268
3269 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3270
3271 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
3272
3273 /*
3274  * Because tail pages are not marked as "used", set it. We're under
3275  * pgdat->lru_lock and migration entries setup in all page mappings.
3276  */
3277 void mem_cgroup_split_huge_fixup(struct page *head)
3278 {
3279 #ifdef CONFIG_FINEGRAINED_THP
3280         int page_nr = compound_nr(head);
3281 #endif
3282         struct mem_cgroup *memcg = head->mem_cgroup;
3283         int i;
3284
3285         if (mem_cgroup_disabled())
3286                 return;
3287
3288 #ifdef CONFIG_FINEGRAINED_THP
3289         for (i = 1; i < page_nr; i++) {
3290                 css_get(&memcg->css);
3291                 head[i].mem_cgroup = memcg;
3292         }
3293 #else /* CONFIG_FINEGRAINED_THP */
3294         for (i = 1; i < HPAGE_PMD_NR; i++) {
3295                 css_get(&memcg->css);
3296                 head[i].mem_cgroup = memcg;
3297         }
3298 #endif /* CONFIG_FINEGRAINED_THP */
3299 }
3300 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
3301
3302 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3303 /**
3304  * mem_cgroup_move_swap_account - move swap charge and swap_cgroup's record.
3305  * @entry: swap entry to be moved
3306  * @from:  mem_cgroup which the entry is moved from
3307  * @to:  mem_cgroup which the entry is moved to
3308  *
3309  * It succeeds only when the swap_cgroup's record for this entry is the same
3310  * as the mem_cgroup's id of @from.
3311  *
3312  * Returns 0 on success, -EINVAL on failure.
3313  *
3314  * The caller must have charged to @to, IOW, called page_counter_charge() about
3315  * both res and memsw, and called css_get().
3316  */
3317 static int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3318                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3319 {
3320         unsigned short old_id, new_id;
3321
3322         old_id = mem_cgroup_id(from);
3323         new_id = mem_cgroup_id(to);
3324
3325         if (swap_cgroup_cmpxchg(entry, old_id, new_id) == old_id) {
3326                 mod_memcg_state(from, MEMCG_SWAP, -1);
3327                 mod_memcg_state(to, MEMCG_SWAP, 1);
3328                 return 0;
3329         }
3330         return -EINVAL;
3331 }
3332 #else
3333 static inline int mem_cgroup_move_swap_account(swp_entry_t entry,
3334                                 struct mem_cgroup *from, struct mem_cgroup *to)
3335 {
3336         return -EINVAL;
3337 }
3338 #endif
3339
3340 static DEFINE_MUTEX(memcg_max_mutex);
3341
3342 static int mem_cgroup_resize_max(struct mem_cgroup *memcg,
3343                                  unsigned long max, bool memsw)
3344 {
3345         bool enlarge = false;
3346         bool drained = false;
3347         int ret;
3348         bool limits_invariant;
3349         struct page_counter *counter = memsw ? &memcg->memsw : &memcg->memory;
3350
3351         do {
3352                 if (signal_pending(current)) {
3353                         ret = -EINTR;
3354                         break;
3355                 }
3356
3357                 mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3358                 /*
3359                  * Make sure that the new limit (memsw or memory limit) doesn't
3360                  * break our basic invariant rule memory.max <= memsw.max.
3361                  */
3362                 limits_invariant = memsw ? max >= READ_ONCE(memcg->memory.max) :
3363                                            max <= memcg->memsw.max;
3364                 if (!limits_invariant) {
3365                         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3366                         ret = -EINVAL;
3367                         break;
3368                 }
3369                 if (max > counter->max)
3370                         enlarge = true;
3371                 ret = page_counter_set_max(counter, max);
3372                 mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3373
3374                 if (!ret)
3375                         break;
3376
3377                 if (!drained) {
3378                         drain_all_stock(memcg);
3379                         drained = true;
3380                         continue;
3381                 }
3382
3383                 if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3384                                         GFP_KERNEL, !memsw)) {
3385                         ret = -EBUSY;
3386                         break;
3387                 }
3388         } while (true);
3389
3390         if (!ret && enlarge)
3391                 memcg_oom_recover(memcg);
3392
3393         return ret;
3394 }
3395
3396 unsigned long mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pg_data_t *pgdat, int order,
3397                                             gfp_t gfp_mask,
3398                                             unsigned long *total_scanned)
3399 {
3400         unsigned long nr_reclaimed = 0;
3401         struct mem_cgroup_per_node *mz, *next_mz = NULL;
3402         unsigned long reclaimed;
3403         int loop = 0;
3404         struct mem_cgroup_tree_per_node *mctz;
3405         unsigned long excess;
3406         unsigned long nr_scanned;
3407
3408         if (order > 0)
3409                 return 0;
3410
3411         mctz = soft_limit_tree_node(pgdat->node_id);
3412
3413         /*
3414          * Do not even bother to check the largest node if the root
3415          * is empty. Do it lockless to prevent lock bouncing. Races
3416          * are acceptable as soft limit is best effort anyway.
3417          */
3418         if (!mctz || RB_EMPTY_ROOT(&mctz->rb_root))
3419                 return 0;
3420
3421         /*
3422          * This loop can run a while, specially if mem_cgroup's continuously
3423          * keep exceeding their soft limit and putting the system under
3424          * pressure
3425          */
3426         do {
3427                 if (next_mz)
3428                         mz = next_mz;
3429                 else
3430                         mz = mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3431                 if (!mz)
3432                         break;
3433
3434                 nr_scanned = 0;
3435                 reclaimed = mem_cgroup_soft_reclaim(mz->memcg, pgdat,
3436                                                     gfp_mask, &nr_scanned);
3437                 nr_reclaimed += reclaimed;
3438                 *total_scanned += nr_scanned;
3439                 spin_lock_irq(&mctz->lock);
3440                 __mem_cgroup_remove_exceeded(mz, mctz);
3441
3442                 /*
3443                  * If we failed to reclaim anything from this memory cgroup
3444                  * it is time to move on to the next cgroup
3445                  */
3446                 next_mz = NULL;
3447                 if (!reclaimed)
3448                         next_mz = __mem_cgroup_largest_soft_limit_node(mctz);
3449
3450                 excess = soft_limit_excess(mz->memcg);
3451                 /*
3452                  * One school of thought says that we should not add
3453                  * back the node to the tree if reclaim returns 0.
3454                  * But our reclaim could return 0, simply because due
3455                  * to priority we are exposing a smaller subset of
3456                  * memory to reclaim from. Consider this as a longer
3457                  * term TODO.
3458                  */
3459                 /* If excess == 0, no tree ops */
3460                 __mem_cgroup_insert_exceeded(mz, mctz, excess);
3461                 spin_unlock_irq(&mctz->lock);
3462                 css_put(&mz->memcg->css);
3463                 loop++;
3464                 /*
3465                  * Could not reclaim anything and there are no more
3466                  * mem cgroups to try or we seem to be looping without
3467                  * reclaiming anything.
3468                  */
3469                 if (!nr_reclaimed &&
3470                         (next_mz == NULL ||
3471                         loop > MEM_CGROUP_MAX_SOFT_LIMIT_RECLAIM_LOOPS))
3472                         break;
3473         } while (!nr_reclaimed);
3474         if (next_mz)
3475                 css_put(&next_mz->memcg->css);
3476         return nr_reclaimed;
3477 }
3478
3479 /*
3480  * Test whether @memcg has children, dead or alive.  Note that this
3481  * function doesn't care whether @memcg has use_hierarchy enabled and
3482  * returns %true if there are child csses according to the cgroup
3483  * hierarchy.  Testing use_hierarchy is the caller's responsibility.
3484  */
3485 static inline bool memcg_has_children(struct mem_cgroup *memcg)
3486 {
3487         bool ret;
3488
3489         rcu_read_lock();
3490         ret = css_next_child(NULL, &memcg->css);
3491         rcu_read_unlock();
3492         return ret;
3493 }
3494
3495 /*
3496  * Reclaims as many pages from the given memcg as possible.
3497  *
3498  * Caller is responsible for holding css reference for memcg.
3499  */
3500 static int mem_cgroup_force_empty(struct mem_cgroup *memcg)
3501 {
3502         int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
3503
3504         /* we call try-to-free pages for make this cgroup empty */
3505         lru_add_drain_all();
3506
3507         drain_all_stock(memcg);
3508
3509         /* try to free all pages in this cgroup */
3510         while (nr_retries && page_counter_read(&memcg->memory)) {
3511                 int progress;
3512
3513                 if (signal_pending(current))
3514                         return -EINTR;
3515
3516                 progress = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, 1,
3517                                                         GFP_KERNEL, true);
3518                 if (!progress) {
3519                         nr_retries--;
3520                         /* maybe some writeback is necessary */
3521                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3522                 }
3523
3524         }
3525
3526         return 0;
3527 }
3528
3529 static ssize_t mem_cgroup_force_empty_write(struct kernfs_open_file *of,
3530                                             char *buf, size_t nbytes,
3531                                             loff_t off)
3532 {
3533         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3534
3535         if (mem_cgroup_is_root(memcg))
3536                 return -EINVAL;
3537         return mem_cgroup_force_empty(memcg) ?: nbytes;
3538 }
3539
3540 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
3541 static int mem_cgroup_force_reclaim(struct cgroup_subsys_state *css,
3542                                struct cftype *cft, u64 val)
3543 {
3544         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3545         unsigned long nr_to_reclaim = val;
3546         unsigned long total = 0;
3547         int loop;
3548
3549         for (loop = 0; loop < MEM_CGROUP_MAX_RECLAIM_LOOPS; loop++) {
3550                 total += try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_to_reclaim,
3551                                                 GFP_KERNEL, true);
3552
3553                 /*
3554                  * If nothing was reclaimed after two attempts, there
3555                  * may be no reclaimable pages in this hierarchy.
3556                  * If more than nr_to_reclaim pages were already reclaimed,
3557                  * finish force reclaim.
3558                  */
3559                 if (loop && (!total || total > nr_to_reclaim))
3560                         break;
3561         }
3562
3563         pr_info("%s: [Mem_reclaim] Loop: %d - Total_reclaimed: %lu - nr_to_reclaim: %lu\n",
3564                 __func__, loop, total, nr_to_reclaim);
3565
3566         return total;
3567 }
3568 #endif
3569
3570 static u64 mem_cgroup_hierarchy_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3571                                      struct cftype *cft)
3572 {
3573         return mem_cgroup_from_css(css)->use_hierarchy;
3574 }
3575
3576 static int mem_cgroup_hierarchy_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3577                                       struct cftype *cft, u64 val)
3578 {
3579         int retval = 0;
3580         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3581         struct mem_cgroup *parent_memcg = mem_cgroup_from_css(memcg->css.parent);
3582
3583         if (memcg->use_hierarchy == val)
3584                 return 0;
3585
3586         /*
3587          * If parent's use_hierarchy is set, we can't make any modifications
3588          * in the child subtrees. If it is unset, then the change can
3589          * occur, provided the current cgroup has no children.
3590          *
3591          * For the root cgroup, parent_mem is NULL, we allow value to be
3592          * set if there are no children.
3593          */
3594         if ((!parent_memcg || !parent_memcg->use_hierarchy) &&
3595                                 (val == 1 || val == 0)) {
3596                 if (!memcg_has_children(memcg))
3597                         memcg->use_hierarchy = val;
3598                 else
3599                         retval = -EBUSY;
3600         } else
3601                 retval = -EINVAL;
3602
3603         return retval;
3604 }
3605
3606 static unsigned long mem_cgroup_usage(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
3607 {
3608         unsigned long val;
3609
3610         if (mem_cgroup_is_root(memcg)) {
3611                 val = memcg_page_state(memcg, NR_FILE_PAGES) +
3612                         memcg_page_state(memcg, NR_ANON_MAPPED);
3613                 if (swap)
3614                         val += memcg_page_state(memcg, MEMCG_SWAP);
3615         } else {
3616                 if (!swap)
3617                         val = page_counter_read(&memcg->memory);
3618                 else
3619                         val = page_counter_read(&memcg->memsw);
3620         }
3621         return val;
3622 }
3623
3624 enum {
3625         RES_USAGE,
3626         RES_LIMIT,
3627         RES_MAX_USAGE,
3628         RES_FAILCNT,
3629         RES_SOFT_LIMIT,
3630 };
3631
3632 static u64 mem_cgroup_read_u64(struct cgroup_subsys_state *css,
3633                                struct cftype *cft)
3634 {
3635         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3636         struct page_counter *counter;
3637
3638         switch (MEMFILE_TYPE(cft->private)) {
3639         case _MEM:
3640                 counter = &memcg->memory;
3641                 break;
3642         case _MEMSWAP:
3643                 counter = &memcg->memsw;
3644                 break;
3645         case _KMEM:
3646                 counter = &memcg->kmem;
3647                 break;
3648         case _TCP:
3649                 counter = &memcg->tcpmem;
3650                 break;
3651         default:
3652                 BUG();
3653         }
3654
3655         switch (MEMFILE_ATTR(cft->private)) {
3656         case RES_USAGE:
3657                 if (counter == &memcg->memory)
3658                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, false) * PAGE_SIZE;
3659                 if (counter == &memcg->memsw)
3660                         return (u64)mem_cgroup_usage(memcg, true) * PAGE_SIZE;
3661                 return (u64)page_counter_read(counter) * PAGE_SIZE;
3662         case RES_LIMIT:
3663                 return (u64)counter->max * PAGE_SIZE;
3664         case RES_MAX_USAGE:
3665                 return (u64)counter->watermark * PAGE_SIZE;
3666         case RES_FAILCNT:
3667                 return counter->failcnt;
3668         case RES_SOFT_LIMIT:
3669                 return (u64)memcg->soft_limit * PAGE_SIZE;
3670         default:
3671                 BUG();
3672         }
3673 }
3674
3675 static void memcg_flush_percpu_vmstats(struct mem_cgroup *memcg)
3676 {
3677         unsigned long stat[MEMCG_NR_STAT] = {0};
3678         struct mem_cgroup *mi;
3679         int node, cpu, i;
3680
3681         for_each_online_cpu(cpu)
3682                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3683                         stat[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->stat[i], cpu);
3684
3685         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3686                 for (i = 0; i < MEMCG_NR_STAT; i++)
3687                         atomic_long_add(stat[i], &mi->vmstats[i]);
3688
3689         for_each_node(node) {
3690                 struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
3691                 struct mem_cgroup_per_node *pi;
3692
3693                 for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3694                         stat[i] = 0;
3695
3696                 for_each_online_cpu(cpu)
3697                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3698                                 stat[i] += per_cpu(
3699                                         pn->lruvec_stat_cpu->count[i], cpu);
3700
3701                 for (pi = pn; pi; pi = parent_nodeinfo(pi, node))
3702                         for (i = 0; i < NR_VM_NODE_STAT_ITEMS; i++)
3703                                 atomic_long_add(stat[i], &pi->lruvec_stat[i]);
3704         }
3705 }
3706
3707 static void memcg_flush_percpu_vmevents(struct mem_cgroup *memcg)
3708 {
3709         unsigned long events[NR_VM_EVENT_ITEMS];
3710         struct mem_cgroup *mi;
3711         int cpu, i;
3712
3713         for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3714                 events[i] = 0;
3715
3716         for_each_online_cpu(cpu)
3717                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3718                         events[i] += per_cpu(memcg->vmstats_percpu->events[i],
3719                                              cpu);
3720
3721         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi))
3722                 for (i = 0; i < NR_VM_EVENT_ITEMS; i++)
3723                         atomic_long_add(events[i], &mi->vmevents[i]);
3724 }
3725
3726 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
3727 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3728 {
3729         struct obj_cgroup *objcg;
3730         int memcg_id;
3731
3732         if (cgroup_memory_nokmem)
3733                 return 0;
3734
3735         BUG_ON(memcg->kmemcg_id >= 0);
3736         BUG_ON(memcg->kmem_state);
3737
3738         memcg_id = memcg_alloc_cache_id();
3739         if (memcg_id < 0)
3740                 return memcg_id;
3741
3742         objcg = obj_cgroup_alloc();
3743         if (!objcg) {
3744                 memcg_free_cache_id(memcg_id);
3745                 return -ENOMEM;
3746         }
3747         objcg->memcg = memcg;
3748         rcu_assign_pointer(memcg->objcg, objcg);
3749
3750         static_branch_enable(&memcg_kmem_enabled_key);
3751
3752         /*
3753          * A memory cgroup is considered kmem-online as soon as it gets
3754          * kmemcg_id. Setting the id after enabling static branching will
3755          * guarantee no one starts accounting before all call sites are
3756          * patched.
3757          */
3758         memcg->kmemcg_id = memcg_id;
3759         memcg->kmem_state = KMEM_ONLINE;
3760
3761         return 0;
3762 }
3763
3764 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3765 {
3766         struct cgroup_subsys_state *css;
3767         struct mem_cgroup *parent, *child;
3768         int kmemcg_id;
3769
3770         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
3771                 return;
3772
3773         memcg->kmem_state = KMEM_ALLOCATED;
3774
3775         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
3776         if (!parent)
3777                 parent = root_mem_cgroup;
3778
3779         memcg_reparent_objcgs(memcg, parent);
3780
3781         kmemcg_id = memcg->kmemcg_id;
3782         BUG_ON(kmemcg_id < 0);
3783
3784         /*
3785          * Change kmemcg_id of this cgroup and all its descendants to the
3786          * parent's id, and then move all entries from this cgroup's list_lrus
3787          * to ones of the parent. After we have finished, all list_lrus
3788          * corresponding to this cgroup are guaranteed to remain empty. The
3789          * ordering is imposed by list_lru_node->lock taken by
3790          * memcg_drain_all_list_lrus().
3791          */
3792         rcu_read_lock(); /* can be called from css_free w/o cgroup_mutex */
3793         css_for_each_descendant_pre(css, &memcg->css) {
3794                 child = mem_cgroup_from_css(css);
3795                 BUG_ON(child->kmemcg_id != kmemcg_id);
3796                 child->kmemcg_id = parent->kmemcg_id;
3797                 if (!memcg->use_hierarchy)
3798                         break;
3799         }
3800         rcu_read_unlock();
3801
3802         memcg_drain_all_list_lrus(kmemcg_id, parent);
3803
3804         memcg_free_cache_id(kmemcg_id);
3805 }
3806
3807 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3808 {
3809         /* css_alloc() failed, offlining didn't happen */
3810         if (unlikely(memcg->kmem_state == KMEM_ONLINE))
3811                 memcg_offline_kmem(memcg);
3812 }
3813 #else
3814 static int memcg_online_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3815 {
3816         return 0;
3817 }
3818 static void memcg_offline_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3819 {
3820 }
3821 static void memcg_free_kmem(struct mem_cgroup *memcg)
3822 {
3823 }
3824 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
3825
3826 static int memcg_update_kmem_max(struct mem_cgroup *memcg,
3827                                  unsigned long max)
3828 {
3829         int ret;
3830
3831         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3832         ret = page_counter_set_max(&memcg->kmem, max);
3833         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3834         return ret;
3835 }
3836
3837 static int memcg_update_tcp_max(struct mem_cgroup *memcg, unsigned long max)
3838 {
3839         int ret;
3840
3841         mutex_lock(&memcg_max_mutex);
3842
3843         ret = page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, max);
3844         if (ret)
3845                 goto out;
3846
3847         if (!memcg->tcpmem_active) {
3848                 /*
3849                  * The active flag needs to be written after the static_key
3850                  * update. This is what guarantees that the socket activation
3851                  * function is the last one to run. See mem_cgroup_sk_alloc()
3852                  * for details, and note that we don't mark any socket as
3853                  * belonging to this memcg until that flag is up.
3854                  *
3855                  * We need to do this, because static_keys will span multiple
3856                  * sites, but we can't control their order. If we mark a socket
3857                  * as accounted, but the accounting functions are not patched in
3858                  * yet, we'll lose accounting.
3859                  *
3860                  * We never race with the readers in mem_cgroup_sk_alloc(),
3861                  * because when this value change, the code to process it is not
3862                  * patched in yet.
3863                  */
3864                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
3865                 memcg->tcpmem_active = true;
3866         }
3867 out:
3868         mutex_unlock(&memcg_max_mutex);
3869         return ret;
3870 }
3871
3872 /*
3873  * The user of this function is...
3874  * RES_LIMIT.
3875  */
3876 static ssize_t mem_cgroup_write(struct kernfs_open_file *of,
3877                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
3878 {
3879         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3880         unsigned long nr_pages;
3881         int ret;
3882
3883         buf = strstrip(buf);
3884         ret = page_counter_memparse(buf, "-1", &nr_pages);
3885         if (ret)
3886                 return ret;
3887
3888         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3889         case RES_LIMIT:
3890                 if (mem_cgroup_is_root(memcg)) { /* Can't set limit on root */
3891                         ret = -EINVAL;
3892                         break;
3893                 }
3894                 switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3895                 case _MEM:
3896                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, false);
3897                         break;
3898                 case _MEMSWAP:
3899                         ret = mem_cgroup_resize_max(memcg, nr_pages, true);
3900                         break;
3901                 case _KMEM:
3902                         pr_warn_once("kmem.limit_in_bytes is deprecated and will be removed. "
3903                                      "Please report your usecase to linux-mm@kvack.org if you "
3904                                      "depend on this functionality.\n");
3905                         ret = memcg_update_kmem_max(memcg, nr_pages);
3906                         break;
3907                 case _TCP:
3908                         ret = memcg_update_tcp_max(memcg, nr_pages);
3909                         break;
3910                 }
3911                 break;
3912         case RES_SOFT_LIMIT:
3913                 memcg->soft_limit = nr_pages;
3914                 ret = 0;
3915                 break;
3916         }
3917         return ret ?: nbytes;
3918 }
3919
3920 static ssize_t mem_cgroup_reset(struct kernfs_open_file *of, char *buf,
3921                                 size_t nbytes, loff_t off)
3922 {
3923         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
3924         struct page_counter *counter;
3925
3926         switch (MEMFILE_TYPE(of_cft(of)->private)) {
3927         case _MEM:
3928                 counter = &memcg->memory;
3929                 break;
3930         case _MEMSWAP:
3931                 counter = &memcg->memsw;
3932                 break;
3933         case _KMEM:
3934                 counter = &memcg->kmem;
3935                 break;
3936         case _TCP:
3937                 counter = &memcg->tcpmem;
3938                 break;
3939         default:
3940                 BUG();
3941         }
3942
3943         switch (MEMFILE_ATTR(of_cft(of)->private)) {
3944         case RES_MAX_USAGE:
3945                 page_counter_reset_watermark(counter);
3946                 break;
3947         case RES_FAILCNT:
3948                 counter->failcnt = 0;
3949                 break;
3950         default:
3951                 BUG();
3952         }
3953
3954         return nbytes;
3955 }
3956
3957 static u64 mem_cgroup_move_charge_read(struct cgroup_subsys_state *css,
3958                                         struct cftype *cft)
3959 {
3960         return mem_cgroup_from_css(css)->move_charge_at_immigrate;
3961 }
3962
3963 #ifdef CONFIG_MMU
3964 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3965                                         struct cftype *cft, u64 val)
3966 {
3967         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
3968
3969         if (val & ~MOVE_MASK)
3970                 return -EINVAL;
3971
3972         /*
3973          * No kind of locking is needed in here, because ->can_attach() will
3974          * check this value once in the beginning of the process, and then carry
3975          * on with stale data. This means that changes to this value will only
3976          * affect task migrations starting after the change.
3977          */
3978         memcg->move_charge_at_immigrate = val;
3979         return 0;
3980 }
3981 #else
3982 static int mem_cgroup_move_charge_write(struct cgroup_subsys_state *css,
3983                                         struct cftype *cft, u64 val)
3984 {
3985         return -ENOSYS;
3986 }
3987 #endif
3988
3989 #ifdef CONFIG_NUMA
3990
3991 #define LRU_ALL_FILE (BIT(LRU_INACTIVE_FILE) | BIT(LRU_ACTIVE_FILE))
3992 #define LRU_ALL_ANON (BIT(LRU_INACTIVE_ANON) | BIT(LRU_ACTIVE_ANON))
3993 #define LRU_ALL      ((1 << NR_LRU_LISTS) - 1)
3994
3995 static unsigned long mem_cgroup_node_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3996                                 int nid, unsigned int lru_mask, bool tree)
3997 {
3998         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
3999         unsigned long nr = 0;
4000         enum lru_list lru;
4001
4002         VM_BUG_ON((unsigned)nid >= nr_node_ids);
4003
4004         for_each_lru(lru) {
4005                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
4006                         continue;
4007                 if (tree)
4008                         nr += lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
4009                 else
4010                         nr += lruvec_page_state_local(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
4011         }
4012         return nr;
4013 }
4014
4015 static unsigned long mem_cgroup_nr_lru_pages(struct mem_cgroup *memcg,
4016                                              unsigned int lru_mask,
4017                                              bool tree)
4018 {
4019         unsigned long nr = 0;
4020         enum lru_list lru;
4021
4022         for_each_lru(lru) {
4023                 if (!(BIT(lru) & lru_mask))
4024                         continue;
4025                 if (tree)
4026                         nr += memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
4027                 else
4028                         nr += memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + lru);
4029         }
4030         return nr;
4031 }
4032
4033 static int memcg_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
4034 {
4035         struct numa_stat {
4036                 const char *name;
4037                 unsigned int lru_mask;
4038         };
4039
4040         static const struct numa_stat stats[] = {
4041                 { "total", LRU_ALL },
4042                 { "file", LRU_ALL_FILE },
4043                 { "anon", LRU_ALL_ANON },
4044                 { "unevictable", BIT(LRU_UNEVICTABLE) },
4045         };
4046         const struct numa_stat *stat;
4047         int nid;
4048         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4049
4050         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4051                 seq_printf(m, "%s=%lu", stat->name,
4052                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4053                                                    false));
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, false));
4058                 seq_putc(m, '\n');
4059         }
4060
4061         for (stat = stats; stat < stats + ARRAY_SIZE(stats); stat++) {
4062
4063                 seq_printf(m, "hierarchical_%s=%lu", stat->name,
4064                            mem_cgroup_nr_lru_pages(memcg, stat->lru_mask,
4065                                                    true));
4066                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4067                         seq_printf(m, " N%d=%lu", nid,
4068                                    mem_cgroup_node_nr_lru_pages(memcg, nid,
4069                                                         stat->lru_mask, true));
4070                 seq_putc(m, '\n');
4071         }
4072
4073         return 0;
4074 }
4075 #endif /* CONFIG_NUMA */
4076
4077 static const unsigned int memcg1_stats[] = {
4078         NR_FILE_PAGES,
4079         NR_ANON_MAPPED,
4080 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4081         NR_ANON_THPS,
4082 #endif
4083         NR_SHMEM,
4084         NR_FILE_MAPPED,
4085         NR_FILE_DIRTY,
4086         NR_WRITEBACK,
4087         MEMCG_SWAP,
4088 };
4089
4090 static const char *const memcg1_stat_names[] = {
4091         "cache",
4092         "rss",
4093 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4094         "rss_huge",
4095 #endif
4096         "shmem",
4097         "mapped_file",
4098         "dirty",
4099         "writeback",
4100         "swap",
4101 };
4102
4103 /* Universal VM events cgroup1 shows, original sort order */
4104 static const unsigned int memcg1_events[] = {
4105         PGPGIN,
4106         PGPGOUT,
4107         PGFAULT,
4108         PGMAJFAULT,
4109 };
4110
4111 static int memcg_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
4112 {
4113         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
4114         unsigned long memory, memsw;
4115         struct mem_cgroup *mi;
4116         unsigned int i;
4117
4118         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(memcg1_stat_names) != ARRAY_SIZE(memcg1_stats));
4119
4120         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4121                 unsigned long nr;
4122
4123                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4124                         continue;
4125                 nr = memcg_page_state_local(memcg, memcg1_stats[i]);
4126 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4127                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4128                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4129 #endif
4130                 seq_printf(m, "%s %lu\n", memcg1_stat_names[i], nr * PAGE_SIZE);
4131         }
4132
4133         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4134                 seq_printf(m, "%s %lu\n", vm_event_name(memcg1_events[i]),
4135                            memcg_events_local(memcg, memcg1_events[i]));
4136
4137         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4138                 seq_printf(m, "%s %lu\n", lru_list_name(i),
4139                            memcg_page_state_local(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4140                            PAGE_SIZE);
4141
4142         /* Hierarchical information */
4143         memory = memsw = PAGE_COUNTER_MAX;
4144         for (mi = memcg; mi; mi = parent_mem_cgroup(mi)) {
4145                 memory = min(memory, READ_ONCE(mi->memory.max));
4146                 memsw = min(memsw, READ_ONCE(mi->memsw.max));
4147         }
4148         seq_printf(m, "hierarchical_memory_limit %llu\n",
4149                    (u64)memory * PAGE_SIZE);
4150         if (do_memsw_account())
4151                 seq_printf(m, "hierarchical_memsw_limit %llu\n",
4152                            (u64)memsw * PAGE_SIZE);
4153
4154         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_stats); i++) {
4155                 unsigned long nr;
4156
4157                 if (memcg1_stats[i] == MEMCG_SWAP && !do_memsw_account())
4158                         continue;
4159                 nr = memcg_page_state(memcg, memcg1_stats[i]);
4160 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4161                 if (memcg1_stats[i] == NR_ANON_THPS)
4162                         nr *= HPAGE_PMD_NR;
4163 #endif
4164                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", memcg1_stat_names[i],
4165                                                 (u64)nr * PAGE_SIZE);
4166         }
4167
4168         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memcg1_events); i++)
4169                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n",
4170                            vm_event_name(memcg1_events[i]),
4171                            (u64)memcg_events(memcg, memcg1_events[i]));
4172
4173         for (i = 0; i < NR_LRU_LISTS; i++)
4174                 seq_printf(m, "total_%s %llu\n", lru_list_name(i),
4175                            (u64)memcg_page_state(memcg, NR_LRU_BASE + i) *
4176                            PAGE_SIZE);
4177
4178 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
4179         {
4180                 pg_data_t *pgdat;
4181                 struct mem_cgroup_per_node *mz;
4182                 unsigned long anon_cost = 0;
4183                 unsigned long file_cost = 0;
4184
4185                 for_each_online_pgdat(pgdat) {
4186                         mz = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
4187
4188                         anon_cost += mz->lruvec.anon_cost;
4189                         file_cost += mz->lruvec.file_cost;
4190                 }
4191                 seq_printf(m, "anon_cost %lu\n", anon_cost);
4192                 seq_printf(m, "file_cost %lu\n", file_cost);
4193         }
4194 #endif
4195
4196         return 0;
4197 }
4198
4199 static u64 mem_cgroup_swappiness_read(struct cgroup_subsys_state *css,
4200                                       struct cftype *cft)
4201 {
4202         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4203
4204         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
4205 }
4206
4207 static int mem_cgroup_swappiness_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4208                                        struct cftype *cft, u64 val)
4209 {
4210         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4211
4212         if (val > 100)
4213                 return -EINVAL;
4214
4215         if (css->parent)
4216                 memcg->swappiness = val;
4217         else
4218                 vm_swappiness = val;
4219
4220         return 0;
4221 }
4222
4223 static void __mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg, bool swap)
4224 {
4225         struct mem_cgroup_threshold_ary *t;
4226         unsigned long usage;
4227         int i;
4228
4229         rcu_read_lock();
4230         if (!swap)
4231                 t = rcu_dereference(memcg->thresholds.primary);
4232         else
4233                 t = rcu_dereference(memcg->memsw_thresholds.primary);
4234
4235         if (!t)
4236                 goto unlock;
4237
4238         usage = mem_cgroup_usage(memcg, swap);
4239
4240         /*
4241          * current_threshold points to threshold just below or equal to usage.
4242          * If it's not true, a threshold was crossed after last
4243          * call of __mem_cgroup_threshold().
4244          */
4245         i = t->current_threshold;
4246
4247         /*
4248          * Iterate backward over array of thresholds starting from
4249          * current_threshold and check if a threshold is crossed.
4250          * If none of thresholds below usage is crossed, we read
4251          * only one element of the array here.
4252          */
4253         for (; i >= 0 && unlikely(t->entries[i].threshold > usage); i--)
4254                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4255
4256         /* i = current_threshold + 1 */
4257         i++;
4258
4259         /*
4260          * Iterate forward over array of thresholds starting from
4261          * current_threshold+1 and check if a threshold is crossed.
4262          * If none of thresholds above usage is crossed, we read
4263          * only one element of the array here.
4264          */
4265         for (; i < t->size && unlikely(t->entries[i].threshold <= usage); i++)
4266                 eventfd_signal(t->entries[i].eventfd, 1);
4267
4268         /* Update current_threshold */
4269         t->current_threshold = i - 1;
4270 unlock:
4271         rcu_read_unlock();
4272 }
4273
4274 static void mem_cgroup_threshold(struct mem_cgroup *memcg)
4275 {
4276         while (memcg) {
4277                 __mem_cgroup_threshold(memcg, false);
4278                 if (do_memsw_account())
4279                         __mem_cgroup_threshold(memcg, true);
4280
4281                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
4282         }
4283 }
4284
4285 static int compare_thresholds(const void *a, const void *b)
4286 {
4287         const struct mem_cgroup_threshold *_a = a;
4288         const struct mem_cgroup_threshold *_b = b;
4289
4290         if (_a->threshold > _b->threshold)
4291                 return 1;
4292
4293         if (_a->threshold < _b->threshold)
4294                 return -1;
4295
4296         return 0;
4297 }
4298
4299 static int mem_cgroup_oom_notify_cb(struct mem_cgroup *memcg)
4300 {
4301         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev;
4302
4303         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4304
4305         list_for_each_entry(ev, &memcg->oom_notify, list)
4306                 eventfd_signal(ev->eventfd, 1);
4307
4308         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4309         return 0;
4310 }
4311
4312 static void mem_cgroup_oom_notify(struct mem_cgroup *memcg)
4313 {
4314         struct mem_cgroup *iter;
4315
4316         for_each_mem_cgroup_tree(iter, memcg)
4317                 mem_cgroup_oom_notify_cb(iter);
4318 }
4319
4320 static int __mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4321         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args, enum res_type type)
4322 {
4323         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4324         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4325         unsigned long threshold;
4326         unsigned long usage;
4327         int i, size, ret;
4328
4329         ret = page_counter_memparse(args, "-1", &threshold);
4330         if (ret)
4331                 return ret;
4332
4333         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4334
4335         if (type == _MEM) {
4336                 thresholds = &memcg->thresholds;
4337                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4338         } else if (type == _MEMSWAP) {
4339                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4340                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4341         } else
4342                 BUG();
4343
4344         /* Check if a threshold crossed before adding a new one */
4345         if (thresholds->primary)
4346                 __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4347
4348         size = thresholds->primary ? thresholds->primary->size + 1 : 1;
4349
4350         /* Allocate memory for new array of thresholds */
4351         new = kmalloc(struct_size(new, entries, size), GFP_KERNEL);
4352         if (!new) {
4353                 ret = -ENOMEM;
4354                 goto unlock;
4355         }
4356         new->size = size;
4357
4358         /* Copy thresholds (if any) to new array */
4359         if (thresholds->primary)
4360                 memcpy(new->entries, thresholds->primary->entries,
4361                        flex_array_size(new, entries, size - 1));
4362
4363         /* Add new threshold */
4364         new->entries[size - 1].eventfd = eventfd;
4365         new->entries[size - 1].threshold = threshold;
4366
4367         /* Sort thresholds. Registering of new threshold isn't time-critical */
4368         sort(new->entries, size, sizeof(*new->entries),
4369                         compare_thresholds, NULL);
4370
4371         /* Find current threshold */
4372         new->current_threshold = -1;
4373         for (i = 0; i < size; i++) {
4374                 if (new->entries[i].threshold <= usage) {
4375                         /*
4376                          * new->current_threshold will not be used until
4377                          * rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4378                          * it here.
4379                          */
4380                         ++new->current_threshold;
4381                 } else
4382                         break;
4383         }
4384
4385         /* Free old spare buffer and save old primary buffer as spare */
4386         kfree(thresholds->spare);
4387         thresholds->spare = thresholds->primary;
4388
4389         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4390
4391         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4392         synchronize_rcu();
4393
4394 unlock:
4395         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4396
4397         return ret;
4398 }
4399
4400 static int mem_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4401         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4402 {
4403         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEM);
4404 }
4405
4406 static int memsw_cgroup_usage_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4407         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4408 {
4409         return __mem_cgroup_usage_register_event(memcg, eventfd, args, _MEMSWAP);
4410 }
4411
4412 static void __mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4413         struct eventfd_ctx *eventfd, enum res_type type)
4414 {
4415         struct mem_cgroup_thresholds *thresholds;
4416         struct mem_cgroup_threshold_ary *new;
4417         unsigned long usage;
4418         int i, j, size, entries;
4419
4420         mutex_lock(&memcg->thresholds_lock);
4421
4422         if (type == _MEM) {
4423                 thresholds = &memcg->thresholds;
4424                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, false);
4425         } else if (type == _MEMSWAP) {
4426                 thresholds = &memcg->memsw_thresholds;
4427                 usage = mem_cgroup_usage(memcg, true);
4428         } else
4429                 BUG();
4430
4431         if (!thresholds->primary)
4432                 goto unlock;
4433
4434         /* Check if a threshold crossed before removing */
4435         __mem_cgroup_threshold(memcg, type == _MEMSWAP);
4436
4437         /* Calculate new number of threshold */
4438         size = entries = 0;
4439         for (i = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4440                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd != eventfd)
4441                         size++;
4442                 else
4443                         entries++;
4444         }
4445
4446         new = thresholds->spare;
4447
4448         /* If no items related to eventfd have been cleared, nothing to do */
4449         if (!entries)
4450                 goto unlock;
4451
4452         /* Set thresholds array to NULL if we don't have thresholds */
4453         if (!size) {
4454                 kfree(new);
4455                 new = NULL;
4456                 goto swap_buffers;
4457         }
4458
4459         new->size = size;
4460
4461         /* Copy thresholds and find current threshold */
4462         new->current_threshold = -1;
4463         for (i = 0, j = 0; i < thresholds->primary->size; i++) {
4464                 if (thresholds->primary->entries[i].eventfd == eventfd)
4465                         continue;
4466
4467                 new->entries[j] = thresholds->primary->entries[i];
4468                 if (new->entries[j].threshold <= usage) {
4469                         /*
4470                          * new->current_threshold will not be used
4471                          * until rcu_assign_pointer(), so it's safe to increment
4472                          * it here.
4473                          */
4474                         ++new->current_threshold;
4475                 }
4476                 j++;
4477         }
4478
4479 swap_buffers:
4480         /* Swap primary and spare array */
4481         thresholds->spare = thresholds->primary;
4482
4483         rcu_assign_pointer(thresholds->primary, new);
4484
4485         /* To be sure that nobody uses thresholds */
4486         synchronize_rcu();
4487
4488         /* If all events are unregistered, free the spare array */
4489         if (!new) {
4490                 kfree(thresholds->spare);
4491                 thresholds->spare = NULL;
4492         }
4493 unlock:
4494         mutex_unlock(&memcg->thresholds_lock);
4495 }
4496
4497 static void mem_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4498         struct eventfd_ctx *eventfd)
4499 {
4500         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEM);
4501 }
4502
4503 static void memsw_cgroup_usage_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4504         struct eventfd_ctx *eventfd)
4505 {
4506         return __mem_cgroup_usage_unregister_event(memcg, eventfd, _MEMSWAP);
4507 }
4508
4509 static int mem_cgroup_oom_register_event(struct mem_cgroup *memcg,
4510         struct eventfd_ctx *eventfd, const char *args)
4511 {
4512         struct mem_cgroup_eventfd_list *event;
4513
4514         event = kmalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4515         if (!event)
4516                 return -ENOMEM;
4517
4518         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4519
4520         event->eventfd = eventfd;
4521         list_add(&event->list, &memcg->oom_notify);
4522
4523         /* already in OOM ? */
4524         if (memcg->under_oom)
4525                 eventfd_signal(eventfd, 1);
4526         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4527
4528         return 0;
4529 }
4530
4531 static void mem_cgroup_oom_unregister_event(struct mem_cgroup *memcg,
4532         struct eventfd_ctx *eventfd)
4533 {
4534         struct mem_cgroup_eventfd_list *ev, *tmp;
4535
4536         spin_lock(&memcg_oom_lock);
4537
4538         list_for_each_entry_safe(ev, tmp, &memcg->oom_notify, list) {
4539                 if (ev->eventfd == eventfd) {
4540                         list_del(&ev->list);
4541                         kfree(ev);
4542                 }
4543         }
4544
4545         spin_unlock(&memcg_oom_lock);
4546 }
4547
4548 static int mem_cgroup_oom_control_read(struct seq_file *sf, void *v)
4549 {
4550         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(sf);
4551
4552         seq_printf(sf, "oom_kill_disable %d\n", memcg->oom_kill_disable);
4553         seq_printf(sf, "under_oom %d\n", (bool)memcg->under_oom);
4554         seq_printf(sf, "oom_kill %lu\n",
4555                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_OOM_KILL]));
4556         return 0;
4557 }
4558
4559 static int mem_cgroup_oom_control_write(struct cgroup_subsys_state *css,
4560         struct cftype *cft, u64 val)
4561 {
4562         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4563
4564         /* cannot set to root cgroup and only 0 and 1 are allowed */
4565         if (!css->parent || !((val == 0) || (val == 1)))
4566                 return -EINVAL;
4567
4568         memcg->oom_kill_disable = val;
4569         if (!val)
4570                 memcg_oom_recover(memcg);
4571
4572         return 0;
4573 }
4574
4575 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
4576
4577 #include <trace/events/writeback.h>
4578
4579 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4580 {
4581         return wb_domain_init(&memcg->cgwb_domain, gfp);
4582 }
4583
4584 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4585 {
4586         wb_domain_exit(&memcg->cgwb_domain);
4587 }
4588
4589 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4590 {
4591         wb_domain_size_changed(&memcg->cgwb_domain);
4592 }
4593
4594 struct wb_domain *mem_cgroup_wb_domain(struct bdi_writeback *wb)
4595 {
4596         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4597
4598         if (!memcg->css.parent)
4599                 return NULL;
4600
4601         return &memcg->cgwb_domain;
4602 }
4603
4604 /*
4605  * idx can be of type enum memcg_stat_item or node_stat_item.
4606  * Keep in sync with memcg_exact_page().
4607  */
4608 static unsigned long memcg_exact_page_state(struct mem_cgroup *memcg, int idx)
4609 {
4610         long x = atomic_long_read(&memcg->vmstats[idx]);
4611         int cpu;
4612
4613         for_each_online_cpu(cpu)
4614                 x += per_cpu_ptr(memcg->vmstats_percpu, cpu)->stat[idx];
4615         if (x < 0)
4616                 x = 0;
4617         return x;
4618 }
4619
4620 /**
4621  * mem_cgroup_wb_stats - retrieve writeback related stats from its memcg
4622  * @wb: bdi_writeback in question
4623  * @pfilepages: out parameter for number of file pages
4624  * @pheadroom: out parameter for number of allocatable pages according to memcg
4625  * @pdirty: out parameter for number of dirty pages
4626  * @pwriteback: out parameter for number of pages under writeback
4627  *
4628  * Determine the numbers of file, headroom, dirty, and writeback pages in
4629  * @wb's memcg.  File, dirty and writeback are self-explanatory.  Headroom
4630  * is a bit more involved.
4631  *
4632  * A memcg's headroom is "min(max, high) - used".  In the hierarchy, the
4633  * headroom is calculated as the lowest headroom of itself and the
4634  * ancestors.  Note that this doesn't consider the actual amount of
4635  * available memory in the system.  The caller should further cap
4636  * *@pheadroom accordingly.
4637  */
4638 void mem_cgroup_wb_stats(struct bdi_writeback *wb, unsigned long *pfilepages,
4639                          unsigned long *pheadroom, unsigned long *pdirty,
4640                          unsigned long *pwriteback)
4641 {
4642         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4643         struct mem_cgroup *parent;
4644
4645         *pdirty = memcg_exact_page_state(memcg, NR_FILE_DIRTY);
4646
4647         *pwriteback = memcg_exact_page_state(memcg, NR_WRITEBACK);
4648         *pfilepages = memcg_exact_page_state(memcg, NR_INACTIVE_FILE) +
4649                         memcg_exact_page_state(memcg, NR_ACTIVE_FILE);
4650         *pheadroom = PAGE_COUNTER_MAX;
4651
4652         while ((parent = parent_mem_cgroup(memcg))) {
4653                 unsigned long ceiling = min(READ_ONCE(memcg->memory.max),
4654                                             READ_ONCE(memcg->memory.high));
4655                 unsigned long used = page_counter_read(&memcg->memory);
4656
4657                 *pheadroom = min(*pheadroom, ceiling - min(ceiling, used));
4658                 memcg = parent;
4659         }
4660 }
4661
4662 /*
4663  * Foreign dirty flushing
4664  *
4665  * There's an inherent mismatch between memcg and writeback.  The former
4666  * trackes ownership per-page while the latter per-inode.  This was a
4667  * deliberate design decision because honoring per-page ownership in the
4668  * writeback path is complicated, may lead to higher CPU and IO overheads
4669  * and deemed unnecessary given that write-sharing an inode across
4670  * different cgroups isn't a common use-case.
4671  *
4672  * Combined with inode majority-writer ownership switching, this works well
4673  * enough in most cases but there are some pathological cases.  For
4674  * example, let's say there are two cgroups A and B which keep writing to
4675  * different but confined parts of the same inode.  B owns the inode and
4676  * A's memory is limited far below B's.  A's dirty ratio can rise enough to
4677  * trigger balance_dirty_pages() sleeps but B's can be low enough to avoid
4678  * triggering background writeback.  A will be slowed down without a way to
4679  * make writeback of the dirty pages happen.
4680  *
4681  * Conditions like the above can lead to a cgroup getting repatedly and
4682  * severely throttled after making some progress after each
4683  * dirty_expire_interval while the underyling IO device is almost
4684  * completely idle.
4685  *
4686  * Solving this problem completely requires matching the ownership tracking
4687  * granularities between memcg and writeback in either direction.  However,
4688  * the more egregious behaviors can be avoided by simply remembering the
4689  * most recent foreign dirtying events and initiating remote flushes on
4690  * them when local writeback isn't enough to keep the memory clean enough.
4691  *
4692  * The following two functions implement such mechanism.  When a foreign
4693  * page - a page whose memcg and writeback ownerships don't match - is
4694  * dirtied, mem_cgroup_track_foreign_dirty() records the inode owning
4695  * bdi_writeback on the page owning memcg.  When balance_dirty_pages()
4696  * decides that the memcg needs to sleep due to high dirty ratio, it calls
4697  * mem_cgroup_flush_foreign() which queues writeback on the recorded
4698  * foreign bdi_writebacks which haven't expired.  Both the numbers of
4699  * recorded bdi_writebacks and concurrent in-flight foreign writebacks are
4700  * limited to MEMCG_CGWB_FRN_CNT.
4701  *
4702  * The mechanism only remembers IDs and doesn't hold any object references.
4703  * As being wrong occasionally doesn't matter, updates and accesses to the
4704  * records are lockless and racy.
4705  */
4706 void mem_cgroup_track_foreign_dirty_slowpath(struct page *page,
4707                                              struct bdi_writeback *wb)
4708 {
4709         struct mem_cgroup *memcg = page->mem_cgroup;
4710         struct memcg_cgwb_frn *frn;
4711         u64 now = get_jiffies_64();
4712         u64 oldest_at = now;
4713         int oldest = -1;
4714         int i;
4715
4716         trace_track_foreign_dirty(page, wb);
4717
4718         /*
4719          * Pick the slot to use.  If there is already a slot for @wb, keep
4720          * using it.  If not replace the oldest one which isn't being
4721          * written out.
4722          */
4723         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4724                 frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4725                 if (frn->bdi_id == wb->bdi->id &&
4726                     frn->memcg_id == wb->memcg_css->id)
4727                         break;
4728                 if (time_before64(frn->at, oldest_at) &&
4729                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4730                         oldest = i;
4731                         oldest_at = frn->at;
4732                 }
4733         }
4734
4735         if (i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT) {
4736                 /*
4737                  * Re-using an existing one.  Update timestamp lazily to
4738                  * avoid making the cacheline hot.  We want them to be
4739                  * reasonably up-to-date and significantly shorter than
4740                  * dirty_expire_interval as that's what expires the record.
4741                  * Use the shorter of 1s and dirty_expire_interval / 8.
4742                  */
4743                 unsigned long update_intv =
4744                         min_t(unsigned long, HZ,
4745                               msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10) / 8);
4746
4747                 if (time_before64(frn->at, now - update_intv))
4748                         frn->at = now;
4749         } else if (oldest >= 0) {
4750                 /* replace the oldest free one */
4751                 frn = &memcg->cgwb_frn[oldest];
4752                 frn->bdi_id = wb->bdi->id;
4753                 frn->memcg_id = wb->memcg_css->id;
4754                 frn->at = now;
4755         }
4756 }
4757
4758 /* issue foreign writeback flushes for recorded foreign dirtying events */
4759 void mem_cgroup_flush_foreign(struct bdi_writeback *wb)
4760 {
4761         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(wb->memcg_css);
4762         unsigned long intv = msecs_to_jiffies(dirty_expire_interval * 10);
4763         u64 now = jiffies_64;
4764         int i;
4765
4766         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++) {
4767                 struct memcg_cgwb_frn *frn = &memcg->cgwb_frn[i];
4768
4769                 /*
4770                  * If the record is older than dirty_expire_interval,
4771                  * writeback on it has already started.  No need to kick it
4772                  * off again.  Also, don't start a new one if there's
4773                  * already one in flight.
4774                  */
4775                 if (time_after64(frn->at, now - intv) &&
4776                     atomic_read(&frn->done.cnt) == 1) {
4777                         frn->at = 0;
4778                         trace_flush_foreign(wb, frn->bdi_id, frn->memcg_id);
4779                         cgroup_writeback_by_id(frn->bdi_id, frn->memcg_id, 0,
4780                                                WB_REASON_FOREIGN_FLUSH,
4781                                                &frn->done);
4782                 }
4783         }
4784 }
4785
4786 #else   /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4787
4788 static int memcg_wb_domain_init(struct mem_cgroup *memcg, gfp_t gfp)
4789 {
4790         return 0;
4791 }
4792
4793 static void memcg_wb_domain_exit(struct mem_cgroup *memcg)
4794 {
4795 }
4796
4797 static void memcg_wb_domain_size_changed(struct mem_cgroup *memcg)
4798 {
4799 }
4800
4801 #endif  /* CONFIG_CGROUP_WRITEBACK */
4802
4803 /*
4804  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4805  *
4806  * "cgroup.event_control" implementation.
4807  *
4808  * This is way over-engineered.  It tries to support fully configurable
4809  * events for each user.  Such level of flexibility is completely
4810  * unnecessary especially in the light of the planned unified hierarchy.
4811  *
4812  * Please deprecate this and replace with something simpler if at all
4813  * possible.
4814  */
4815
4816 /*
4817  * Unregister event and free resources.
4818  *
4819  * Gets called from workqueue.
4820  */
4821 static void memcg_event_remove(struct work_struct *work)
4822 {
4823         struct mem_cgroup_event *event =
4824                 container_of(work, struct mem_cgroup_event, remove);
4825         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4826
4827         remove_wait_queue(event->wqh, &event->wait);
4828
4829         event->unregister_event(memcg, event->eventfd);
4830
4831         /* Notify userspace the event is going away. */
4832         eventfd_signal(event->eventfd, 1);
4833
4834         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
4835         kfree(event);
4836         css_put(&memcg->css);
4837 }
4838
4839 /*
4840  * Gets called on EPOLLHUP on eventfd when user closes it.
4841  *
4842  * Called with wqh->lock held and interrupts disabled.
4843  */
4844 static int memcg_event_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
4845                             int sync, void *key)
4846 {
4847         struct mem_cgroup_event *event =
4848                 container_of(wait, struct mem_cgroup_event, wait);
4849         struct mem_cgroup *memcg = event->memcg;
4850         __poll_t flags = key_to_poll(key);
4851
4852         if (flags & EPOLLHUP) {
4853                 /*
4854                  * If the event has been detached at cgroup removal, we
4855                  * can simply return knowing the other side will cleanup
4856                  * for us.
4857                  *
4858                  * We can't race against event freeing since the other
4859                  * side will require wqh->lock via remove_wait_queue(),
4860                  * which we hold.
4861                  */
4862                 spin_lock(&memcg->event_list_lock);
4863                 if (!list_empty(&event->list)) {
4864                         list_del_init(&event->list);
4865                         /*
4866                          * We are in atomic context, but cgroup_event_remove()
4867                          * may sleep, so we have to call it in workqueue.
4868                          */
4869                         schedule_work(&event->remove);
4870                 }
4871                 spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
4872         }
4873
4874         return 0;
4875 }
4876
4877 static void memcg_event_ptable_queue_proc(struct file *file,
4878                 wait_queue_head_t *wqh, poll_table *pt)
4879 {
4880         struct mem_cgroup_event *event =
4881                 container_of(pt, struct mem_cgroup_event, pt);
4882
4883         event->wqh = wqh;
4884         add_wait_queue(wqh, &event->wait);
4885 }
4886
4887 /*
4888  * DO NOT USE IN NEW FILES.
4889  *
4890  * Parse input and register new cgroup event handler.
4891  *
4892  * Input must be in format '<event_fd> <control_fd> <args>'.
4893  * Interpretation of args is defined by control file implementation.
4894  */
4895 static ssize_t memcg_write_event_control(struct kernfs_open_file *of,
4896                                          char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
4897 {
4898         struct cgroup_subsys_state *css = of_css(of);
4899         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
4900         struct mem_cgroup_event *event;
4901         struct cgroup_subsys_state *cfile_css;
4902         unsigned int efd, cfd;
4903         struct fd efile;
4904         struct fd cfile;
4905         const char *name;
4906         char *endp;
4907         int ret;
4908
4909         buf = strstrip(buf);
4910
4911         efd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4912         if (*endp != ' ')
4913                 return -EINVAL;
4914         buf = endp + 1;
4915
4916         cfd = simple_strtoul(buf, &endp, 10);
4917         if ((*endp != ' ') && (*endp != '\0'))
4918                 return -EINVAL;
4919         buf = endp + 1;
4920
4921         event = kzalloc(sizeof(*event), GFP_KERNEL);
4922         if (!event)
4923                 return -ENOMEM;
4924
4925         event->memcg = memcg;
4926         INIT_LIST_HEAD(&event->list);
4927         init_poll_funcptr(&event->pt, memcg_event_ptable_queue_proc);
4928         init_waitqueue_func_entry(&event->wait, memcg_event_wake);
4929         INIT_WORK(&event->remove, memcg_event_remove);
4930
4931         efile = fdget(efd);
4932         if (!efile.file) {
4933                 ret = -EBADF;
4934                 goto out_kfree;
4935         }
4936
4937         event->eventfd = eventfd_ctx_fileget(efile.file);
4938         if (IS_ERR(event->eventfd)) {
4939                 ret = PTR_ERR(event->eventfd);
4940                 goto out_put_efile;
4941         }
4942
4943         cfile = fdget(cfd);
4944         if (!cfile.file) {
4945                 ret = -EBADF;
4946                 goto out_put_eventfd;
4947         }
4948
4949         /* the process need read permission on control file */
4950         /* AV: shouldn't we check that it's been opened for read instead? */
4951         ret = inode_permission(file_inode(cfile.file), MAY_READ);
4952         if (ret < 0)
4953                 goto out_put_cfile;
4954
4955         /*
4956          * Determine the event callbacks and set them in @event.  This used
4957          * to be done via struct cftype but cgroup core no longer knows
4958          * about these events.  The following is crude but the whole thing
4959          * is for compatibility anyway.
4960          *
4961          * DO NOT ADD NEW FILES.
4962          */
4963         name = cfile.file->f_path.dentry->d_name.name;
4964
4965         if (!strcmp(name, "memory.usage_in_bytes")) {
4966                 event->register_event = mem_cgroup_usage_register_event;
4967                 event->unregister_event = mem_cgroup_usage_unregister_event;
4968         } else if (!strcmp(name, "memory.oom_control")) {
4969                 event->register_event = mem_cgroup_oom_register_event;
4970                 event->unregister_event = mem_cgroup_oom_unregister_event;
4971         } else if (!strcmp(name, "memory.pressure_level")) {
4972                 event->register_event = vmpressure_register_event;
4973                 event->unregister_event = vmpressure_unregister_event;
4974         } else if (!strcmp(name, "memory.memsw.usage_in_bytes")) {
4975                 event->register_event = memsw_cgroup_usage_register_event;
4976                 event->unregister_event = memsw_cgroup_usage_unregister_event;
4977         } else {
4978                 ret = -EINVAL;
4979                 goto out_put_cfile;
4980         }
4981
4982         /*
4983          * Verify @cfile should belong to @css.  Also, remaining events are
4984          * automatically removed on cgroup destruction but the removal is
4985          * asynchronous, so take an extra ref on @css.
4986          */
4987         cfile_css = css_tryget_online_from_dir(cfile.file->f_path.dentry->d_parent,
4988                                                &memory_cgrp_subsys);
4989         ret = -EINVAL;
4990         if (IS_ERR(cfile_css))
4991                 goto out_put_cfile;
4992         if (cfile_css != css) {
4993                 css_put(cfile_css);
4994                 goto out_put_cfile;
4995         }
4996
4997         ret = event->register_event(memcg, event->eventfd, buf);
4998         if (ret)
4999                 goto out_put_css;
5000
5001         vfs_poll(efile.file, &event->pt);
5002
5003         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
5004         list_add(&event->list, &memcg->event_list);
5005         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
5006
5007         fdput(cfile);
5008         fdput(efile);
5009
5010         return nbytes;
5011
5012 out_put_css:
5013         css_put(css);
5014 out_put_cfile:
5015         fdput(cfile);
5016 out_put_eventfd:
5017         eventfd_ctx_put(event->eventfd);
5018 out_put_efile:
5019         fdput(efile);
5020 out_kfree:
5021         kfree(event);
5022
5023         return ret;
5024 }
5025
5026 static struct cftype mem_cgroup_legacy_files[] = {
5027         {
5028                 .name = "usage_in_bytes",
5029                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_USAGE),
5030                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5031         },
5032         {
5033                 .name = "max_usage_in_bytes",
5034                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_MAX_USAGE),
5035                 .write = mem_cgroup_reset,
5036                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5037         },
5038         {
5039                 .name = "limit_in_bytes",
5040                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_LIMIT),
5041                 .write = mem_cgroup_write,
5042                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5043         },
5044         {
5045                 .name = "soft_limit_in_bytes",
5046                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_SOFT_LIMIT),
5047                 .write = mem_cgroup_write,
5048                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5049         },
5050         {
5051                 .name = "failcnt",
5052                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEM, RES_FAILCNT),
5053                 .write = mem_cgroup_reset,
5054                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5055         },
5056         {
5057                 .name = "stat",
5058                 .seq_show = memcg_stat_show,
5059         },
5060         {
5061                 .name = "force_empty",
5062                 .write = mem_cgroup_force_empty_write,
5063         },
5064         {
5065                 .name = "use_hierarchy",
5066                 .write_u64 = mem_cgroup_hierarchy_write,
5067                 .read_u64 = mem_cgroup_hierarchy_read,
5068         },
5069         {
5070                 .name = "cgroup.event_control",         /* XXX: for compat */
5071                 .write = memcg_write_event_control,
5072                 .flags = CFTYPE_NO_PREFIX | CFTYPE_WORLD_WRITABLE,
5073         },
5074         {
5075                 .name = "swappiness",
5076                 .read_u64 = mem_cgroup_swappiness_read,
5077                 .write_u64 = mem_cgroup_swappiness_write,
5078         },
5079         {
5080                 .name = "move_charge_at_immigrate",
5081                 .read_u64 = mem_cgroup_move_charge_read,
5082                 .write_u64 = mem_cgroup_move_charge_write,
5083         },
5084         {
5085                 .name = "oom_control",
5086                 .seq_show = mem_cgroup_oom_control_read,
5087                 .write_u64 = mem_cgroup_oom_control_write,
5088                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_OOM_TYPE, OOM_CONTROL),
5089         },
5090         {
5091                 .name = "pressure_level",
5092         },
5093 #ifdef CONFIG_NUMA
5094         {
5095                 .name = "numa_stat",
5096                 .seq_show = memcg_numa_stat_show,
5097         },
5098 #endif
5099         {
5100                 .name = "kmem.limit_in_bytes",
5101                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_LIMIT),
5102                 .write = mem_cgroup_write,
5103                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5104         },
5105         {
5106                 .name = "kmem.usage_in_bytes",
5107                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_USAGE),
5108                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5109         },
5110         {
5111                 .name = "kmem.failcnt",
5112                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_FAILCNT),
5113                 .write = mem_cgroup_reset,
5114                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5115         },
5116         {
5117                 .name = "kmem.max_usage_in_bytes",
5118                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_KMEM, RES_MAX_USAGE),
5119                 .write = mem_cgroup_reset,
5120                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5121         },
5122 #if defined(CONFIG_MEMCG_KMEM) && \
5123         (defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG))
5124         {
5125                 .name = "kmem.slabinfo",
5126                 .seq_show = memcg_slab_show,
5127         },
5128 #endif
5129         {
5130                 .name = "kmem.tcp.limit_in_bytes",
5131                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_LIMIT),
5132                 .write = mem_cgroup_write,
5133                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5134         },
5135         {
5136                 .name = "kmem.tcp.usage_in_bytes",
5137                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_USAGE),
5138                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5139         },
5140         {
5141                 .name = "kmem.tcp.failcnt",
5142                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_FAILCNT),
5143                 .write = mem_cgroup_reset,
5144                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5145         },
5146         {
5147                 .name = "kmem.tcp.max_usage_in_bytes",
5148                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_TCP, RES_MAX_USAGE),
5149                 .write = mem_cgroup_reset,
5150                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
5151         },
5152         { },    /* terminate */
5153 };
5154
5155 /*
5156  * Private memory cgroup IDR
5157  *
5158  * Swap-out records and page cache shadow entries need to store memcg
5159  * references in constrained space, so we maintain an ID space that is
5160  * limited to 16 bit (MEM_CGROUP_ID_MAX), limiting the total number of
5161  * memory-controlled cgroups to 64k.
5162  *
5163  * However, there usually are many references to the offline CSS after
5164  * the cgroup has been destroyed, such as page cache or reclaimable
5165  * slab objects, that don't need to hang on to the ID. We want to keep
5166  * those dead CSS from occupying IDs, or we might quickly exhaust the
5167  * relatively small ID space and prevent the creation of new cgroups
5168  * even when there are much fewer than 64k cgroups - possibly none.
5169  *
5170  * Maintain a private 16-bit ID space for memcg, and allow the ID to
5171  * be freed and recycled when it's no longer needed, which is usually
5172  * when the CSS is offlined.
5173  *
5174  * The only exception to that are records of swapped out tmpfs/shmem
5175  * pages that need to be attributed to live ancestors on swapin. But
5176  * those references are manageable from userspace.
5177  */
5178
5179 static DEFINE_IDR(mem_cgroup_idr);
5180
5181 static void mem_cgroup_id_remove(struct mem_cgroup *memcg)
5182 {
5183         if (memcg->id.id > 0) {
5184                 idr_remove(&mem_cgroup_idr, memcg->id.id);
5185                 memcg->id.id = 0;
5186         }
5187 }
5188
5189 static void __maybe_unused mem_cgroup_id_get_many(struct mem_cgroup *memcg,
5190                                                   unsigned int n)
5191 {
5192         refcount_add(n, &memcg->id.ref);
5193 }
5194
5195 static void mem_cgroup_id_put_many(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int n)
5196 {
5197         if (refcount_sub_and_test(n, &memcg->id.ref)) {
5198                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5199
5200                 /* Memcg ID pins CSS */
5201                 css_put(&memcg->css);
5202         }
5203 }
5204
5205 static inline void mem_cgroup_id_put(struct mem_cgroup *memcg)
5206 {
5207         mem_cgroup_id_put_many(memcg, 1);
5208 }
5209
5210 /**
5211  * mem_cgroup_from_id - look up a memcg from a memcg id
5212  * @id: the memcg id to look up
5213  *
5214  * Caller must hold rcu_read_lock().
5215  */
5216 struct mem_cgroup *mem_cgroup_from_id(unsigned short id)
5217 {
5218         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
5219         return idr_find(&mem_cgroup_idr, id);
5220 }
5221
5222 static int alloc_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5223 {
5224         struct mem_cgroup_per_node *pn;
5225         int tmp = node;
5226         /*
5227          * This routine is called against possible nodes.
5228          * But it's BUG to call kmalloc() against offline node.
5229          *
5230          * TODO: this routine can waste much memory for nodes which will
5231          *       never be onlined. It's better to use memory hotplug callback
5232          *       function.
5233          */
5234         if (!node_state(node, N_NORMAL_MEMORY))
5235                 tmp = -1;
5236         pn = kzalloc_node(sizeof(*pn), GFP_KERNEL, tmp);
5237         if (!pn)
5238                 return 1;
5239
5240         pn->lruvec_stat_local = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5241                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5242         if (!pn->lruvec_stat_local) {
5243                 kfree(pn);
5244                 return 1;
5245         }
5246
5247         pn->lruvec_stat_cpu = alloc_percpu_gfp(struct lruvec_stat,
5248                                                GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5249         if (!pn->lruvec_stat_cpu) {
5250                 free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5251                 kfree(pn);
5252                 return 1;
5253         }
5254
5255         lruvec_init(&pn->lruvec);
5256         pn->usage_in_excess = 0;
5257         pn->on_tree = false;
5258         pn->memcg = memcg;
5259
5260         memcg->nodeinfo[node] = pn;
5261         return 0;
5262 }
5263
5264 static void free_mem_cgroup_per_node_info(struct mem_cgroup *memcg, int node)
5265 {
5266         struct mem_cgroup_per_node *pn = memcg->nodeinfo[node];
5267
5268         if (!pn)
5269                 return;
5270
5271         free_percpu(pn->lruvec_stat_cpu);
5272         free_percpu(pn->lruvec_stat_local);
5273         kfree(pn);
5274 }
5275
5276 static void __mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5277 {
5278         int node;
5279
5280         for_each_node(node)
5281                 free_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node);
5282         free_percpu(memcg->vmstats_percpu);
5283         free_percpu(memcg->vmstats_local);
5284         kfree(memcg);
5285 }
5286
5287 static void mem_cgroup_free(struct mem_cgroup *memcg)
5288 {
5289         memcg_wb_domain_exit(memcg);
5290         /*
5291          * Flush percpu vmstats and vmevents to guarantee the value correctness
5292          * on parent's and all ancestor levels.
5293          */
5294         memcg_flush_percpu_vmstats(memcg);
5295         memcg_flush_percpu_vmevents(memcg);
5296         __mem_cgroup_free(memcg);
5297 }
5298
5299 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_alloc(void)
5300 {
5301         struct mem_cgroup *memcg;
5302         unsigned int size;
5303         int node;
5304         int __maybe_unused i;
5305         long error = -ENOMEM;
5306
5307         size = sizeof(struct mem_cgroup);
5308         size += nr_node_ids * sizeof(struct mem_cgroup_per_node *);
5309
5310         memcg = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
5311         if (!memcg)
5312                 return ERR_PTR(error);
5313
5314         memcg->id.id = idr_alloc(&mem_cgroup_idr, NULL,
5315                                  1, MEM_CGROUP_ID_MAX,
5316                                  GFP_KERNEL);
5317         if (memcg->id.id < 0) {
5318                 error = memcg->id.id;
5319                 goto fail;
5320         }
5321
5322         memcg->vmstats_local = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5323                                                 GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5324         if (!memcg->vmstats_local)
5325                 goto fail;
5326
5327         memcg->vmstats_percpu = alloc_percpu_gfp(struct memcg_vmstats_percpu,
5328                                                  GFP_KERNEL_ACCOUNT);
5329         if (!memcg->vmstats_percpu)
5330                 goto fail;
5331
5332         for_each_node(node)
5333                 if (alloc_mem_cgroup_per_node_info(memcg, node))
5334                         goto fail;
5335
5336         if (memcg_wb_domain_init(memcg, GFP_KERNEL))
5337                 goto fail;
5338
5339         INIT_WORK(&memcg->high_work, high_work_func);
5340         INIT_LIST_HEAD(&memcg->oom_notify);
5341         mutex_init(&memcg->thresholds_lock);
5342         spin_lock_init(&memcg->move_lock);
5343         vmpressure_init(&memcg->vmpressure);
5344         INIT_LIST_HEAD(&memcg->event_list);
5345         spin_lock_init(&memcg->event_list_lock);
5346         memcg->socket_pressure = jiffies;
5347 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
5348         memcg->kmemcg_id = -1;
5349         INIT_LIST_HEAD(&memcg->objcg_list);
5350 #endif
5351 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5352         INIT_LIST_HEAD(&memcg->cgwb_list);
5353         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5354                 memcg->cgwb_frn[i].done =
5355                         __WB_COMPLETION_INIT(&memcg_cgwb_frn_waitq);
5356 #endif
5357 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5358         spin_lock_init(&memcg->deferred_split_queue.split_queue_lock);
5359         INIT_LIST_HEAD(&memcg->deferred_split_queue.split_queue);
5360         memcg->deferred_split_queue.split_queue_len = 0;
5361 #endif
5362         idr_replace(&mem_cgroup_idr, memcg, memcg->id.id);
5363         return memcg;
5364 fail:
5365         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5366         __mem_cgroup_free(memcg);
5367         return ERR_PTR(error);
5368 }
5369
5370 static struct cgroup_subsys_state * __ref
5371 mem_cgroup_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
5372 {
5373         struct mem_cgroup *parent = mem_cgroup_from_css(parent_css);
5374         struct mem_cgroup *memcg, *old_memcg;
5375         long error = -ENOMEM;
5376
5377         old_memcg = set_active_memcg(parent);
5378         memcg = mem_cgroup_alloc();
5379         set_active_memcg(old_memcg);
5380         if (IS_ERR(memcg))
5381                 return ERR_CAST(memcg);
5382
5383         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5384         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5385         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5386         if (parent) {
5387                 memcg->swappiness = mem_cgroup_swappiness(parent);
5388                 memcg->oom_kill_disable = parent->oom_kill_disable;
5389         }
5390         if (!parent) {
5391                 page_counter_init(&memcg->memory, NULL);
5392                 page_counter_init(&memcg->swap, NULL);
5393                 page_counter_init(&memcg->kmem, NULL);
5394                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, NULL);
5395         } else if (parent->use_hierarchy) {
5396                 memcg->use_hierarchy = true;
5397                 page_counter_init(&memcg->memory, &parent->memory);
5398                 page_counter_init(&memcg->swap, &parent->swap);
5399                 page_counter_init(&memcg->kmem, &parent->kmem);
5400                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &parent->tcpmem);
5401         } else {
5402                 page_counter_init(&memcg->memory, &root_mem_cgroup->memory);
5403                 page_counter_init(&memcg->swap, &root_mem_cgroup->swap);
5404                 page_counter_init(&memcg->kmem, &root_mem_cgroup->kmem);
5405                 page_counter_init(&memcg->tcpmem, &root_mem_cgroup->tcpmem);
5406                 /*
5407                  * Deeper hierachy with use_hierarchy == false doesn't make
5408                  * much sense so let cgroup subsystem know about this
5409                  * unfortunate state in our controller.
5410                  */
5411                 if (parent != root_mem_cgroup)
5412                         memory_cgrp_subsys.broken_hierarchy = true;
5413         }
5414
5415         /* The following stuff does not apply to the root */
5416         if (!parent) {
5417                 root_mem_cgroup = memcg;
5418                 return &memcg->css;
5419         }
5420
5421         error = memcg_online_kmem(memcg);
5422         if (error)
5423                 goto fail;
5424
5425         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5426                 static_branch_inc(&memcg_sockets_enabled_key);
5427
5428         return &memcg->css;
5429 fail:
5430         mem_cgroup_id_remove(memcg);
5431         mem_cgroup_free(memcg);
5432         return ERR_PTR(error);
5433 }
5434
5435 static int mem_cgroup_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
5436 {
5437         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5438
5439         /*
5440          * A memcg must be visible for memcg_expand_shrinker_maps()
5441          * by the time the maps are allocated. So, we allocate maps
5442          * here, when for_each_mem_cgroup() can't skip it.
5443          */
5444         if (memcg_alloc_shrinker_maps(memcg)) {
5445                 mem_cgroup_id_remove(memcg);
5446                 return -ENOMEM;
5447         }
5448
5449         /* Online state pins memcg ID, memcg ID pins CSS */
5450         refcount_set(&memcg->id.ref, 1);
5451         css_get(css);
5452         return 0;
5453 }
5454
5455 static void mem_cgroup_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
5456 {
5457         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5458         struct mem_cgroup_event *event, *tmp;
5459
5460         /*
5461          * Unregister events and notify userspace.
5462          * Notify userspace about cgroup removing only after rmdir of cgroup
5463          * directory to avoid race between userspace and kernelspace.
5464          */
5465         spin_lock(&memcg->event_list_lock);
5466         list_for_each_entry_safe(event, tmp, &memcg->event_list, list) {
5467                 list_del_init(&event->list);
5468                 schedule_work(&event->remove);
5469         }
5470         spin_unlock(&memcg->event_list_lock);
5471
5472         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5473         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5474
5475         memcg_offline_kmem(memcg);
5476         wb_memcg_offline(memcg);
5477
5478         drain_all_stock(memcg);
5479
5480         mem_cgroup_id_put(memcg);
5481 }
5482
5483 static void mem_cgroup_css_released(struct cgroup_subsys_state *css)
5484 {
5485         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5486
5487         invalidate_reclaim_iterators(memcg);
5488 }
5489
5490 static void mem_cgroup_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
5491 {
5492         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5493         int __maybe_unused i;
5494
5495 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
5496         for (i = 0; i < MEMCG_CGWB_FRN_CNT; i++)
5497                 wb_wait_for_completion(&memcg->cgwb_frn[i].done);
5498 #endif
5499         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !cgroup_memory_nosocket)
5500                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5501
5502         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && memcg->tcpmem_active)
5503                 static_branch_dec(&memcg_sockets_enabled_key);
5504
5505         vmpressure_cleanup(&memcg->vmpressure);
5506         cancel_work_sync(&memcg->high_work);
5507         mem_cgroup_remove_from_trees(memcg);
5508         memcg_free_shrinker_maps(memcg);
5509         memcg_free_kmem(memcg);
5510         mem_cgroup_free(memcg);
5511 }
5512
5513 /**
5514  * mem_cgroup_css_reset - reset the states of a mem_cgroup
5515  * @css: the target css
5516  *
5517  * Reset the states of the mem_cgroup associated with @css.  This is
5518  * invoked when the userland requests disabling on the default hierarchy
5519  * but the memcg is pinned through dependency.  The memcg should stop
5520  * applying policies and should revert to the vanilla state as it may be
5521  * made visible again.
5522  *
5523  * The current implementation only resets the essential configurations.
5524  * This needs to be expanded to cover all the visible parts.
5525  */
5526 static void mem_cgroup_css_reset(struct cgroup_subsys_state *css)
5527 {
5528         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
5529
5530         page_counter_set_max(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5531         page_counter_set_max(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5532         page_counter_set_max(&memcg->kmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5533         page_counter_set_max(&memcg->tcpmem, PAGE_COUNTER_MAX);
5534         page_counter_set_min(&memcg->memory, 0);
5535         page_counter_set_low(&memcg->memory, 0);
5536         page_counter_set_high(&memcg->memory, PAGE_COUNTER_MAX);
5537         memcg->soft_limit = PAGE_COUNTER_MAX;
5538         page_counter_set_high(&memcg->swap, PAGE_COUNTER_MAX);
5539         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
5540 }
5541
5542 #ifdef CONFIG_MMU
5543 /* Handlers for move charge at task migration. */
5544 static int mem_cgroup_do_precharge(unsigned long count)
5545 {
5546         int ret;
5547
5548         /* Try a single bulk charge without reclaim first, kswapd may wake */
5549         ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, count);
5550         if (!ret) {
5551                 mc.precharge += count;
5552                 return ret;
5553         }
5554
5555         /* Try charges one by one with reclaim, but do not retry */
5556         while (count--) {
5557                 ret = try_charge(mc.to, GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY, 1);
5558                 if (ret)
5559                         return ret;
5560                 mc.precharge++;
5561                 cond_resched();
5562         }
5563         return 0;
5564 }
5565
5566 union mc_target {
5567         struct page     *page;
5568         swp_entry_t     ent;
5569 };
5570
5571 enum mc_target_type {
5572         MC_TARGET_NONE = 0,
5573         MC_TARGET_PAGE,
5574         MC_TARGET_SWAP,
5575         MC_TARGET_DEVICE,
5576 };
5577
5578 static struct page *mc_handle_present_pte(struct vm_area_struct *vma,
5579                                                 unsigned long addr, pte_t ptent)
5580 {
5581         struct page *page = vm_normal_page(vma, addr, ptent);
5582
5583         if (!page || !page_mapped(page))
5584                 return NULL;
5585         if (PageAnon(page)) {
5586                 if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5587                         return NULL;
5588         } else {
5589                 if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5590                         return NULL;
5591         }
5592         if (!get_page_unless_zero(page))
5593                 return NULL;
5594
5595         return page;
5596 }
5597
5598 #if defined(CONFIG_SWAP) || defined(CONFIG_DEVICE_PRIVATE)
5599 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5600                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5601 {
5602         struct page *page = NULL;
5603         swp_entry_t ent = pte_to_swp_entry(ptent);
5604
5605         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5606                 return NULL;
5607
5608         /*
5609          * Handle MEMORY_DEVICE_PRIVATE which are ZONE_DEVICE page belonging to
5610          * a device and because they are not accessible by CPU they are store
5611          * as special swap entry in the CPU page table.
5612          */
5613         if (is_device_private_entry(ent)) {
5614                 page = device_private_entry_to_page(ent);
5615                 /*
5616                  * MEMORY_DEVICE_PRIVATE means ZONE_DEVICE page and which have
5617                  * a refcount of 1 when free (unlike normal page)
5618                  */
5619                 if (!page_ref_add_unless(page, 1, 1))
5620                         return NULL;
5621                 return page;
5622         }
5623
5624         if (non_swap_entry(ent))
5625                 return NULL;
5626
5627         /*
5628          * Because lookup_swap_cache() updates some statistics counter,
5629          * we call find_get_page() with swapper_space directly.
5630          */
5631         page = find_get_page(swap_address_space(ent), swp_offset(ent));
5632         entry->val = ent.val;
5633
5634         return page;
5635 }
5636 #else
5637 static struct page *mc_handle_swap_pte(struct vm_area_struct *vma,
5638                         pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5639 {
5640         return NULL;
5641 }
5642 #endif
5643
5644 static struct page *mc_handle_file_pte(struct vm_area_struct *vma,
5645                         unsigned long addr, pte_t ptent, swp_entry_t *entry)
5646 {
5647         if (!vma->vm_file) /* anonymous vma */
5648                 return NULL;
5649         if (!(mc.flags & MOVE_FILE))
5650                 return NULL;
5651
5652         /* page is moved even if it's not RSS of this task(page-faulted). */
5653         /* shmem/tmpfs may report page out on swap: account for that too. */
5654         return find_get_incore_page(vma->vm_file->f_mapping,
5655                         linear_page_index(vma, addr));
5656 }
5657
5658 /**
5659  * mem_cgroup_move_account - move account of the page
5660  * @page: the page
5661  * @compound: charge the page as compound or small page
5662  * @from: mem_cgroup which the page is moved from.
5663  * @to: mem_cgroup which the page is moved to. @from != @to.
5664  *
5665  * The caller must make sure the page is not on LRU (isolate_page() is useful.)
5666  *
5667  * This function doesn't do "charge" to new cgroup and doesn't do "uncharge"
5668  * from old cgroup.
5669  */
5670 static int mem_cgroup_move_account(struct page *page,
5671                                    bool compound,
5672                                    struct mem_cgroup *from,
5673                                    struct mem_cgroup *to)
5674 {
5675         struct lruvec *from_vec, *to_vec;
5676         struct pglist_data *pgdat;
5677         unsigned int nr_pages = compound ? thp_nr_pages(page) : 1;
5678         int ret;
5679
5680         VM_BUG_ON(from == to);
5681         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
5682         VM_BUG_ON(compound && !PageTransHuge(page));
5683
5684         /*
5685          * Prevent mem_cgroup_migrate() from looking at
5686          * page->mem_cgroup of its source page while we change it.
5687          */
5688         ret = -EBUSY;
5689         if (!trylock_page(page))
5690                 goto out;
5691
5692         ret = -EINVAL;
5693         if (page->mem_cgroup != from)
5694                 goto out_unlock;
5695
5696         pgdat = page_pgdat(page);
5697         from_vec = mem_cgroup_lruvec(from, pgdat);
5698         to_vec = mem_cgroup_lruvec(to, pgdat);
5699
5700         lock_page_memcg(page);
5701
5702         if (PageAnon(page)) {
5703                 if (page_mapped(page)) {
5704                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_MAPPED, -nr_pages);
5705                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_MAPPED, nr_pages);
5706                         if (PageTransHuge(page)) {
5707                                 __dec_lruvec_state(from_vec, NR_ANON_THPS);
5708                                 __inc_lruvec_state(to_vec, NR_ANON_THPS);
5709                         }
5710
5711                 }
5712         } else {
5713                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_PAGES, -nr_pages);
5714                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_PAGES, nr_pages);
5715
5716                 if (PageSwapBacked(page)) {
5717                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_SHMEM, -nr_pages);
5718                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_SHMEM, nr_pages);
5719                 }
5720
5721                 if (page_mapped(page)) {
5722                         __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_MAPPED, -nr_pages);
5723                         __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_MAPPED, nr_pages);
5724                 }
5725
5726                 if (PageDirty(page)) {
5727                         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
5728
5729                         if (mapping_can_writeback(mapping)) {
5730                                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_FILE_DIRTY,
5731                                                    -nr_pages);
5732                                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_FILE_DIRTY,
5733                                                    nr_pages);
5734                         }
5735                 }
5736         }
5737
5738         if (PageWriteback(page)) {
5739                 __mod_lruvec_state(from_vec, NR_WRITEBACK, -nr_pages);
5740                 __mod_lruvec_state(to_vec, NR_WRITEBACK, nr_pages);
5741         }
5742
5743         /*
5744          * All state has been migrated, let's switch to the new memcg.
5745          *
5746          * It is safe to change page->mem_cgroup here because the page
5747          * is referenced, charged, isolated, and locked: we can't race
5748          * with (un)charging, migration, LRU putback, or anything else
5749          * that would rely on a stable page->mem_cgroup.
5750          *
5751          * Note that lock_page_memcg is a memcg lock, not a page lock,
5752          * to save space. As soon as we switch page->mem_cgroup to a
5753          * new memcg that isn't locked, the above state can change
5754          * concurrently again. Make sure we're truly done with it.
5755          */
5756         smp_mb();
5757
5758         css_get(&to->css);
5759         css_put(&from->css);
5760
5761         page->mem_cgroup = to;
5762
5763         __unlock_page_memcg(from);
5764
5765         ret = 0;
5766
5767         local_irq_disable();
5768         mem_cgroup_charge_statistics(to, page, nr_pages);
5769         memcg_check_events(to, page);
5770         mem_cgroup_charge_statistics(from, page, -nr_pages);
5771         memcg_check_events(from, page);
5772         local_irq_enable();
5773 out_unlock:
5774         unlock_page(page);
5775 out:
5776         return ret;
5777 }
5778
5779 /**
5780  * get_mctgt_type - get target type of moving charge
5781  * @vma: the vma the pte to be checked belongs
5782  * @addr: the address corresponding to the pte to be checked
5783  * @ptent: the pte to be checked
5784  * @target: the pointer the target page or swap ent will be stored(can be NULL)
5785  *
5786  * Returns
5787  *   0(MC_TARGET_NONE): if the pte is not a target for move charge.
5788  *   1(MC_TARGET_PAGE): if the page corresponding to this pte is a target for
5789  *     move charge. if @target is not NULL, the page is stored in target->page
5790  *     with extra refcnt got(Callers should handle it).
5791  *   2(MC_TARGET_SWAP): if the swap entry corresponding to this pte is a
5792  *     target for charge migration. if @target is not NULL, the entry is stored
5793  *     in target->ent.
5794  *   3(MC_TARGET_DEVICE): like MC_TARGET_PAGE  but page is MEMORY_DEVICE_PRIVATE
5795  *     (so ZONE_DEVICE page and thus not on the lru).
5796  *     For now we such page is charge like a regular page would be as for all
5797  *     intent and purposes it is just special memory taking the place of a
5798  *     regular page.
5799  *
5800  *     See Documentations/vm/hmm.txt and include/linux/hmm.h
5801  *
5802  * Called with pte lock held.
5803  */
5804
5805 static enum mc_target_type get_mctgt_type(struct vm_area_struct *vma,
5806                 unsigned long addr, pte_t ptent, union mc_target *target)
5807 {
5808         struct page *page = NULL;
5809         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5810         swp_entry_t ent = { .val = 0 };
5811
5812         if (pte_present(ptent))
5813                 page = mc_handle_present_pte(vma, addr, ptent);
5814         else if (is_swap_pte(ptent))
5815                 page = mc_handle_swap_pte(vma, ptent, &ent);
5816         else if (pte_none(ptent))
5817                 page = mc_handle_file_pte(vma, addr, ptent, &ent);
5818
5819         if (!page && !ent.val)
5820                 return ret;
5821         if (page) {
5822                 /*
5823                  * Do only loose check w/o serialization.
5824                  * mem_cgroup_move_account() checks the page is valid or
5825                  * not under LRU exclusion.
5826                  */
5827                 if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5828                         ret = MC_TARGET_PAGE;
5829                         if (is_device_private_page(page))
5830                                 ret = MC_TARGET_DEVICE;
5831                         if (target)
5832                                 target->page = page;
5833                 }
5834                 if (!ret || !target)
5835                         put_page(page);
5836         }
5837         /*
5838          * There is a swap entry and a page doesn't exist or isn't charged.
5839          * But we cannot move a tail-page in a THP.
5840          */
5841         if (ent.val && !ret && (!page || !PageTransCompound(page)) &&
5842             mem_cgroup_id(mc.from) == lookup_swap_cgroup_id(ent)) {
5843                 ret = MC_TARGET_SWAP;
5844                 if (target)
5845                         target->ent = ent;
5846         }
5847         return ret;
5848 }
5849
5850 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5851 /*
5852  * We don't consider PMD mapped swapping or file mapped pages because THP does
5853  * not support them for now.
5854  * Caller should make sure that pmd_trans_huge(pmd) is true.
5855  */
5856 static enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5857                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5858 {
5859         struct page *page = NULL;
5860         enum mc_target_type ret = MC_TARGET_NONE;
5861
5862         if (unlikely(is_swap_pmd(pmd))) {
5863                 VM_BUG_ON(thp_migration_supported() &&
5864                                   !is_pmd_migration_entry(pmd));
5865                 return ret;
5866         }
5867         page = pmd_page(pmd);
5868         VM_BUG_ON_PAGE(!page || !PageHead(page), page);
5869         if (!(mc.flags & MOVE_ANON))
5870                 return ret;
5871         if (page->mem_cgroup == mc.from) {
5872                 ret = MC_TARGET_PAGE;
5873                 if (target) {
5874                         get_page(page);
5875                         target->page = page;
5876                 }
5877         }
5878         return ret;
5879 }
5880 #else
5881 static inline enum mc_target_type get_mctgt_type_thp(struct vm_area_struct *vma,
5882                 unsigned long addr, pmd_t pmd, union mc_target *target)
5883 {
5884         return MC_TARGET_NONE;
5885 }
5886 #endif
5887
5888 static int mem_cgroup_count_precharge_pte_range(pmd_t *pmd,
5889                                         unsigned long addr, unsigned long end,
5890                                         struct mm_walk *walk)
5891 {
5892         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
5893         pte_t *pte;
5894         spinlock_t *ptl;
5895
5896         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
5897         if (ptl) {
5898                 /*
5899                  * Note their can not be MC_TARGET_DEVICE for now as we do not
5900                  * support transparent huge page with MEMORY_DEVICE_PRIVATE but
5901                  * this might change.
5902                  */
5903                 if (get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, NULL) == MC_TARGET_PAGE)
5904                         mc.precharge += HPAGE_PMD_NR;
5905                 spin_unlock(ptl);
5906                 return 0;
5907         }
5908
5909         if (pmd_trans_unstable(pmd))
5910                 return 0;
5911         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
5912         for (; addr != end; pte++, addr += PAGE_SIZE)
5913                 if (get_mctgt_type(vma, addr, *pte, NULL))
5914                         mc.precharge++; /* increment precharge temporarily */
5915         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
5916         cond_resched();
5917
5918         return 0;
5919 }
5920
5921 static const struct mm_walk_ops precharge_walk_ops = {
5922         .pmd_entry      = mem_cgroup_count_precharge_pte_range,
5923 };
5924
5925 static unsigned long mem_cgroup_count_precharge(struct mm_struct *mm)
5926 {
5927         unsigned long precharge;
5928
5929         mmap_read_lock(mm);
5930         walk_page_range(mm, 0, mm->highest_vm_end, &precharge_walk_ops, NULL);
5931         mmap_read_unlock(mm);
5932
5933         precharge = mc.precharge;
5934         mc.precharge = 0;
5935
5936         return precharge;
5937 }
5938
5939 static int mem_cgroup_precharge_mc(struct mm_struct *mm)
5940 {
5941         unsigned long precharge = mem_cgroup_count_precharge(mm);
5942
5943         VM_BUG_ON(mc.moving_task);
5944         mc.moving_task = current;
5945         return mem_cgroup_do_precharge(precharge);
5946 }
5947
5948 /* cancels all extra charges on mc.from and mc.to, and wakes up all waiters. */
5949 static void __mem_cgroup_clear_mc(void)
5950 {
5951         struct mem_cgroup *from = mc.from;
5952         struct mem_cgroup *to = mc.to;
5953
5954         /* we must uncharge all the leftover precharges from mc.to */
5955         if (mc.precharge) {
5956                 cancel_charge(mc.to, mc.precharge);
5957                 mc.precharge = 0;
5958         }
5959         /*
5960          * we didn't uncharge from mc.from at mem_cgroup_move_account(), so
5961          * we must uncharge here.
5962          */
5963         if (mc.moved_charge) {
5964                 cancel_charge(mc.from, mc.moved_charge);
5965                 mc.moved_charge = 0;
5966         }
5967         /* we must fixup refcnts and charges */
5968         if (mc.moved_swap) {
5969                 /* uncharge swap account from the old cgroup */
5970                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.from))
5971                         page_counter_uncharge(&mc.from->memsw, mc.moved_swap);
5972
5973                 mem_cgroup_id_put_many(mc.from, mc.moved_swap);
5974
5975                 /*
5976                  * we charged both to->memory and to->memsw, so we
5977                  * should uncharge to->memory.
5978                  */
5979                 if (!mem_cgroup_is_root(mc.to))
5980                         page_counter_uncharge(&mc.to->memory, mc.moved_swap);
5981
5982                 mc.moved_swap = 0;
5983         }
5984         memcg_oom_recover(from);
5985         memcg_oom_recover(to);
5986         wake_up_all(&mc.waitq);
5987 }
5988
5989 static void mem_cgroup_clear_mc(void)
5990 {
5991         struct mm_struct *mm = mc.mm;
5992
5993         /*
5994          * we must clear moving_task before waking up waiters at the end of
5995          * task migration.
5996          */
5997         mc.moving_task = NULL;
5998         __mem_cgroup_clear_mc();
5999         spin_lock(&mc.lock);
6000         mc.from = NULL;
6001         mc.to = NULL;
6002         mc.mm = NULL;
6003         spin_unlock(&mc.lock);
6004
6005         mmput(mm);
6006 }
6007
6008 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6009 {
6010         struct cgroup_subsys_state *css;
6011         struct mem_cgroup *memcg = NULL; /* unneeded init to make gcc happy */
6012         struct mem_cgroup *from;
6013         struct task_struct *leader, *p;
6014         struct mm_struct *mm;
6015         unsigned long move_flags;
6016         int ret = 0;
6017
6018         /* charge immigration isn't supported on the default hierarchy */
6019         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
6020                 return 0;
6021
6022         /*
6023          * Multi-process migrations only happen on the default hierarchy
6024          * where charge immigration is not used.  Perform charge
6025          * immigration if @tset contains a leader and whine if there are
6026          * multiple.
6027          */
6028         p = NULL;
6029         cgroup_taskset_for_each_leader(leader, css, tset) {
6030                 WARN_ON_ONCE(p);
6031                 p = leader;
6032                 memcg = mem_cgroup_from_css(css);
6033         }
6034         if (!p)
6035                 return 0;
6036
6037         /*
6038          * We are now commited to this value whatever it is. Changes in this
6039          * tunable will only affect upcoming migrations, not the current one.
6040          * So we need to save it, and keep it going.
6041          */
6042         move_flags = READ_ONCE(memcg->move_charge_at_immigrate);
6043         if (!move_flags)
6044                 return 0;
6045
6046         from = mem_cgroup_from_task(p);
6047
6048         VM_BUG_ON(from == memcg);
6049
6050         mm = get_task_mm(p);
6051         if (!mm)
6052                 return 0;
6053         /* We move charges only when we move a owner of the mm */
6054         if (mm->owner == p) {
6055                 VM_BUG_ON(mc.from);
6056                 VM_BUG_ON(mc.to);
6057                 VM_BUG_ON(mc.precharge);
6058                 VM_BUG_ON(mc.moved_charge);
6059                 VM_BUG_ON(mc.moved_swap);
6060
6061                 spin_lock(&mc.lock);
6062                 mc.mm = mm;
6063                 mc.from = from;
6064                 mc.to = memcg;
6065                 mc.flags = move_flags;
6066                 spin_unlock(&mc.lock);
6067                 /* We set mc.moving_task later */
6068
6069                 ret = mem_cgroup_precharge_mc(mm);
6070                 if (ret)
6071                         mem_cgroup_clear_mc();
6072         } else {
6073                 mmput(mm);
6074         }
6075         return ret;
6076 }
6077
6078 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6079 {
6080         if (mc.to)
6081                 mem_cgroup_clear_mc();
6082 }
6083
6084 static int mem_cgroup_move_charge_pte_range(pmd_t *pmd,
6085                                 unsigned long addr, unsigned long end,
6086                                 struct mm_walk *walk)
6087 {
6088         int ret = 0;
6089         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
6090         pte_t *pte;
6091         spinlock_t *ptl;
6092         enum mc_target_type target_type;
6093         union mc_target target;
6094         struct page *page;
6095
6096         ptl = pmd_trans_huge_lock(pmd, vma);
6097         if (ptl) {
6098                 if (mc.precharge < HPAGE_PMD_NR) {
6099                         spin_unlock(ptl);
6100                         return 0;
6101                 }
6102                 target_type = get_mctgt_type_thp(vma, addr, *pmd, &target);
6103                 if (target_type == MC_TARGET_PAGE) {
6104                         page = target.page;
6105                         if (!isolate_lru_page(page)) {
6106                                 if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6107                                                              mc.from, mc.to)) {
6108                                         mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6109                                         mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6110                                 }
6111                                 putback_lru_page(page);
6112                         }
6113                         put_page(page);
6114                 } else if (target_type == MC_TARGET_DEVICE) {
6115                         page = target.page;
6116                         if (!mem_cgroup_move_account(page, true,
6117                                                      mc.from, mc.to)) {
6118                                 mc.precharge -= HPAGE_PMD_NR;
6119                                 mc.moved_charge += HPAGE_PMD_NR;
6120                         }
6121                         put_page(page);
6122                 }
6123                 spin_unlock(ptl);
6124                 return 0;
6125         }
6126
6127         if (pmd_trans_unstable(pmd))
6128                 return 0;
6129 retry:
6130         pte = pte_offset_map_lock(vma->vm_mm, pmd, addr, &ptl);
6131         for (; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
6132                 pte_t ptent = *(pte++);
6133                 bool device = false;
6134                 swp_entry_t ent;
6135
6136                 if (!mc.precharge)
6137                         break;
6138
6139                 switch (get_mctgt_type(vma, addr, ptent, &target)) {
6140                 case MC_TARGET_DEVICE:
6141                         device = true;
6142                         fallthrough;
6143                 case MC_TARGET_PAGE:
6144                         page = target.page;
6145                         /*
6146                          * We can have a part of the split pmd here. Moving it
6147                          * can be done but it would be too convoluted so simply
6148                          * ignore such a partial THP and keep it in original
6149                          * memcg. There should be somebody mapping the head.
6150                          */
6151                         if (PageTransCompound(page))
6152                                 goto put;
6153                         if (!device && isolate_lru_page(page))
6154                                 goto put;
6155                         if (!mem_cgroup_move_account(page, false,
6156                                                 mc.from, mc.to)) {
6157                                 mc.precharge--;
6158                                 /* we uncharge from mc.from later. */
6159                                 mc.moved_charge++;
6160                         }
6161                         if (!device)
6162                                 putback_lru_page(page);
6163 put:                    /* get_mctgt_type() gets the page */
6164                         put_page(page);
6165                         break;
6166                 case MC_TARGET_SWAP:
6167                         ent = target.ent;
6168                         if (!mem_cgroup_move_swap_account(ent, mc.from, mc.to)) {
6169                                 mc.precharge--;
6170                                 mem_cgroup_id_get_many(mc.to, 1);
6171                                 /* we fixup other refcnts and charges later. */
6172                                 mc.moved_swap++;
6173                         }
6174                         break;
6175                 default:
6176                         break;
6177                 }
6178         }
6179         pte_unmap_unlock(pte - 1, ptl);
6180         cond_resched();
6181
6182         if (addr != end) {
6183                 /*
6184                  * We have consumed all precharges we got in can_attach().
6185                  * We try charge one by one, but don't do any additional
6186                  * charges to mc.to if we have failed in charge once in attach()
6187                  * phase.
6188                  */
6189                 ret = mem_cgroup_do_precharge(1);
6190                 if (!ret)
6191                         goto retry;
6192         }
6193
6194         return ret;
6195 }
6196
6197 static const struct mm_walk_ops charge_walk_ops = {
6198         .pmd_entry      = mem_cgroup_move_charge_pte_range,
6199 };
6200
6201 static void mem_cgroup_move_charge(void)
6202 {
6203         lru_add_drain_all();
6204         /*
6205          * Signal lock_page_memcg() to take the memcg's move_lock
6206          * while we're moving its pages to another memcg. Then wait
6207          * for already started RCU-only updates to finish.
6208          */
6209         atomic_inc(&mc.from->moving_account);
6210         synchronize_rcu();
6211 retry:
6212         if (unlikely(!mmap_read_trylock(mc.mm))) {
6213                 /*
6214                  * Someone who are holding the mmap_lock might be waiting in
6215                  * waitq. So we cancel all extra charges, wake up all waiters,
6216                  * and retry. Because we cancel precharges, we might not be able
6217                  * to move enough charges, but moving charge is a best-effort
6218                  * feature anyway, so it wouldn't be a big problem.
6219                  */
6220                 __mem_cgroup_clear_mc();
6221                 cond_resched();
6222                 goto retry;
6223         }
6224         /*
6225          * When we have consumed all precharges and failed in doing
6226          * additional charge, the page walk just aborts.
6227          */
6228         walk_page_range(mc.mm, 0, mc.mm->highest_vm_end, &charge_walk_ops,
6229                         NULL);
6230
6231         mmap_read_unlock(mc.mm);
6232         atomic_dec(&mc.from->moving_account);
6233 }
6234
6235 static void mem_cgroup_move_task(void)
6236 {
6237         if (mc.to) {
6238                 mem_cgroup_move_charge();
6239                 mem_cgroup_clear_mc();
6240         }
6241 }
6242 #else   /* !CONFIG_MMU */
6243 static int mem_cgroup_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6244 {
6245         return 0;
6246 }
6247 static void mem_cgroup_cancel_attach(struct cgroup_taskset *tset)
6248 {
6249 }
6250 static void mem_cgroup_move_task(void)
6251 {
6252 }
6253 #endif
6254
6255 /*
6256  * Cgroup retains root cgroups across [un]mount cycles making it necessary
6257  * to verify whether we're attached to the default hierarchy on each mount
6258  * attempt.
6259  */
6260 static void mem_cgroup_bind(struct cgroup_subsys_state *root_css)
6261 {
6262         /*
6263          * use_hierarchy is forced on the default hierarchy.  cgroup core
6264          * guarantees that @root doesn't have any children, so turning it
6265          * on for the root memcg is enough.
6266          */
6267         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
6268                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = true;
6269         else
6270                 root_mem_cgroup->use_hierarchy = false;
6271 }
6272
6273 static int seq_puts_memcg_tunable(struct seq_file *m, unsigned long value)
6274 {
6275         if (value == PAGE_COUNTER_MAX)
6276                 seq_puts(m, "max\n");
6277         else
6278                 seq_printf(m, "%llu\n", (u64)value * PAGE_SIZE);
6279
6280         return 0;
6281 }
6282
6283 static u64 memory_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
6284                                struct cftype *cft)
6285 {
6286         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
6287
6288         return (u64)page_counter_read(&memcg->memory) * PAGE_SIZE;
6289 }
6290
6291 static int memory_min_show(struct seq_file *m, void *v)
6292 {
6293         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6294                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.min));
6295 }
6296
6297 static ssize_t memory_min_write(struct kernfs_open_file *of,
6298                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6299 {
6300         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6301         unsigned long min;
6302         int err;
6303
6304         buf = strstrip(buf);
6305         err = page_counter_memparse(buf, "max", &min);
6306         if (err)
6307                 return err;
6308
6309         page_counter_set_min(&memcg->memory, min);
6310
6311         return nbytes;
6312 }
6313
6314 static int memory_low_show(struct seq_file *m, void *v)
6315 {
6316         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6317                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.low));
6318 }
6319
6320 static ssize_t memory_low_write(struct kernfs_open_file *of,
6321                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6322 {
6323         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6324         unsigned long low;
6325         int err;
6326
6327         buf = strstrip(buf);
6328         err = page_counter_memparse(buf, "max", &low);
6329         if (err)
6330                 return err;
6331
6332         page_counter_set_low(&memcg->memory, low);
6333
6334         return nbytes;
6335 }
6336
6337 static int memory_high_show(struct seq_file *m, void *v)
6338 {
6339         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6340                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.high));
6341 }
6342
6343 static ssize_t memory_high_write(struct kernfs_open_file *of,
6344                                  char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6345 {
6346         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6347         unsigned int nr_retries = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6348         bool drained = false;
6349         unsigned long high;
6350         int err;
6351
6352         buf = strstrip(buf);
6353         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
6354         if (err)
6355                 return err;
6356
6357         page_counter_set_high(&memcg->memory, high);
6358
6359         for (;;) {
6360                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6361                 unsigned long reclaimed;
6362
6363                 if (nr_pages <= high)
6364                         break;
6365
6366                 if (signal_pending(current))
6367                         break;
6368
6369                 if (!drained) {
6370                         drain_all_stock(memcg);
6371                         drained = true;
6372                         continue;
6373                 }
6374
6375                 reclaimed = try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - high,
6376                                                          GFP_KERNEL, true);
6377
6378                 if (!reclaimed && !nr_retries--)
6379                         break;
6380         }
6381
6382         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6383         return nbytes;
6384 }
6385
6386 static int memory_max_show(struct seq_file *m, void *v)
6387 {
6388         return seq_puts_memcg_tunable(m,
6389                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->memory.max));
6390 }
6391
6392 static ssize_t memory_max_write(struct kernfs_open_file *of,
6393                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6394 {
6395         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6396         unsigned int nr_reclaims = MAX_RECLAIM_RETRIES;
6397         bool drained = false;
6398         unsigned long max;
6399         int err;
6400
6401         buf = strstrip(buf);
6402         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
6403         if (err)
6404                 return err;
6405
6406         xchg(&memcg->memory.max, max);
6407
6408         for (;;) {
6409                 unsigned long nr_pages = page_counter_read(&memcg->memory);
6410
6411                 if (nr_pages <= max)
6412                         break;
6413
6414                 if (signal_pending(current))
6415                         break;
6416
6417                 if (!drained) {
6418                         drain_all_stock(memcg);
6419                         drained = true;
6420                         continue;
6421                 }
6422
6423                 if (nr_reclaims) {
6424                         if (!try_to_free_mem_cgroup_pages(memcg, nr_pages - max,
6425                                                           GFP_KERNEL, true))
6426                                 nr_reclaims--;
6427                         continue;
6428                 }
6429
6430                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_OOM);
6431                 if (!mem_cgroup_out_of_memory(memcg, GFP_KERNEL, 0))
6432                         break;
6433         }
6434
6435         memcg_wb_domain_size_changed(memcg);
6436         return nbytes;
6437 }
6438
6439 static void __memory_events_show(struct seq_file *m, atomic_long_t *events)
6440 {
6441         seq_printf(m, "low %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_LOW]));
6442         seq_printf(m, "high %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_HIGH]));
6443         seq_printf(m, "max %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_MAX]));
6444         seq_printf(m, "oom %lu\n", atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM]));
6445         seq_printf(m, "oom_kill %lu\n",
6446                    atomic_long_read(&events[MEMCG_OOM_KILL]));
6447 }
6448
6449 static int memory_events_show(struct seq_file *m, void *v)
6450 {
6451         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6452
6453         __memory_events_show(m, memcg->memory_events);
6454         return 0;
6455 }
6456
6457 static int memory_events_local_show(struct seq_file *m, void *v)
6458 {
6459         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6460
6461         __memory_events_show(m, memcg->memory_events_local);
6462         return 0;
6463 }
6464
6465 static int memory_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6466 {
6467         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6468         char *buf;
6469
6470         buf = memory_stat_format(memcg);
6471         if (!buf)
6472                 return -ENOMEM;
6473         seq_puts(m, buf);
6474         kfree(buf);
6475         return 0;
6476 }
6477
6478 #ifdef CONFIG_NUMA
6479 static int memory_numa_stat_show(struct seq_file *m, void *v)
6480 {
6481         int i;
6482         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6483
6484         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(memory_stats); i++) {
6485                 int nid;
6486
6487                 if (memory_stats[i].idx >= NR_VM_NODE_STAT_ITEMS)
6488                         continue;
6489
6490                 seq_printf(m, "%s", memory_stats[i].name);
6491                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6492                         u64 size;
6493                         struct lruvec *lruvec;
6494
6495                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, NODE_DATA(nid));
6496                         size = lruvec_page_state(lruvec, memory_stats[i].idx);
6497                         size *= memory_stats[i].ratio;
6498                         seq_printf(m, " N%d=%llu", nid, size);
6499                 }
6500                 seq_putc(m, '\n');
6501         }
6502
6503         return 0;
6504 }
6505 #endif
6506
6507 static int memory_oom_group_show(struct seq_file *m, void *v)
6508 {
6509         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
6510
6511         seq_printf(m, "%d\n", memcg->oom_group);
6512
6513         return 0;
6514 }
6515
6516 static ssize_t memory_oom_group_write(struct kernfs_open_file *of,
6517                                       char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
6518 {
6519         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
6520         int ret, oom_group;
6521
6522         buf = strstrip(buf);
6523         if (!buf)
6524                 return -EINVAL;
6525
6526         ret = kstrtoint(buf, 0, &oom_group);
6527         if (ret)
6528                 return ret;
6529
6530         if (oom_group != 0 && oom_group != 1)
6531                 return -EINVAL;
6532
6533         memcg->oom_group = oom_group;
6534
6535         return nbytes;
6536 }
6537
6538 static struct cftype memory_files[] = {
6539         {
6540                 .name = "current",
6541                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6542                 .read_u64 = memory_current_read,
6543         },
6544         {
6545                 .name = "min",
6546                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6547                 .seq_show = memory_min_show,
6548                 .write = memory_min_write,
6549         },
6550         {
6551                 .name = "low",
6552                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6553                 .seq_show = memory_low_show,
6554                 .write = memory_low_write,
6555         },
6556         {
6557                 .name = "high",
6558                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6559                 .seq_show = memory_high_show,
6560                 .write = memory_high_write,
6561         },
6562         {
6563                 .name = "max",
6564                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6565                 .seq_show = memory_max_show,
6566                 .write = memory_max_write,
6567         },
6568         {
6569                 .name = "events",
6570                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6571                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_file),
6572                 .seq_show = memory_events_show,
6573         },
6574         {
6575                 .name = "events.local",
6576                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
6577                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, events_local_file),
6578                 .seq_show = memory_events_local_show,
6579         },
6580         {
6581                 .name = "stat",
6582                 .seq_show = memory_stat_show,
6583         },
6584 #ifdef CONFIG_NUMA
6585         {
6586                 .name = "numa_stat",
6587                 .seq_show = memory_numa_stat_show,
6588         },
6589 #endif
6590         {
6591                 .name = "oom.group",
6592                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT | CFTYPE_NS_DELEGATABLE,
6593                 .seq_show = memory_oom_group_show,
6594                 .write = memory_oom_group_write,
6595         },
6596         { }     /* terminate */
6597 };
6598
6599 struct cgroup_subsys memory_cgrp_subsys = {
6600         .css_alloc = mem_cgroup_css_alloc,
6601         .css_online = mem_cgroup_css_online,
6602         .css_offline = mem_cgroup_css_offline,
6603         .css_released = mem_cgroup_css_released,
6604         .css_free = mem_cgroup_css_free,
6605         .css_reset = mem_cgroup_css_reset,
6606         .can_attach = mem_cgroup_can_attach,
6607         .cancel_attach = mem_cgroup_cancel_attach,
6608         .post_attach = mem_cgroup_move_task,
6609         .bind = mem_cgroup_bind,
6610         .dfl_cftypes = memory_files,
6611         .legacy_cftypes = mem_cgroup_legacy_files,
6612         .early_init = 0,
6613 };
6614
6615 /*
6616  * This function calculates an individual cgroup's effective
6617  * protection which is derived from its own memory.min/low, its
6618  * parent's and siblings' settings, as well as the actual memory
6619  * distribution in the tree.
6620  *
6621  * The following rules apply to the effective protection values:
6622  *
6623  * 1. At the first level of reclaim, effective protection is equal to
6624  *    the declared protection in memory.min and memory.low.
6625  *
6626  * 2. To enable safe delegation of the protection configuration, at
6627  *    subsequent levels the effective protection is capped to the
6628  *    parent's effective protection.
6629  *
6630  * 3. To make complex and dynamic subtrees easier to configure, the
6631  *    user is allowed to overcommit the declared protection at a given
6632  *    level. If that is the case, the parent's effective protection is
6633  *    distributed to the children in proportion to how much protection
6634  *    they have declared and how much of it they are utilizing.
6635  *
6636  *    This makes distribution proportional, but also work-conserving:
6637  *    if one cgroup claims much more protection than it uses memory,
6638  *    the unused remainder is available to its siblings.
6639  *
6640  * 4. Conversely, when the declared protection is undercommitted at a
6641  *    given level, the distribution of the larger parental protection
6642  *    budget is NOT proportional. A cgroup's protection from a sibling
6643  *    is capped to its own memory.min/low setting.
6644  *
6645  * 5. However, to allow protecting recursive subtrees from each other
6646  *    without having to declare each individual cgroup's fixed share
6647  *    of the ancestor's claim to protection, any unutilized -
6648  *    "floating" - protection from up the tree is distributed in
6649  *    proportion to each cgroup's *usage*. This makes the protection
6650  *    neutral wrt sibling cgroups and lets them compete freely over
6651  *    the shared parental protection budget, but it protects the
6652  *    subtree as a whole from neighboring subtrees.
6653  *
6654  * Note that 4. and 5. are not in conflict: 4. is about protecting
6655  * against immediate siblings whereas 5. is about protecting against
6656  * neighboring subtrees.
6657  */
6658 static unsigned long effective_protection(unsigned long usage,
6659                                           unsigned long parent_usage,
6660                                           unsigned long setting,
6661                                           unsigned long parent_effective,
6662                                           unsigned long siblings_protected)
6663 {
6664         unsigned long protected;
6665         unsigned long ep;
6666
6667         protected = min(usage, setting);
6668         /*
6669          * If all cgroups at this level combined claim and use more
6670          * protection then what the parent affords them, distribute
6671          * shares in proportion to utilization.
6672          *
6673          * We are using actual utilization rather than the statically
6674          * claimed protection in order to be work-conserving: claimed
6675          * but unused protection is available to siblings that would
6676          * otherwise get a smaller chunk than what they claimed.
6677          */
6678         if (siblings_protected > parent_effective)
6679                 return protected * parent_effective / siblings_protected;
6680
6681         /*
6682          * Ok, utilized protection of all children is within what the
6683          * parent affords them, so we know whatever this child claims
6684          * and utilizes is effectively protected.
6685          *
6686          * If there is unprotected usage beyond this value, reclaim
6687          * will apply pressure in proportion to that amount.
6688          *
6689          * If there is unutilized protection, the cgroup will be fully
6690          * shielded from reclaim, but we do return a smaller value for
6691          * protection than what the group could enjoy in theory. This
6692          * is okay. With the overcommit distribution above, effective
6693          * protection is always dependent on how memory is actually
6694          * consumed among the siblings anyway.
6695          */
6696         ep = protected;
6697
6698         /*
6699          * If the children aren't claiming (all of) the protection
6700          * afforded to them by the parent, distribute the remainder in
6701          * proportion to the (unprotected) memory of each cgroup. That
6702          * way, cgroups that aren't explicitly prioritized wrt each
6703          * other compete freely over the allowance, but they are
6704          * collectively protected from neighboring trees.
6705          *
6706          * We're using unprotected memory for the weight so that if
6707          * some cgroups DO claim explicit protection, we don't protect
6708          * the same bytes twice.
6709          *
6710          * Check both usage and parent_usage against the respective
6711          * protected values. One should imply the other, but they
6712          * aren't read atomically - make sure the division is sane.
6713          */
6714         if (!(cgrp_dfl_root.flags & CGRP_ROOT_MEMORY_RECURSIVE_PROT))
6715                 return ep;
6716         if (parent_effective > siblings_protected &&
6717             parent_usage > siblings_protected &&
6718             usage > protected) {
6719                 unsigned long unclaimed;
6720
6721                 unclaimed = parent_effective - siblings_protected;
6722                 unclaimed *= usage - protected;
6723                 unclaimed /= parent_usage - siblings_protected;
6724
6725                 ep += unclaimed;
6726         }
6727
6728         return ep;
6729 }
6730
6731 /**
6732  * mem_cgroup_protected - check if memory consumption is in the normal range
6733  * @root: the top ancestor of the sub-tree being checked
6734  * @memcg: the memory cgroup to check
6735  *
6736  * WARNING: This function is not stateless! It can only be used as part
6737  *          of a top-down tree iteration, not for isolated queries.
6738  */
6739 void mem_cgroup_calculate_protection(struct mem_cgroup *root,
6740                                      struct mem_cgroup *memcg)
6741 {
6742         unsigned long usage, parent_usage;
6743         struct mem_cgroup *parent;
6744
6745         if (mem_cgroup_disabled())
6746                 return;
6747
6748         if (!root)
6749                 root = root_mem_cgroup;
6750
6751         /*
6752          * Effective values of the reclaim targets are ignored so they
6753          * can be stale. Have a look at mem_cgroup_protection for more
6754          * details.
6755          * TODO: calculation should be more robust so that we do not need
6756          * that special casing.
6757          */
6758         if (memcg == root)
6759                 return;
6760
6761         usage = page_counter_read(&memcg->memory);
6762         if (!usage)
6763                 return;
6764
6765         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
6766         /* No parent means a non-hierarchical mode on v1 memcg */
6767         if (!parent)
6768                 return;
6769
6770         if (parent == root) {
6771                 memcg->memory.emin = READ_ONCE(memcg->memory.min);
6772                 memcg->memory.elow = READ_ONCE(memcg->memory.low);
6773                 return;
6774         }
6775
6776         parent_usage = page_counter_read(&parent->memory);
6777
6778         WRITE_ONCE(memcg->memory.emin, effective_protection(usage, parent_usage,
6779                         READ_ONCE(memcg->memory.min),
6780                         READ_ONCE(parent->memory.emin),
6781                         atomic_long_read(&parent->memory.children_min_usage)));
6782
6783         WRITE_ONCE(memcg->memory.elow, effective_protection(usage, parent_usage,
6784                         READ_ONCE(memcg->memory.low),
6785                         READ_ONCE(parent->memory.elow),
6786                         atomic_long_read(&parent->memory.children_low_usage)));
6787 }
6788
6789 /**
6790  * mem_cgroup_charge - charge a newly allocated page to a cgroup
6791  * @page: page to charge
6792  * @mm: mm context of the victim
6793  * @gfp_mask: reclaim mode
6794  *
6795  * Try to charge @page to the memcg that @mm belongs to, reclaiming
6796  * pages according to @gfp_mask if necessary.
6797  *
6798  * Returns 0 on success. Otherwise, an error code is returned.
6799  */
6800 int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *mm, gfp_t gfp_mask)
6801 {
6802         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
6803         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
6804         int ret = 0;
6805
6806         if (mem_cgroup_disabled())
6807                 goto out;
6808
6809         if (PageSwapCache(page)) {
6810                 swp_entry_t ent = { .val = page_private(page), };
6811                 unsigned short id;
6812
6813                 /*
6814                  * Every swap fault against a single page tries to charge the
6815                  * page, bail as early as possible.  shmem_unuse() encounters
6816                  * already charged pages, too.  page->mem_cgroup is protected
6817                  * by the page lock, which serializes swap cache removal, which
6818                  * in turn serializes uncharging.
6819                  */
6820                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
6821                 if (compound_head(page)->mem_cgroup)
6822                         goto out;
6823
6824                 id = lookup_swap_cgroup_id(ent);
6825                 rcu_read_lock();
6826                 memcg = mem_cgroup_from_id(id);
6827                 if (memcg && !css_tryget_online(&memcg->css))
6828                         memcg = NULL;
6829                 rcu_read_unlock();
6830         }
6831
6832         if (!memcg)
6833                 memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
6834
6835         ret = try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages);
6836         if (ret)
6837                 goto out_put;
6838
6839         css_get(&memcg->css);
6840         commit_charge(page, memcg);
6841
6842         local_irq_disable();
6843         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, nr_pages);
6844         memcg_check_events(memcg, page);
6845         local_irq_enable();
6846
6847         /*
6848          * Cgroup1's unified memory+swap counter has been charged with the
6849          * new swapcache page, finish the transfer by uncharging the swap
6850          * slot. The swap slot would also get uncharged when it dies, but
6851          * it can stick around indefinitely and we'd count the page twice
6852          * the entire time.
6853          *
6854          * Cgroup2 has separate resource counters for memory and swap,
6855          * so this is a non-issue here. Memory and swap charge lifetimes
6856          * correspond 1:1 to page and swap slot lifetimes: we charge the
6857          * page to memory here, and uncharge swap when the slot is freed.
6858          */
6859         if (do_memsw_account() && PageSwapCache(page)) {
6860                 swp_entry_t entry = { .val = page_private(page) };
6861                 /*
6862                  * The swap entry might not get freed for a long time,
6863                  * let's not wait for it.  The page already received a
6864                  * memory+swap charge, drop the swap entry duplicate.
6865                  */
6866                 mem_cgroup_uncharge_swap(entry, nr_pages);
6867         }
6868
6869 out_put:
6870         css_put(&memcg->css);
6871 out:
6872         return ret;
6873 }
6874
6875 struct uncharge_gather {
6876         struct mem_cgroup *memcg;
6877         unsigned long nr_pages;
6878         unsigned long pgpgout;
6879         unsigned long nr_kmem;
6880         struct page *dummy_page;
6881 };
6882
6883 static inline void uncharge_gather_clear(struct uncharge_gather *ug)
6884 {
6885         memset(ug, 0, sizeof(*ug));
6886 }
6887
6888 static void uncharge_batch(const struct uncharge_gather *ug)
6889 {
6890         unsigned long flags;
6891
6892         if (!mem_cgroup_is_root(ug->memcg)) {
6893                 page_counter_uncharge(&ug->memcg->memory, ug->nr_pages);
6894                 if (do_memsw_account())
6895                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->memsw, ug->nr_pages);
6896                 if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && ug->nr_kmem)
6897                         page_counter_uncharge(&ug->memcg->kmem, ug->nr_kmem);
6898                 memcg_oom_recover(ug->memcg);
6899         }
6900
6901         local_irq_save(flags);
6902         __count_memcg_events(ug->memcg, PGPGOUT, ug->pgpgout);
6903         __this_cpu_add(ug->memcg->vmstats_percpu->nr_page_events, ug->nr_pages);
6904         memcg_check_events(ug->memcg, ug->dummy_page);
6905         local_irq_restore(flags);
6906
6907         /* drop reference from uncharge_page */
6908         css_put(&ug->memcg->css);
6909 }
6910
6911 static void uncharge_page(struct page *page, struct uncharge_gather *ug)
6912 {
6913         unsigned long nr_pages;
6914
6915         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
6916
6917         if (!page->mem_cgroup)
6918                 return;
6919
6920         /*
6921          * Nobody should be changing or seriously looking at
6922          * page->mem_cgroup at this point, we have fully
6923          * exclusive access to the page.
6924          */
6925
6926         if (ug->memcg != page->mem_cgroup) {
6927                 if (ug->memcg) {
6928                         uncharge_batch(ug);
6929                         uncharge_gather_clear(ug);
6930                 }
6931                 ug->memcg = page->mem_cgroup;
6932
6933                 /* pairs with css_put in uncharge_batch */
6934                 css_get(&ug->memcg->css);
6935         }
6936
6937         nr_pages = compound_nr(page);
6938         ug->nr_pages += nr_pages;
6939
6940         if (!PageKmemcg(page)) {
6941                 ug->pgpgout++;
6942         } else {
6943                 ug->nr_kmem += nr_pages;
6944                 __ClearPageKmemcg(page);
6945         }
6946
6947         ug->dummy_page = page;
6948         page->mem_cgroup = NULL;
6949         css_put(&ug->memcg->css);
6950 }
6951
6952 static void uncharge_list(struct list_head *page_list)
6953 {
6954         struct uncharge_gather ug;
6955         struct list_head *next;
6956
6957         uncharge_gather_clear(&ug);
6958
6959         /*
6960          * Note that the list can be a single page->lru; hence the
6961          * do-while loop instead of a simple list_for_each_entry().
6962          */
6963         next = page_list->next;
6964         do {
6965                 struct page *page;
6966
6967                 page = list_entry(next, struct page, lru);
6968                 next = page->lru.next;
6969
6970                 uncharge_page(page, &ug);
6971         } while (next != page_list);
6972
6973         if (ug.memcg)
6974                 uncharge_batch(&ug);
6975 }
6976
6977 /**
6978  * mem_cgroup_uncharge - uncharge a page
6979  * @page: page to uncharge
6980  *
6981  * Uncharge a page previously charged with mem_cgroup_charge().
6982  */
6983 void mem_cgroup_uncharge(struct page *page)
6984 {
6985         struct uncharge_gather ug;
6986
6987         if (mem_cgroup_disabled())
6988                 return;
6989
6990         /* Don't touch page->lru of any random page, pre-check: */
6991         if (!page->mem_cgroup)
6992                 return;
6993
6994         uncharge_gather_clear(&ug);
6995         uncharge_page(page, &ug);
6996         uncharge_batch(&ug);
6997 }
6998
6999 /**
7000  * mem_cgroup_uncharge_list - uncharge a list of page
7001  * @page_list: list of pages to uncharge
7002  *
7003  * Uncharge a list of pages previously charged with
7004  * mem_cgroup_charge().
7005  */
7006 void mem_cgroup_uncharge_list(struct list_head *page_list)
7007 {
7008         if (mem_cgroup_disabled())
7009                 return;
7010
7011         if (!list_empty(page_list))
7012                 uncharge_list(page_list);
7013 }
7014
7015 /**
7016  * mem_cgroup_migrate - charge a page's replacement
7017  * @oldpage: currently circulating page
7018  * @newpage: replacement page
7019  *
7020  * Charge @newpage as a replacement page for @oldpage. @oldpage will
7021  * be uncharged upon free.
7022  *
7023  * Both pages must be locked, @newpage->mapping must be set up.
7024  */
7025 void mem_cgroup_migrate(struct page *oldpage, struct page *newpage)
7026 {
7027         struct mem_cgroup *memcg;
7028         unsigned int nr_pages;
7029         unsigned long flags;
7030
7031         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(oldpage), oldpage);
7032         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(newpage), newpage);
7033         VM_BUG_ON_PAGE(PageAnon(oldpage) != PageAnon(newpage), newpage);
7034         VM_BUG_ON_PAGE(PageTransHuge(oldpage) != PageTransHuge(newpage),
7035                        newpage);
7036
7037         if (mem_cgroup_disabled())
7038                 return;
7039
7040         /* Page cache replacement: new page already charged? */
7041         if (newpage->mem_cgroup)
7042                 return;
7043
7044         /* Swapcache readahead pages can get replaced before being charged */
7045         memcg = oldpage->mem_cgroup;
7046         if (!memcg)
7047                 return;
7048
7049         /* Force-charge the new page. The old one will be freed soon */
7050         nr_pages = thp_nr_pages(newpage);
7051
7052         page_counter_charge(&memcg->memory, nr_pages);
7053         if (do_memsw_account())
7054                 page_counter_charge(&memcg->memsw, nr_pages);
7055
7056         css_get(&memcg->css);
7057         commit_charge(newpage, memcg);
7058
7059         local_irq_save(flags);
7060         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, newpage, nr_pages);
7061         memcg_check_events(memcg, newpage);
7062         local_irq_restore(flags);
7063 }
7064
7065 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(memcg_sockets_enabled_key);
7066 EXPORT_SYMBOL(memcg_sockets_enabled_key);
7067
7068 void mem_cgroup_sk_alloc(struct sock *sk)
7069 {
7070         struct mem_cgroup *memcg;
7071
7072         if (!mem_cgroup_sockets_enabled)
7073                 return;
7074
7075         /* Do not associate the sock with unrelated interrupted task's memcg. */
7076         if (in_interrupt())
7077                 return;
7078
7079         rcu_read_lock();
7080         memcg = mem_cgroup_from_task(current);
7081         if (memcg == root_mem_cgroup)
7082                 goto out;
7083         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys) && !memcg->tcpmem_active)
7084                 goto out;
7085         if (css_tryget(&memcg->css))
7086                 sk->sk_memcg = memcg;
7087 out:
7088         rcu_read_unlock();
7089 }
7090
7091 void mem_cgroup_sk_free(struct sock *sk)
7092 {
7093         if (sk->sk_memcg)
7094                 css_put(&sk->sk_memcg->css);
7095 }
7096
7097 /**
7098  * mem_cgroup_charge_skmem - charge socket memory
7099  * @memcg: memcg to charge
7100  * @nr_pages: number of pages to charge
7101  *
7102  * Charges @nr_pages to @memcg. Returns %true if the charge fit within
7103  * @memcg's configured limit, %false if the charge had to be forced.
7104  */
7105 bool mem_cgroup_charge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7106 {
7107         gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;
7108
7109         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7110                 struct page_counter *fail;
7111
7112                 if (page_counter_try_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages, &fail)) {
7113                         memcg->tcpmem_pressure = 0;
7114                         return true;
7115                 }
7116                 page_counter_charge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7117                 memcg->tcpmem_pressure = 1;
7118                 return false;
7119         }
7120
7121         /* Don't block in the packet receive path */
7122         if (in_softirq())
7123                 gfp_mask = GFP_NOWAIT;
7124
7125         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, nr_pages);
7126
7127         if (try_charge(memcg, gfp_mask, nr_pages) == 0)
7128                 return true;
7129
7130         try_charge(memcg, gfp_mask|__GFP_NOFAIL, nr_pages);
7131         return false;
7132 }
7133
7134 /**
7135  * mem_cgroup_uncharge_skmem - uncharge socket memory
7136  * @memcg: memcg to uncharge
7137  * @nr_pages: number of pages to uncharge
7138  */
7139 void mem_cgroup_uncharge_skmem(struct mem_cgroup *memcg, unsigned int nr_pages)
7140 {
7141         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys)) {
7142                 page_counter_uncharge(&memcg->tcpmem, nr_pages);
7143                 return;
7144         }
7145
7146         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SOCK, -nr_pages);
7147
7148         refill_stock(memcg, nr_pages);
7149 }
7150
7151 static int __init cgroup_memory(char *s)
7152 {
7153         char *token;
7154
7155         while ((token = strsep(&s, ",")) != NULL) {
7156                 if (!*token)
7157                         continue;
7158                 if (!strcmp(token, "nosocket"))
7159                         cgroup_memory_nosocket = true;
7160                 if (!strcmp(token, "nokmem"))
7161                         cgroup_memory_nokmem = true;
7162         }
7163         return 0;
7164 }
7165 __setup("cgroup.memory=", cgroup_memory);
7166
7167 /*
7168  * subsys_initcall() for memory controller.
7169  *
7170  * Some parts like memcg_hotplug_cpu_dead() have to be initialized from this
7171  * context because of lock dependencies (cgroup_lock -> cpu hotplug) but
7172  * basically everything that doesn't depend on a specific mem_cgroup structure
7173  * should be initialized from here.
7174  */
7175 static int __init mem_cgroup_init(void)
7176 {
7177         int cpu, node;
7178
7179         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_MM_MEMCQ_DEAD, "mm/memctrl:dead", NULL,
7180                                   memcg_hotplug_cpu_dead);
7181
7182         for_each_possible_cpu(cpu)
7183                 INIT_WORK(&per_cpu_ptr(&memcg_stock, cpu)->work,
7184                           drain_local_stock);
7185
7186         for_each_node(node) {
7187                 struct mem_cgroup_tree_per_node *rtpn;
7188
7189                 rtpn = kzalloc_node(sizeof(*rtpn), GFP_KERNEL,
7190                                     node_online(node) ? node : NUMA_NO_NODE);
7191
7192                 rtpn->rb_root = RB_ROOT;
7193                 rtpn->rb_rightmost = NULL;
7194                 spin_lock_init(&rtpn->lock);
7195                 soft_limit_tree.rb_tree_per_node[node] = rtpn;
7196         }
7197
7198         return 0;
7199 }
7200 subsys_initcall(mem_cgroup_init);
7201
7202 #ifdef CONFIG_MEMCG_SWAP
7203 static struct mem_cgroup *mem_cgroup_id_get_online(struct mem_cgroup *memcg)
7204 {
7205         while (!refcount_inc_not_zero(&memcg->id.ref)) {
7206                 /*
7207                  * The root cgroup cannot be destroyed, so it's refcount must
7208                  * always be >= 1.
7209                  */
7210                 if (WARN_ON_ONCE(memcg == root_mem_cgroup)) {
7211                         VM_BUG_ON(1);
7212                         break;
7213                 }
7214                 memcg = parent_mem_cgroup(memcg);
7215                 if (!memcg)
7216                         memcg = root_mem_cgroup;
7217         }
7218         return memcg;
7219 }
7220
7221 /**
7222  * mem_cgroup_swapout - transfer a memsw charge to swap
7223  * @page: page whose memsw charge to transfer
7224  * @entry: swap entry to move the charge to
7225  *
7226  * Transfer the memsw charge of @page to @entry.
7227  */
7228 void mem_cgroup_swapout(struct page *page, swp_entry_t entry)
7229 {
7230         struct mem_cgroup *memcg, *swap_memcg;
7231         unsigned int nr_entries;
7232         unsigned short oldid;
7233
7234         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
7235         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(page), page);
7236
7237         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7238                 return;
7239
7240         memcg = page->mem_cgroup;
7241
7242         /* Readahead page, never charged */
7243         if (!memcg)
7244                 return;
7245
7246         /*
7247          * In case the memcg owning these pages has been offlined and doesn't
7248          * have an ID allocated to it anymore, charge the closest online
7249          * ancestor for the swap instead and transfer the memory+swap charge.
7250          */
7251         swap_memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7252         nr_entries = thp_nr_pages(page);
7253         /* Get references for the tail pages, too */
7254         if (nr_entries > 1)
7255                 mem_cgroup_id_get_many(swap_memcg, nr_entries - 1);
7256         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(swap_memcg),
7257                                    nr_entries);
7258         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7259         mod_memcg_state(swap_memcg, MEMCG_SWAP, nr_entries);
7260
7261         page->mem_cgroup = NULL;
7262
7263         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
7264                 page_counter_uncharge(&memcg->memory, nr_entries);
7265
7266         if (!cgroup_memory_noswap && memcg != swap_memcg) {
7267                 if (!mem_cgroup_is_root(swap_memcg))
7268                         page_counter_charge(&swap_memcg->memsw, nr_entries);
7269                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_entries);
7270         }
7271
7272         /*
7273          * Interrupts should be disabled here because the caller holds the
7274          * i_pages lock which is taken with interrupts-off. It is
7275          * important here to have the interrupts disabled because it is the
7276          * only synchronisation we have for updating the per-CPU variables.
7277          */
7278         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
7279         mem_cgroup_charge_statistics(memcg, page, -nr_entries);
7280         memcg_check_events(memcg, page);
7281
7282         css_put(&memcg->css);
7283 }
7284
7285 /**
7286  * mem_cgroup_try_charge_swap - try charging swap space for a page
7287  * @page: page being added to swap
7288  * @entry: swap entry to charge
7289  *
7290  * Try to charge @page's memcg for the swap space at @entry.
7291  *
7292  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
7293  */
7294 int mem_cgroup_try_charge_swap(struct page *page, swp_entry_t entry)
7295 {
7296         unsigned int nr_pages = thp_nr_pages(page);
7297         struct page_counter *counter;
7298         struct mem_cgroup *memcg;
7299         unsigned short oldid;
7300
7301         if (!cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7302                 return 0;
7303
7304         memcg = page->mem_cgroup;
7305
7306         /* Readahead page, never charged */
7307         if (!memcg)
7308                 return 0;
7309
7310         if (!entry.val) {
7311                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7312                 return 0;
7313         }
7314
7315         memcg = mem_cgroup_id_get_online(memcg);
7316
7317         if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg) &&
7318             !page_counter_try_charge(&memcg->swap, nr_pages, &counter)) {
7319                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_MAX);
7320                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_SWAP_FAIL);
7321                 mem_cgroup_id_put(memcg);
7322                 return -ENOMEM;
7323         }
7324
7325         /* Get references for the tail pages, too */
7326         if (nr_pages > 1)
7327                 mem_cgroup_id_get_many(memcg, nr_pages - 1);
7328         oldid = swap_cgroup_record(entry, mem_cgroup_id(memcg), nr_pages);
7329         VM_BUG_ON_PAGE(oldid, page);
7330         mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, nr_pages);
7331
7332         return 0;
7333 }
7334
7335 /**
7336  * mem_cgroup_uncharge_swap - uncharge swap space
7337  * @entry: swap entry to uncharge
7338  * @nr_pages: the amount of swap space to uncharge
7339  */
7340 void mem_cgroup_uncharge_swap(swp_entry_t entry, unsigned int nr_pages)
7341 {
7342         struct mem_cgroup *memcg;
7343         unsigned short id;
7344
7345         id = swap_cgroup_record(entry, 0, nr_pages);
7346         rcu_read_lock();
7347         memcg = mem_cgroup_from_id(id);
7348         if (memcg) {
7349                 if (!cgroup_memory_noswap && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
7350                         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7351                                 page_counter_uncharge(&memcg->swap, nr_pages);
7352                         else
7353                                 page_counter_uncharge(&memcg->memsw, nr_pages);
7354                 }
7355                 mod_memcg_state(memcg, MEMCG_SWAP, -nr_pages);
7356                 mem_cgroup_id_put_many(memcg, nr_pages);
7357         }
7358         rcu_read_unlock();
7359 }
7360
7361 long mem_cgroup_get_nr_swap_pages(struct mem_cgroup *memcg)
7362 {
7363         long nr_swap_pages = get_nr_swap_pages();
7364
7365         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7366                 return nr_swap_pages;
7367         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg))
7368                 nr_swap_pages = min_t(long, nr_swap_pages,
7369                                       READ_ONCE(memcg->swap.max) -
7370                                       page_counter_read(&memcg->swap));
7371         return nr_swap_pages;
7372 }
7373
7374 bool mem_cgroup_swap_full(struct page *page)
7375 {
7376         struct mem_cgroup *memcg;
7377
7378         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
7379
7380         if (vm_swap_full())
7381                 return true;
7382         if (cgroup_memory_noswap || !cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
7383                 return false;
7384
7385         memcg = page->mem_cgroup;
7386         if (!memcg)
7387                 return false;
7388
7389         for (; memcg != root_mem_cgroup; memcg = parent_mem_cgroup(memcg)) {
7390                 unsigned long usage = page_counter_read(&memcg->swap);
7391
7392                 if (usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.high) ||
7393                     usage * 2 >= READ_ONCE(memcg->swap.max))
7394                         return true;
7395         }
7396
7397         return false;
7398 }
7399
7400 static int __init setup_swap_account(char *s)
7401 {
7402         if (!strcmp(s, "1"))
7403                 cgroup_memory_noswap = 0;
7404         else if (!strcmp(s, "0"))
7405                 cgroup_memory_noswap = 1;
7406         return 1;
7407 }
7408 __setup("swapaccount=", setup_swap_account);
7409
7410 static u64 swap_current_read(struct cgroup_subsys_state *css,
7411                              struct cftype *cft)
7412 {
7413         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(css);
7414
7415         return (u64)page_counter_read(&memcg->swap) * PAGE_SIZE;
7416 }
7417
7418 static int swap_high_show(struct seq_file *m, void *v)
7419 {
7420         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7421                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.high));
7422 }
7423
7424 static ssize_t swap_high_write(struct kernfs_open_file *of,
7425                                char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7426 {
7427         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7428         unsigned long high;
7429         int err;
7430
7431         buf = strstrip(buf);
7432         err = page_counter_memparse(buf, "max", &high);
7433         if (err)
7434                 return err;
7435
7436         page_counter_set_high(&memcg->swap, high);
7437
7438         return nbytes;
7439 }
7440
7441 static int swap_max_show(struct seq_file *m, void *v)
7442 {
7443         return seq_puts_memcg_tunable(m,
7444                 READ_ONCE(mem_cgroup_from_seq(m)->swap.max));
7445 }
7446
7447 static ssize_t swap_max_write(struct kernfs_open_file *of,
7448                               char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
7449 {
7450         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(of_css(of));
7451         unsigned long max;
7452         int err;
7453
7454         buf = strstrip(buf);
7455         err = page_counter_memparse(buf, "max", &max);
7456         if (err)
7457                 return err;
7458
7459         xchg(&memcg->swap.max, max);
7460
7461         return nbytes;
7462 }
7463
7464 static int swap_events_show(struct seq_file *m, void *v)
7465 {
7466         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
7467
7468         seq_printf(m, "high %lu\n",
7469                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_HIGH]));
7470         seq_printf(m, "max %lu\n",
7471                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_MAX]));
7472         seq_printf(m, "fail %lu\n",
7473                    atomic_long_read(&memcg->memory_events[MEMCG_SWAP_FAIL]));
7474
7475         return 0;
7476 }
7477
7478 static struct cftype swap_files[] = {
7479         {
7480                 .name = "swap.current",
7481                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7482                 .read_u64 = swap_current_read,
7483         },
7484         {
7485                 .name = "swap.high",
7486                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7487                 .seq_show = swap_high_show,
7488                 .write = swap_high_write,
7489         },
7490         {
7491                 .name = "swap.max",
7492                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7493                 .seq_show = swap_max_show,
7494                 .write = swap_max_write,
7495         },
7496         {
7497                 .name = "swap.events",
7498                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
7499                 .file_offset = offsetof(struct mem_cgroup, swap_events_file),
7500                 .seq_show = swap_events_show,
7501         },
7502         { }     /* terminate */
7503 };
7504
7505 static struct cftype memsw_files[] = {
7506         {
7507                 .name = "memsw.usage_in_bytes",
7508                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_USAGE),
7509                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7510         },
7511         {
7512                 .name = "memsw.max_usage_in_bytes",
7513                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_MAX_USAGE),
7514                 .write = mem_cgroup_reset,
7515                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7516         },
7517         {
7518                 .name = "memsw.limit_in_bytes",
7519                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_LIMIT),
7520                 .write = mem_cgroup_write,
7521                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7522         },
7523         {
7524                 .name = "memsw.failcnt",
7525                 .private = MEMFILE_PRIVATE(_MEMSWAP, RES_FAILCNT),
7526                 .write = mem_cgroup_reset,
7527                 .read_u64 = mem_cgroup_read_u64,
7528         },
7529         {
7530                 .name = "force_reclaim",
7531                 .write_u64 = mem_cgroup_force_reclaim,
7532         },
7533         { },    /* terminate */
7534 };
7535
7536 /*
7537  * If mem_cgroup_swap_init() is implemented as a subsys_initcall()
7538  * instead of a core_initcall(), this could mean cgroup_memory_noswap still
7539  * remains set to false even when memcg is disabled via "cgroup_disable=memory"
7540  * boot parameter. This may result in premature OOPS inside
7541  * mem_cgroup_get_nr_swap_pages() function in corner cases.
7542  */
7543 static int __init mem_cgroup_swap_init(void)
7544 {
7545         /* No memory control -> no swap control */
7546         if (mem_cgroup_disabled())
7547                 cgroup_memory_noswap = true;
7548
7549         if (cgroup_memory_noswap)
7550                 return 0;
7551
7552         WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&memory_cgrp_subsys, swap_files));
7553         WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&memory_cgrp_subsys, memsw_files));
7554
7555         return 0;
7556 }
7557 core_initcall(mem_cgroup_swap_init);
7558
7559 #endif /* CONFIG_MEMCG_SWAP */