Merge tag 'scsi-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jejb/scsi
[linux-block.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for buffer_heads_over_limit */
30 #include <linux/mm_inline.h>
31 #include <linux/backing-dev.h>
32 #include <linux/rmap.h>
33 #include <linux/topology.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/compaction.h>
37 #include <linux/notifier.h>
38 #include <linux/delay.h>
39 #include <linux/kthread.h>
40 #include <linux/freezer.h>
41 #include <linux/memcontrol.h>
42 #include <linux/migrate.h>
43 #include <linux/delayacct.h>
44 #include <linux/sysctl.h>
45 #include <linux/memory-tiers.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/pagevec.h>
48 #include <linux/prefetch.h>
49 #include <linux/printk.h>
50 #include <linux/dax.h>
51 #include <linux/psi.h>
52 #include <linux/pagewalk.h>
53 #include <linux/shmem_fs.h>
54 #include <linux/ctype.h>
55 #include <linux/debugfs.h>
56 #include <linux/khugepaged.h>
57 #include <linux/rculist_nulls.h>
58 #include <linux/random.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61 #include <asm/div64.h>
62
63 #include <linux/swapops.h>
64 #include <linux/balloon_compaction.h>
65 #include <linux/sched/sysctl.h>
66
67 #include "internal.h"
68 #include "swap.h"
69
70 #define CREATE_TRACE_POINTS
71 #include <trace/events/vmscan.h>
72
73 struct scan_control {
74         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
75         unsigned long nr_to_reclaim;
76
77         /*
78          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
79          * are scanned.
80          */
81         nodemask_t      *nodemask;
82
83         /*
84          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
85          * primary target of this reclaim invocation.
86          */
87         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
88
89         /*
90          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
91          */
92         unsigned long   anon_cost;
93         unsigned long   file_cost;
94
95         /* Can active folios be deactivated as part of reclaim? */
96 #define DEACTIVATE_ANON 1
97 #define DEACTIVATE_FILE 2
98         unsigned int may_deactivate:2;
99         unsigned int force_deactivate:1;
100         unsigned int skipped_deactivate:1;
101
102         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
103         unsigned int may_writepage:1;
104
105         /* Can mapped folios be reclaimed? */
106         unsigned int may_unmap:1;
107
108         /* Can folios be swapped as part of reclaim? */
109         unsigned int may_swap:1;
110
111         /* Not allow cache_trim_mode to be turned on as part of reclaim? */
112         unsigned int no_cache_trim_mode:1;
113
114         /* Has cache_trim_mode failed at least once? */
115         unsigned int cache_trim_mode_failed:1;
116
117         /* Proactive reclaim invoked by userspace through memory.reclaim */
118         unsigned int proactive:1;
119
120         /*
121          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
122          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
123          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
124          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
125          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
126          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
127          */
128         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
129         unsigned int memcg_low_skipped:1;
130
131         unsigned int hibernation_mode:1;
132
133         /* One of the zones is ready for compaction */
134         unsigned int compaction_ready:1;
135
136         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
137         unsigned int cache_trim_mode:1;
138
139         /* The file folios on the current node are dangerously low */
140         unsigned int file_is_tiny:1;
141
142         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
143         unsigned int no_demotion:1;
144
145         /* Allocation order */
146         s8 order;
147
148         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
149         s8 priority;
150
151         /* The highest zone to isolate folios for reclaim from */
152         s8 reclaim_idx;
153
154         /* This context's GFP mask */
155         gfp_t gfp_mask;
156
157         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
158         unsigned long nr_scanned;
159
160         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
161         unsigned long nr_reclaimed;
162
163         struct {
164                 unsigned int dirty;
165                 unsigned int unqueued_dirty;
166                 unsigned int congested;
167                 unsigned int writeback;
168                 unsigned int immediate;
169                 unsigned int file_taken;
170                 unsigned int taken;
171         } nr;
172
173         /* for recording the reclaimed slab by now */
174         struct reclaim_state reclaim_state;
175 };
176
177 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
178 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field)                 \
179         do {                                                            \
180                 if ((_folio)->lru.prev != _base) {                      \
181                         struct folio *prev;                             \
182                                                                         \
183                         prev = lru_to_folio(&(_folio->lru));            \
184                         prefetchw(&prev->_field);                       \
185                 }                                                       \
186         } while (0)
187 #else
188 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field) do { } while (0)
189 #endif
190
191 /*
192  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
193  */
194 int vm_swappiness = 60;
195
196 #ifdef CONFIG_MEMCG
197
198 /* Returns true for reclaim through cgroup limits or cgroup interfaces. */
199 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
200 {
201         return sc->target_mem_cgroup;
202 }
203
204 /*
205  * Returns true for reclaim on the root cgroup. This is true for direct
206  * allocator reclaim and reclaim through cgroup interfaces on the root cgroup.
207  */
208 static bool root_reclaim(struct scan_control *sc)
209 {
210         return !sc->target_mem_cgroup || mem_cgroup_is_root(sc->target_mem_cgroup);
211 }
212
213 /**
214  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
215  * @sc: scan_control in question
216  *
217  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
218  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
219  * shrink_folio_list() is used for throttling instead, which lacks all the
220  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
221  * allocation and configurability.
222  *
223  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
224  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
225  */
226 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
227 {
228         if (!cgroup_reclaim(sc))
229                 return true;
230 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
231         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
232                 return true;
233 #endif
234         return false;
235 }
236 #else
237 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
238 {
239         return false;
240 }
241
242 static bool root_reclaim(struct scan_control *sc)
243 {
244         return true;
245 }
246
247 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
248 {
249         return true;
250 }
251 #endif
252
253 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
254                                    struct reclaim_state *rs)
255 {
256         /* Check for an overwrite */
257         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
258
259         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
260         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
261
262         task->reclaim_state = rs;
263 }
264
265 /*
266  * flush_reclaim_state(): add pages reclaimed outside of LRU-based reclaim to
267  * scan_control->nr_reclaimed.
268  */
269 static void flush_reclaim_state(struct scan_control *sc)
270 {
271         /*
272          * Currently, reclaim_state->reclaimed includes three types of pages
273          * freed outside of vmscan:
274          * (1) Slab pages.
275          * (2) Clean file pages from pruned inodes (on highmem systems).
276          * (3) XFS freed buffer pages.
277          *
278          * For all of these cases, we cannot universally link the pages to a
279          * single memcg. For example, a memcg-aware shrinker can free one object
280          * charged to the target memcg, causing an entire page to be freed.
281          * If we count the entire page as reclaimed from the memcg, we end up
282          * overestimating the reclaimed amount (potentially under-reclaiming).
283          *
284          * Only count such pages for global reclaim to prevent under-reclaiming
285          * from the target memcg; preventing unnecessary retries during memcg
286          * charging and false positives from proactive reclaim.
287          *
288          * For uncommon cases where the freed pages were actually mostly
289          * charged to the target memcg, we end up underestimating the reclaimed
290          * amount. This should be fine. The freed pages will be uncharged
291          * anyway, even if they are not counted here properly, and we will be
292          * able to make forward progress in charging (which is usually in a
293          * retry loop).
294          *
295          * We can go one step further, and report the uncharged objcg pages in
296          * memcg reclaim, to make reporting more accurate and reduce
297          * underestimation, but it's probably not worth the complexity for now.
298          */
299         if (current->reclaim_state && root_reclaim(sc)) {
300                 sc->nr_reclaimed += current->reclaim_state->reclaimed;
301                 current->reclaim_state->reclaimed = 0;
302         }
303 }
304
305 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
306 {
307         if (!numa_demotion_enabled)
308                 return false;
309         if (sc && sc->no_demotion)
310                 return false;
311         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
312                 return false;
313
314         return true;
315 }
316
317 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
318                                           int nid,
319                                           struct scan_control *sc)
320 {
321         if (memcg == NULL) {
322                 /*
323                  * For non-memcg reclaim, is there
324                  * space in any swap device?
325                  */
326                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
327                         return true;
328         } else {
329                 /* Is the memcg below its swap limit? */
330                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
331                         return true;
332         }
333
334         /*
335          * The page can not be swapped.
336          *
337          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
338          */
339         return can_demote(nid, sc);
340 }
341
342 /*
343  * This misses isolated folios which are not accounted for to save counters.
344  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
345  * not expected that isolated folios will be a dominating factor.
346  */
347 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
348 {
349         unsigned long nr;
350
351         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
352                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
353         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
354                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
355                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
356
357         return nr;
358 }
359
360 /**
361  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
362  * @lruvec: lru vector
363  * @lru: lru to use
364  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES - 1 for the whole LRU list)
365  */
366 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
367                                      int zone_idx)
368 {
369         unsigned long size = 0;
370         int zid;
371
372         for (zid = 0; zid <= zone_idx; zid++) {
373                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
374
375                 if (!managed_zone(zone))
376                         continue;
377
378                 if (!mem_cgroup_disabled())
379                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
380                 else
381                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
382         }
383         return size;
384 }
385
386 static unsigned long drop_slab_node(int nid)
387 {
388         unsigned long freed = 0;
389         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
390
391         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
392         do {
393                 freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
394         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
395
396         return freed;
397 }
398
399 void drop_slab(void)
400 {
401         int nid;
402         int shift = 0;
403         unsigned long freed;
404
405         do {
406                 freed = 0;
407                 for_each_online_node(nid) {
408                         if (fatal_signal_pending(current))
409                                 return;
410
411                         freed += drop_slab_node(nid);
412                 }
413         } while ((freed >> shift++) > 1);
414 }
415
416 static int reclaimer_offset(void)
417 {
418         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD !=
419                         PGDEMOTE_DIRECT - PGDEMOTE_KSWAPD);
420         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD !=
421                         PGDEMOTE_KHUGEPAGED - PGDEMOTE_KSWAPD);
422         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD !=
423                         PGSCAN_DIRECT - PGSCAN_KSWAPD);
424         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD !=
425                         PGSCAN_KHUGEPAGED - PGSCAN_KSWAPD);
426
427         if (current_is_kswapd())
428                 return 0;
429         if (current_is_khugepaged())
430                 return PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD;
431         return PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD;
432 }
433
434 static inline int is_page_cache_freeable(struct folio *folio)
435 {
436         /*
437          * A freeable page cache folio is referenced only by the caller
438          * that isolated the folio, the page cache and optional filesystem
439          * private data at folio->private.
440          */
441         return folio_ref_count(folio) - folio_test_private(folio) ==
442                 1 + folio_nr_pages(folio);
443 }
444
445 /*
446  * We detected a synchronous write error writing a folio out.  Probably
447  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
448  * fsync(), msync() or close().
449  *
450  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
451  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the folio and once
452  * that folio is locked, the mapping is pinned.
453  *
454  * We're allowed to run sleeping folio_lock() here because we know the caller has
455  * __GFP_FS.
456  */
457 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
458                                 struct folio *folio, int error)
459 {
460         folio_lock(folio);
461         if (folio_mapping(folio) == mapping)
462                 mapping_set_error(mapping, error);
463         folio_unlock(folio);
464 }
465
466 static bool skip_throttle_noprogress(pg_data_t *pgdat)
467 {
468         int reclaimable = 0, write_pending = 0;
469         int i;
470
471         /*
472          * If kswapd is disabled, reschedule if necessary but do not
473          * throttle as the system is likely near OOM.
474          */
475         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
476                 return true;
477
478         /*
479          * If there are a lot of dirty/writeback folios then do not
480          * throttle as throttling will occur when the folios cycle
481          * towards the end of the LRU if still under writeback.
482          */
483         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
484                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
485
486                 if (!managed_zone(zone))
487                         continue;
488
489                 reclaimable += zone_reclaimable_pages(zone);
490                 write_pending += zone_page_state_snapshot(zone,
491                                                   NR_ZONE_WRITE_PENDING);
492         }
493         if (2 * write_pending <= reclaimable)
494                 return true;
495
496         return false;
497 }
498
499 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
500 {
501         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
502         long timeout, ret;
503         DEFINE_WAIT(wait);
504
505         /*
506          * Do not throttle user workers, kthreads other than kswapd or
507          * workqueues. They may be required for reclaim to make
508          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
509          */
510         if (!current_is_kswapd() &&
511             current->flags & (PF_USER_WORKER|PF_KTHREAD)) {
512                 cond_resched();
513                 return;
514         }
515
516         /*
517          * These figures are pulled out of thin air.
518          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
519          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
520          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
521          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
522          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
523          * writeback to a slow device to excessive referenced folios at the tail
524          * of the inactive LRU.
525          */
526         switch(reason) {
527         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
528                 timeout = HZ/10;
529
530                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
531                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
532                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
533                 }
534
535                 break;
536         case VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED:
537                 fallthrough;
538         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
539                 if (skip_throttle_noprogress(pgdat)) {
540                         cond_resched();
541                         return;
542                 }
543
544                 timeout = 1;
545
546                 break;
547         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
548                 timeout = HZ/50;
549                 break;
550         default:
551                 WARN_ON_ONCE(1);
552                 timeout = HZ;
553                 break;
554         }
555
556         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
557         ret = schedule_timeout(timeout);
558         finish_wait(wqh, &wait);
559
560         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
561                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
562
563         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
564                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
565                                 reason);
566 }
567
568 /*
569  * Account for folios written if tasks are throttled waiting on dirty
570  * folios to clean. If enough folios have been cleaned since throttling
571  * started then wakeup the throttled tasks.
572  */
573 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
574                                                         int nr_throttled)
575 {
576         unsigned long nr_written;
577
578         node_stat_add_folio(folio, NR_THROTTLED_WRITTEN);
579
580         /*
581          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
582          * be synchronised. However, given that the system is
583          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
584          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
585          * timeout guarantees forward progress.
586          */
587         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
588                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
589
590         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
591                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
592 }
593
594 /* possible outcome of pageout() */
595 typedef enum {
596         /* failed to write folio out, folio is locked */
597         PAGE_KEEP,
598         /* move folio to the active list, folio is locked */
599         PAGE_ACTIVATE,
600         /* folio has been sent to the disk successfully, folio is unlocked */
601         PAGE_SUCCESS,
602         /* folio is clean and locked */
603         PAGE_CLEAN,
604 } pageout_t;
605
606 /*
607  * pageout is called by shrink_folio_list() for each dirty folio.
608  * Calls ->writepage().
609  */
610 static pageout_t pageout(struct folio *folio, struct address_space *mapping,
611                          struct swap_iocb **plug)
612 {
613         /*
614          * If the folio is dirty, only perform writeback if that write
615          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
616          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
617          * stalls if we need to run get_block().  We could test
618          * PagePrivate for that.
619          *
620          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
621          * this folio's queue, we can perform writeback even if that
622          * will block.
623          *
624          * If the folio is swapcache, write it back even if that would
625          * block, for some throttling. This happens by accident, because
626          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
627          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
628          */
629         if (!is_page_cache_freeable(folio))
630                 return PAGE_KEEP;
631         if (!mapping) {
632                 /*
633                  * Some data journaling orphaned folios can have
634                  * folio->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
635                  */
636                 if (folio_test_private(folio)) {
637                         if (try_to_free_buffers(folio)) {
638                                 folio_clear_dirty(folio);
639                                 pr_info("%s: orphaned folio\n", __func__);
640                                 return PAGE_CLEAN;
641                         }
642                 }
643                 return PAGE_KEEP;
644         }
645         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
646                 return PAGE_ACTIVATE;
647
648         if (folio_clear_dirty_for_io(folio)) {
649                 int res;
650                 struct writeback_control wbc = {
651                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
652                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
653                         .range_start = 0,
654                         .range_end = LLONG_MAX,
655                         .for_reclaim = 1,
656                         .swap_plug = plug,
657                 };
658
659                 folio_set_reclaim(folio);
660                 res = mapping->a_ops->writepage(&folio->page, &wbc);
661                 if (res < 0)
662                         handle_write_error(mapping, folio, res);
663                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
664                         folio_clear_reclaim(folio);
665                         return PAGE_ACTIVATE;
666                 }
667
668                 if (!folio_test_writeback(folio)) {
669                         /* synchronous write or broken a_ops? */
670                         folio_clear_reclaim(folio);
671                 }
672                 trace_mm_vmscan_write_folio(folio);
673                 node_stat_add_folio(folio, NR_VMSCAN_WRITE);
674                 return PAGE_SUCCESS;
675         }
676
677         return PAGE_CLEAN;
678 }
679
680 /*
681  * Same as remove_mapping, but if the folio is removed from the mapping, it
682  * gets returned with a refcount of 0.
683  */
684 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
685                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
686 {
687         int refcount;
688         void *shadow = NULL;
689
690         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
691         BUG_ON(mapping != folio_mapping(folio));
692
693         if (!folio_test_swapcache(folio))
694                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
695         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
696         /*
697          * The non racy check for a busy folio.
698          *
699          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
700          * a ref to the folio, it may be possible that they dirty it then
701          * drop the reference. So if the dirty flag is tested before the
702          * refcount here, then the following race may occur:
703          *
704          * get_user_pages(&page);
705          * [user mapping goes away]
706          * write_to(page);
707          *                              !folio_test_dirty(folio)    [good]
708          * folio_set_dirty(folio);
709          * folio_put(folio);
710          *                              !refcount(folio)   [good, discard it]
711          *
712          * [oops, our write_to data is lost]
713          *
714          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
715          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the folio->flags
716          * load is not satisfied before that of folio->_refcount.
717          *
718          * Note that if the dirty flag is always set via folio_mark_dirty,
719          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
720          */
721         refcount = 1 + folio_nr_pages(folio);
722         if (!folio_ref_freeze(folio, refcount))
723                 goto cannot_free;
724         /* note: atomic_cmpxchg in folio_ref_freeze provides the smp_rmb */
725         if (unlikely(folio_test_dirty(folio))) {
726                 folio_ref_unfreeze(folio, refcount);
727                 goto cannot_free;
728         }
729
730         if (folio_test_swapcache(folio)) {
731                 swp_entry_t swap = folio->swap;
732
733                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
734                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
735                 __delete_from_swap_cache(folio, swap, shadow);
736                 mem_cgroup_swapout(folio, swap);
737                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
738                 put_swap_folio(folio, swap);
739         } else {
740                 void (*free_folio)(struct folio *);
741
742                 free_folio = mapping->a_ops->free_folio;
743                 /*
744                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
745                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
746                  *
747                  * But don't store shadows in an address space that is
748                  * already exiting.  This is not just an optimization,
749                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
750                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
751                  * back.
752                  *
753                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
754                  * only page cache folios found in these are zero pages
755                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
756                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
757                  * same address_space.
758                  */
759                 if (reclaimed && folio_is_file_lru(folio) &&
760                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
761                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
762                 __filemap_remove_folio(folio, shadow);
763                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
764                 if (mapping_shrinkable(mapping))
765                         inode_add_lru(mapping->host);
766                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
767
768                 if (free_folio)
769                         free_folio(folio);
770         }
771
772         return 1;
773
774 cannot_free:
775         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
776         if (!folio_test_swapcache(folio))
777                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
778         return 0;
779 }
780
781 /**
782  * remove_mapping() - Attempt to remove a folio from its mapping.
783  * @mapping: The address space.
784  * @folio: The folio to remove.
785  *
786  * If the folio is dirty, under writeback or if someone else has a ref
787  * on it, removal will fail.
788  * Return: The number of pages removed from the mapping.  0 if the folio
789  * could not be removed.
790  * Context: The caller should have a single refcount on the folio and
791  * hold its lock.
792  */
793 long remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
794 {
795         if (__remove_mapping(mapping, folio, false, NULL)) {
796                 /*
797                  * Unfreezing the refcount with 1 effectively
798                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
799                  * atomic operation.
800                  */
801                 folio_ref_unfreeze(folio, 1);
802                 return folio_nr_pages(folio);
803         }
804         return 0;
805 }
806
807 /**
808  * folio_putback_lru - Put previously isolated folio onto appropriate LRU list.
809  * @folio: Folio to be returned to an LRU list.
810  *
811  * Add previously isolated @folio to appropriate LRU list.
812  * The folio may still be unevictable for other reasons.
813  *
814  * Context: lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
815  */
816 void folio_putback_lru(struct folio *folio)
817 {
818         folio_add_lru(folio);
819         folio_put(folio);               /* drop ref from isolate */
820 }
821
822 enum folio_references {
823         FOLIOREF_RECLAIM,
824         FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN,
825         FOLIOREF_KEEP,
826         FOLIOREF_ACTIVATE,
827 };
828
829 static enum folio_references folio_check_references(struct folio *folio,
830                                                   struct scan_control *sc)
831 {
832         int referenced_ptes, referenced_folio;
833         unsigned long vm_flags;
834
835         referenced_ptes = folio_referenced(folio, 1, sc->target_mem_cgroup,
836                                            &vm_flags);
837         referenced_folio = folio_test_clear_referenced(folio);
838
839         /*
840          * The supposedly reclaimable folio was found to be in a VM_LOCKED vma.
841          * Let the folio, now marked Mlocked, be moved to the unevictable list.
842          */
843         if (vm_flags & VM_LOCKED)
844                 return FOLIOREF_ACTIVATE;
845
846         /* rmap lock contention: rotate */
847         if (referenced_ptes == -1)
848                 return FOLIOREF_KEEP;
849
850         if (referenced_ptes) {
851                 /*
852                  * All mapped folios start out with page table
853                  * references from the instantiating fault, so we need
854                  * to look twice if a mapped file/anon folio is used more
855                  * than once.
856                  *
857                  * Mark it and spare it for another trip around the
858                  * inactive list.  Another page table reference will
859                  * lead to its activation.
860                  *
861                  * Note: the mark is set for activated folios as well
862                  * so that recently deactivated but used folios are
863                  * quickly recovered.
864                  */
865                 folio_set_referenced(folio);
866
867                 if (referenced_folio || referenced_ptes > 1)
868                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
869
870                 /*
871                  * Activate file-backed executable folios after first usage.
872                  */
873                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio))
874                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
875
876                 return FOLIOREF_KEEP;
877         }
878
879         /* Reclaim if clean, defer dirty folios to writeback */
880         if (referenced_folio && folio_is_file_lru(folio))
881                 return FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN;
882
883         return FOLIOREF_RECLAIM;
884 }
885
886 /* Check if a folio is dirty or under writeback */
887 static void folio_check_dirty_writeback(struct folio *folio,
888                                        bool *dirty, bool *writeback)
889 {
890         struct address_space *mapping;
891
892         /*
893          * Anonymous folios are not handled by flushers and must be written
894          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them.
895          * MADV_FREE anonymous folios are put into inactive file list too.
896          * They could be mistakenly treated as file lru. So further anon
897          * test is needed.
898          */
899         if (!folio_is_file_lru(folio) ||
900             (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio))) {
901                 *dirty = false;
902                 *writeback = false;
903                 return;
904         }
905
906         /* By default assume that the folio flags are accurate */
907         *dirty = folio_test_dirty(folio);
908         *writeback = folio_test_writeback(folio);
909
910         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
911         if (!folio_test_private(folio))
912                 return;
913
914         mapping = folio_mapping(folio);
915         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
916                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(folio, dirty, writeback);
917 }
918
919 static struct folio *alloc_demote_folio(struct folio *src,
920                 unsigned long private)
921 {
922         struct folio *dst;
923         nodemask_t *allowed_mask;
924         struct migration_target_control *mtc;
925
926         mtc = (struct migration_target_control *)private;
927
928         allowed_mask = mtc->nmask;
929         /*
930          * make sure we allocate from the target node first also trying to
931          * demote or reclaim pages from the target node via kswapd if we are
932          * low on free memory on target node. If we don't do this and if
933          * we have free memory on the slower(lower) memtier, we would start
934          * allocating pages from slower(lower) memory tiers without even forcing
935          * a demotion of cold pages from the target memtier. This can result
936          * in the kernel placing hot pages in slower(lower) memory tiers.
937          */
938         mtc->nmask = NULL;
939         mtc->gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
940         dst = alloc_migration_target(src, (unsigned long)mtc);
941         if (dst)
942                 return dst;
943
944         mtc->gfp_mask &= ~__GFP_THISNODE;
945         mtc->nmask = allowed_mask;
946
947         return alloc_migration_target(src, (unsigned long)mtc);
948 }
949
950 /*
951  * Take folios on @demote_folios and attempt to demote them to another node.
952  * Folios which are not demoted are left on @demote_folios.
953  */
954 static unsigned int demote_folio_list(struct list_head *demote_folios,
955                                      struct pglist_data *pgdat)
956 {
957         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
958         unsigned int nr_succeeded;
959         nodemask_t allowed_mask;
960
961         struct migration_target_control mtc = {
962                 /*
963                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
964                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
965                  * instead of migrated.
966                  */
967                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) | __GFP_NOWARN |
968                         __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
969                 .nid = target_nid,
970                 .nmask = &allowed_mask,
971                 .reason = MR_DEMOTION,
972         };
973
974         if (list_empty(demote_folios))
975                 return 0;
976
977         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
978                 return 0;
979
980         node_get_allowed_targets(pgdat, &allowed_mask);
981
982         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
983         migrate_pages(demote_folios, alloc_demote_folio, NULL,
984                       (unsigned long)&mtc, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
985                       &nr_succeeded);
986
987         mod_node_page_state(pgdat, PGDEMOTE_KSWAPD + reclaimer_offset(),
988                             nr_succeeded);
989
990         return nr_succeeded;
991 }
992
993 static bool may_enter_fs(struct folio *folio, gfp_t gfp_mask)
994 {
995         if (gfp_mask & __GFP_FS)
996                 return true;
997         if (!folio_test_swapcache(folio) || !(gfp_mask & __GFP_IO))
998                 return false;
999         /*
1000          * We can "enter_fs" for swap-cache with only __GFP_IO
1001          * providing this isn't SWP_FS_OPS.
1002          * ->flags can be updated non-atomicially (scan_swap_map_slots),
1003          * but that will never affect SWP_FS_OPS, so the data_race
1004          * is safe.
1005          */
1006         return !data_race(folio_swap_flags(folio) & SWP_FS_OPS);
1007 }
1008
1009 /*
1010  * shrink_folio_list() returns the number of reclaimed pages
1011  */
1012 static unsigned int shrink_folio_list(struct list_head *folio_list,
1013                 struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc,
1014                 struct reclaim_stat *stat, bool ignore_references)
1015 {
1016         struct folio_batch free_folios;
1017         LIST_HEAD(ret_folios);
1018         LIST_HEAD(demote_folios);
1019         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1020         unsigned int pgactivate = 0;
1021         bool do_demote_pass;
1022         struct swap_iocb *plug = NULL;
1023
1024         folio_batch_init(&free_folios);
1025         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1026         cond_resched();
1027         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1028
1029 retry:
1030         while (!list_empty(folio_list)) {
1031                 struct address_space *mapping;
1032                 struct folio *folio;
1033                 enum folio_references references = FOLIOREF_RECLAIM;
1034                 bool dirty, writeback;
1035                 unsigned int nr_pages;
1036
1037                 cond_resched();
1038
1039                 folio = lru_to_folio(folio_list);
1040                 list_del(&folio->lru);
1041
1042                 if (!folio_trylock(folio))
1043                         goto keep;
1044
1045                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
1046
1047                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1048
1049                 /* Account the number of base pages */
1050                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1051
1052                 if (unlikely(!folio_evictable(folio)))
1053                         goto activate_locked;
1054
1055                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
1056                         goto keep_locked;
1057
1058                 /* folio_update_gen() tried to promote this page? */
1059                 if (lru_gen_enabled() && !ignore_references &&
1060                     folio_mapped(folio) && folio_test_referenced(folio))
1061                         goto keep_locked;
1062
1063                 /*
1064                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1065                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1066                  * folios if the tail of the LRU is all dirty unqueued folios.
1067                  */
1068                 folio_check_dirty_writeback(folio, &dirty, &writeback);
1069                 if (dirty || writeback)
1070                         stat->nr_dirty += nr_pages;
1071
1072                 if (dirty && !writeback)
1073                         stat->nr_unqueued_dirty += nr_pages;
1074
1075                 /*
1076                  * Treat this folio as congested if folios are cycling
1077                  * through the LRU so quickly that the folios marked
1078                  * for immediate reclaim are making it to the end of
1079                  * the LRU a second time.
1080                  */
1081                 if (writeback && folio_test_reclaim(folio))
1082                         stat->nr_congested += nr_pages;
1083
1084                 /*
1085                  * If a folio at the tail of the LRU is under writeback, there
1086                  * are three cases to consider.
1087                  *
1088                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number
1089                  *    of folios under writeback and this folio has both
1090                  *    the writeback and reclaim flags set, then it
1091                  *    indicates that folios are being queued for I/O but
1092                  *    are being recycled through the LRU before the I/O
1093                  *    can complete. Waiting on the folio itself risks an
1094                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback
1095                  *    the folio due to I/O error or disconnected storage
1096                  *    so instead note that the LRU is being scanned too
1097                  *    quickly and the caller can stall after the folio
1098                  *    list has been processed.
1099                  *
1100                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a folio that is
1101                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1102                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1103                  *    not to fs). In this case mark the folio for immediate
1104                  *    reclaim and continue scanning.
1105                  *
1106                  *    Require may_enter_fs() because we would wait on fs, which
1107                  *    may not have submitted I/O yet. And the loop driver might
1108                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a folio for
1109                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1110                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1111                  *    would probably show more reasons.
1112                  *
1113                  * 3) Legacy memcg encounters a folio that already has the
1114                  *    reclaim flag set. memcg does not have any dirty folio
1115                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1116                  *    folios are in writeback and there is nothing else to
1117                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1118                  *
1119                  * In cases 1) and 2) we activate the folios to get them out of
1120                  * the way while we continue scanning for clean folios on the
1121                  * inactive list and refilling from the active list. The
1122                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1123                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1124                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1125                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1126                  * takes to write them to disk.
1127                  */
1128                 if (folio_test_writeback(folio)) {
1129                         /* Case 1 above */
1130                         if (current_is_kswapd() &&
1131                             folio_test_reclaim(folio) &&
1132                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1133                                 stat->nr_immediate += nr_pages;
1134                                 goto activate_locked;
1135
1136                         /* Case 2 above */
1137                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1138                             !folio_test_reclaim(folio) ||
1139                             !may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask)) {
1140                                 /*
1141                                  * This is slightly racy -
1142                                  * folio_end_writeback() might have
1143                                  * just cleared the reclaim flag, then
1144                                  * setting the reclaim flag here ends up
1145                                  * interpreted as the readahead flag - but
1146                                  * that does not matter enough to care.
1147                                  * What we do want is for this folio to
1148                                  * have the reclaim flag set next time
1149                                  * memcg reclaim reaches the tests above,
1150                                  * so it will then wait for writeback to
1151                                  * avoid OOM; and it's also appropriate
1152                                  * in global reclaim.
1153                                  */
1154                                 folio_set_reclaim(folio);
1155                                 stat->nr_writeback += nr_pages;
1156                                 goto activate_locked;
1157
1158                         /* Case 3 above */
1159                         } else {
1160                                 folio_unlock(folio);
1161                                 folio_wait_writeback(folio);
1162                                 /* then go back and try same folio again */
1163                                 list_add_tail(&folio->lru, folio_list);
1164                                 continue;
1165                         }
1166                 }
1167
1168                 if (!ignore_references)
1169                         references = folio_check_references(folio, sc);
1170
1171                 switch (references) {
1172                 case FOLIOREF_ACTIVATE:
1173                         goto activate_locked;
1174                 case FOLIOREF_KEEP:
1175                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1176                         goto keep_locked;
1177                 case FOLIOREF_RECLAIM:
1178                 case FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN:
1179                         ; /* try to reclaim the folio below */
1180                 }
1181
1182                 /*
1183                  * Before reclaiming the folio, try to relocate
1184                  * its contents to another node.
1185                  */
1186                 if (do_demote_pass &&
1187                     (thp_migration_supported() || !folio_test_large(folio))) {
1188                         list_add(&folio->lru, &demote_folios);
1189                         folio_unlock(folio);
1190                         continue;
1191                 }
1192
1193                 /*
1194                  * Anonymous process memory has backing store?
1195                  * Try to allocate it some swap space here.
1196                  * Lazyfree folio could be freed directly
1197                  */
1198                 if (folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio)) {
1199                         if (!folio_test_swapcache(folio)) {
1200                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1201                                         goto keep_locked;
1202                                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1203                                         goto keep_locked;
1204                                 if (folio_test_large(folio)) {
1205                                         /* cannot split folio, skip it */
1206                                         if (!can_split_folio(folio, NULL))
1207                                                 goto activate_locked;
1208                                         /*
1209                                          * Split partially mapped folios right away.
1210                                          * We can free the unmapped pages without IO.
1211                                          */
1212                                         if (data_race(!list_empty(&folio->_deferred_list)) &&
1213                                             split_folio_to_list(folio, folio_list))
1214                                                 goto activate_locked;
1215                                 }
1216                                 if (!add_to_swap(folio)) {
1217                                         int __maybe_unused order = folio_order(folio);
1218
1219                                         if (!folio_test_large(folio))
1220                                                 goto activate_locked_split;
1221                                         /* Fallback to swap normal pages */
1222                                         if (split_folio_to_list(folio, folio_list))
1223                                                 goto activate_locked;
1224 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1225                                         if (nr_pages >= HPAGE_PMD_NR) {
1226                                                 count_memcg_folio_events(folio,
1227                                                         THP_SWPOUT_FALLBACK, 1);
1228                                                 count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1229                                         }
1230                                         count_mthp_stat(order, MTHP_STAT_ANON_SWPOUT_FALLBACK);
1231 #endif
1232                                         if (!add_to_swap(folio))
1233                                                 goto activate_locked_split;
1234                                 }
1235                         }
1236                 } else if (folio_test_swapbacked(folio) &&
1237                            folio_test_large(folio)) {
1238                         /* Split shmem folio */
1239                         if (split_folio_to_list(folio, folio_list))
1240                                 goto keep_locked;
1241                 }
1242
1243                 /*
1244                  * If the folio was split above, the tail pages will make
1245                  * their own pass through this function and be accounted
1246                  * then.
1247                  */
1248                 if ((nr_pages > 1) && !folio_test_large(folio)) {
1249                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1250                         nr_pages = 1;
1251                 }
1252
1253                 /*
1254                  * The folio is mapped into the page tables of one or more
1255                  * processes. Try to unmap it here.
1256                  */
1257                 if (folio_mapped(folio)) {
1258                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1259                         bool was_swapbacked = folio_test_swapbacked(folio);
1260
1261                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
1262                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1263                         /*
1264                          * Without TTU_SYNC, try_to_unmap will only begin to
1265                          * hold PTL from the first present PTE within a large
1266                          * folio. Some initial PTEs might be skipped due to
1267                          * races with parallel PTE writes in which PTEs can be
1268                          * cleared temporarily before being written new present
1269                          * values. This will lead to a large folio is still
1270                          * mapped while some subpages have been partially
1271                          * unmapped after try_to_unmap; TTU_SYNC helps
1272                          * try_to_unmap acquire PTL from the first PTE,
1273                          * eliminating the influence of temporary PTE values.
1274                          */
1275                         if (folio_test_large(folio) && list_empty(&folio->_deferred_list))
1276                                 flags |= TTU_SYNC;
1277
1278                         try_to_unmap(folio, flags);
1279                         if (folio_mapped(folio)) {
1280                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1281                                 if (!was_swapbacked &&
1282                                     folio_test_swapbacked(folio))
1283                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1284                                 goto activate_locked;
1285                         }
1286                 }
1287
1288                 /*
1289                  * Folio is unmapped now so it cannot be newly pinned anymore.
1290                  * No point in trying to reclaim folio if it is pinned.
1291                  * Furthermore we don't want to reclaim underlying fs metadata
1292                  * if the folio is pinned and thus potentially modified by the
1293                  * pinning process as that may upset the filesystem.
1294                  */
1295                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1296                         goto activate_locked;
1297
1298                 mapping = folio_mapping(folio);
1299                 if (folio_test_dirty(folio)) {
1300                         /*
1301                          * Only kswapd can writeback filesystem folios
1302                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1303                          * injecting inefficient single-folio I/O into
1304                          * flusher writeback as much as possible: only
1305                          * write folios when we've encountered many
1306                          * dirty folios, and when we've already scanned
1307                          * the rest of the LRU for clean folios and see
1308                          * the same dirty folios again (with the reclaim
1309                          * flag set).
1310                          */
1311                         if (folio_is_file_lru(folio) &&
1312                             (!current_is_kswapd() ||
1313                              !folio_test_reclaim(folio) ||
1314                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1315                                 /*
1316                                  * Immediately reclaim when written back.
1317                                  * Similar in principle to folio_deactivate()
1318                                  * except we already have the folio isolated
1319                                  * and know it's dirty
1320                                  */
1321                                 node_stat_mod_folio(folio, NR_VMSCAN_IMMEDIATE,
1322                                                 nr_pages);
1323                                 folio_set_reclaim(folio);
1324
1325                                 goto activate_locked;
1326                         }
1327
1328                         if (references == FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN)
1329                                 goto keep_locked;
1330                         if (!may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask))
1331                                 goto keep_locked;
1332                         if (!sc->may_writepage)
1333                                 goto keep_locked;
1334
1335                         /*
1336                          * Folio is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1337                          * potentially exists to avoid CPU writes after I/O
1338                          * starts and then write it out here.
1339                          */
1340                         try_to_unmap_flush_dirty();
1341                         switch (pageout(folio, mapping, &plug)) {
1342                         case PAGE_KEEP:
1343                                 goto keep_locked;
1344                         case PAGE_ACTIVATE:
1345                                 goto activate_locked;
1346                         case PAGE_SUCCESS:
1347                                 stat->nr_pageout += nr_pages;
1348
1349                                 if (folio_test_writeback(folio))
1350                                         goto keep;
1351                                 if (folio_test_dirty(folio))
1352                                         goto keep;
1353
1354                                 /*
1355                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1356                                  * ahead and try to reclaim the folio.
1357                                  */
1358                                 if (!folio_trylock(folio))
1359                                         goto keep;
1360                                 if (folio_test_dirty(folio) ||
1361                                     folio_test_writeback(folio))
1362                                         goto keep_locked;
1363                                 mapping = folio_mapping(folio);
1364                                 fallthrough;
1365                         case PAGE_CLEAN:
1366                                 ; /* try to free the folio below */
1367                         }
1368                 }
1369
1370                 /*
1371                  * If the folio has buffers, try to free the buffer
1372                  * mappings associated with this folio. If we succeed
1373                  * we try to free the folio as well.
1374                  *
1375                  * We do this even if the folio is dirty.
1376                  * filemap_release_folio() does not perform I/O, but it
1377                  * is possible for a folio to have the dirty flag set,
1378                  * but it is actually clean (all its buffers are clean).
1379                  * This happens if the buffers were written out directly,
1380                  * with submit_bh(). ext3 will do this, as well as
1381                  * the blockdev mapping.  filemap_release_folio() will
1382                  * discover that cleanness and will drop the buffers
1383                  * and mark the folio clean - it can be freed.
1384                  *
1385                  * Rarely, folios can have buffers and no ->mapping.
1386                  * These are the folios which were not successfully
1387                  * invalidated in truncate_cleanup_folio().  We try to
1388                  * drop those buffers here and if that worked, and the
1389                  * folio is no longer mapped into process address space
1390                  * (refcount == 1) it can be freed.  Otherwise, leave
1391                  * the folio on the LRU so it is swappable.
1392                  */
1393                 if (folio_needs_release(folio)) {
1394                         if (!filemap_release_folio(folio, sc->gfp_mask))
1395                                 goto activate_locked;
1396                         if (!mapping && folio_ref_count(folio) == 1) {
1397                                 folio_unlock(folio);
1398                                 if (folio_put_testzero(folio))
1399                                         goto free_it;
1400                                 else {
1401                                         /*
1402                                          * rare race with speculative reference.
1403                                          * the speculative reference will free
1404                                          * this folio shortly, so we may
1405                                          * increment nr_reclaimed here (and
1406                                          * leave it off the LRU).
1407                                          */
1408                                         nr_reclaimed += nr_pages;
1409                                         continue;
1410                                 }
1411                         }
1412                 }
1413
1414                 if (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio)) {
1415                         /* follow __remove_mapping for reference */
1416                         if (!folio_ref_freeze(folio, 1))
1417                                 goto keep_locked;
1418                         /*
1419                          * The folio has only one reference left, which is
1420                          * from the isolation. After the caller puts the
1421                          * folio back on the lru and drops the reference, the
1422                          * folio will be freed anyway. It doesn't matter
1423                          * which lru it goes on. So we don't bother checking
1424                          * the dirty flag here.
1425                          */
1426                         count_vm_events(PGLAZYFREED, nr_pages);
1427                         count_memcg_folio_events(folio, PGLAZYFREED, nr_pages);
1428                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, folio, true,
1429                                                          sc->target_mem_cgroup))
1430                         goto keep_locked;
1431
1432                 folio_unlock(folio);
1433 free_it:
1434                 /*
1435                  * Folio may get swapped out as a whole, need to account
1436                  * all pages in it.
1437                  */
1438                 nr_reclaimed += nr_pages;
1439
1440                 if (folio_test_large(folio) &&
1441                     folio_test_large_rmappable(folio))
1442                         folio_undo_large_rmappable(folio);
1443                 if (folio_batch_add(&free_folios, folio) == 0) {
1444                         mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1445                         try_to_unmap_flush();
1446                         free_unref_folios(&free_folios);
1447                 }
1448                 continue;
1449
1450 activate_locked_split:
1451                 /*
1452                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1453                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1454                  */
1455                 if (nr_pages > 1) {
1456                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1457                         nr_pages = 1;
1458                 }
1459 activate_locked:
1460                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1461                 if (folio_test_swapcache(folio) &&
1462                     (mem_cgroup_swap_full(folio) || folio_test_mlocked(folio)))
1463                         folio_free_swap(folio);
1464                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
1465                 if (!folio_test_mlocked(folio)) {
1466                         int type = folio_is_file_lru(folio);
1467                         folio_set_active(folio);
1468                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1469                         count_memcg_folio_events(folio, PGACTIVATE, nr_pages);
1470                 }
1471 keep_locked:
1472                 folio_unlock(folio);
1473 keep:
1474                 list_add(&folio->lru, &ret_folios);
1475                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio) ||
1476                                 folio_test_unevictable(folio), folio);
1477         }
1478         /* 'folio_list' is always empty here */
1479
1480         /* Migrate folios selected for demotion */
1481         nr_reclaimed += demote_folio_list(&demote_folios, pgdat);
1482         /* Folios that could not be demoted are still in @demote_folios */
1483         if (!list_empty(&demote_folios)) {
1484                 /* Folios which weren't demoted go back on @folio_list */
1485                 list_splice_init(&demote_folios, folio_list);
1486
1487                 /*
1488                  * goto retry to reclaim the undemoted folios in folio_list if
1489                  * desired.
1490                  *
1491                  * Reclaiming directly from top tier nodes is not often desired
1492                  * due to it breaking the LRU ordering: in general memory
1493                  * should be reclaimed from lower tier nodes and demoted from
1494                  * top tier nodes.
1495                  *
1496                  * However, disabling reclaim from top tier nodes entirely
1497                  * would cause ooms in edge scenarios where lower tier memory
1498                  * is unreclaimable for whatever reason, eg memory being
1499                  * mlocked or too hot to reclaim. We can disable reclaim
1500                  * from top tier nodes in proactive reclaim though as that is
1501                  * not real memory pressure.
1502                  */
1503                 if (!sc->proactive) {
1504                         do_demote_pass = false;
1505                         goto retry;
1506                 }
1507         }
1508
1509         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1510
1511         mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1512         try_to_unmap_flush();
1513         free_unref_folios(&free_folios);
1514
1515         list_splice(&ret_folios, folio_list);
1516         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1517
1518         if (plug)
1519                 swap_write_unplug(plug);
1520         return nr_reclaimed;
1521 }
1522
1523 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1524                                            struct list_head *folio_list)
1525 {
1526         struct scan_control sc = {
1527                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1528                 .may_unmap = 1,
1529         };
1530         struct reclaim_stat stat;
1531         unsigned int nr_reclaimed;
1532         struct folio *folio, *next;
1533         LIST_HEAD(clean_folios);
1534         unsigned int noreclaim_flag;
1535
1536         list_for_each_entry_safe(folio, next, folio_list, lru) {
1537                 if (!folio_test_hugetlb(folio) && folio_is_file_lru(folio) &&
1538                     !folio_test_dirty(folio) && !__folio_test_movable(folio) &&
1539                     !folio_test_unevictable(folio)) {
1540                         folio_clear_active(folio);
1541                         list_move(&folio->lru, &clean_folios);
1542                 }
1543         }
1544
1545         /*
1546          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1547          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1548          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1549          * change in the future.
1550          */
1551         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1552         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&clean_folios, zone->zone_pgdat, &sc,
1553                                         &stat, true);
1554         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1555
1556         list_splice(&clean_folios, folio_list);
1557         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1558                             -(long)nr_reclaimed);
1559         /*
1560          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1561          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1562          * discard so isolated count will be mismatched.
1563          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1564          */
1565         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1566                             stat.nr_lazyfree_fail);
1567         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1568                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1569         return nr_reclaimed;
1570 }
1571
1572 /*
1573  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1574  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
1575  */
1576 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1577                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1578 {
1579         int zid;
1580
1581         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1582                 if (!nr_zone_taken[zid])
1583                         continue;
1584
1585                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1586         }
1587
1588 }
1589
1590 #ifdef CONFIG_CMA
1591 /*
1592  * It is waste of effort to scan and reclaim CMA pages if it is not available
1593  * for current allocation context. Kswapd can not be enrolled as it can not
1594  * distinguish this scenario by using sc->gfp_mask = GFP_KERNEL
1595  */
1596 static bool skip_cma(struct folio *folio, struct scan_control *sc)
1597 {
1598         return !current_is_kswapd() &&
1599                         gfp_migratetype(sc->gfp_mask) != MIGRATE_MOVABLE &&
1600                         folio_migratetype(folio) == MIGRATE_CMA;
1601 }
1602 #else
1603 static bool skip_cma(struct folio *folio, struct scan_control *sc)
1604 {
1605         return false;
1606 }
1607 #endif
1608
1609 /*
1610  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
1611  *
1612  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1613  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1614  * and working on them outside the LRU lock.
1615  *
1616  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1617  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1618  *
1619  * Lru_lock must be held before calling this function.
1620  *
1621  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1622  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1623  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1624  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1625  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1626  * @lru:        LRU list id for isolating
1627  *
1628  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1629  */
1630 static unsigned long isolate_lru_folios(unsigned long nr_to_scan,
1631                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1632                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1633                 enum lru_list lru)
1634 {
1635         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1636         unsigned long nr_taken = 0;
1637         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1638         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1639         unsigned long skipped = 0;
1640         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1641         LIST_HEAD(folios_skipped);
1642
1643         total_scan = 0;
1644         scan = 0;
1645         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1646                 struct list_head *move_to = src;
1647                 struct folio *folio;
1648
1649                 folio = lru_to_folio(src);
1650                 prefetchw_prev_lru_folio(folio, src, flags);
1651
1652                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1653                 total_scan += nr_pages;
1654
1655                 if (folio_zonenum(folio) > sc->reclaim_idx ||
1656                                 skip_cma(folio, sc)) {
1657                         nr_skipped[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
1658                         move_to = &folios_skipped;
1659                         goto move;
1660                 }
1661
1662                 /*
1663                  * Do not count skipped folios because that makes the function
1664                  * return with no isolated folios if the LRU mostly contains
1665                  * ineligible folios.  This causes the VM to not reclaim any
1666                  * folios, triggering a premature OOM.
1667                  * Account all pages in a folio.
1668                  */
1669                 scan += nr_pages;
1670
1671                 if (!folio_test_lru(folio))
1672                         goto move;
1673                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
1674                         goto move;
1675
1676                 /*
1677                  * Be careful not to clear the lru flag until after we're
1678                  * sure the folio is not being freed elsewhere -- the
1679                  * folio release code relies on it.
1680                  */
1681                 if (unlikely(!folio_try_get(folio)))
1682                         goto move;
1683
1684                 if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
1685                         /* Another thread is already isolating this folio */
1686                         folio_put(folio);
1687                         goto move;
1688                 }
1689
1690                 nr_taken += nr_pages;
1691                 nr_zone_taken[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
1692                 move_to = dst;
1693 move:
1694                 list_move(&folio->lru, move_to);
1695         }
1696
1697         /*
1698          * Splice any skipped folios to the start of the LRU list. Note that
1699          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1700          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1701          * scanning would soon rescan the same folios to skip and waste lots
1702          * of cpu cycles.
1703          */
1704         if (!list_empty(&folios_skipped)) {
1705                 int zid;
1706
1707                 list_splice(&folios_skipped, src);
1708                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1709                         if (!nr_skipped[zid])
1710                                 continue;
1711
1712                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1713                         skipped += nr_skipped[zid];
1714                 }
1715         }
1716         *nr_scanned = total_scan;
1717         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1718                                     total_scan, skipped, nr_taken, lru);
1719         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1720         return nr_taken;
1721 }
1722
1723 /**
1724  * folio_isolate_lru() - Try to isolate a folio from its LRU list.
1725  * @folio: Folio to isolate from its LRU list.
1726  *
1727  * Isolate a @folio from an LRU list and adjust the vmstat statistic
1728  * corresponding to whatever LRU list the folio was on.
1729  *
1730  * The folio will have its LRU flag cleared.  If it was found on the
1731  * active list, it will have the Active flag set.  If it was found on the
1732  * unevictable list, it will have the Unevictable flag set.  These flags
1733  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1734  *
1735  * Context:
1736  *
1737  * (1) Must be called with an elevated refcount on the folio. This is a
1738  *     fundamental difference from isolate_lru_folios() (which is called
1739  *     without a stable reference).
1740  * (2) The lru_lock must not be held.
1741  * (3) Interrupts must be enabled.
1742  *
1743  * Return: true if the folio was removed from an LRU list.
1744  * false if the folio was not on an LRU list.
1745  */
1746 bool folio_isolate_lru(struct folio *folio)
1747 {
1748         bool ret = false;
1749
1750         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_ref_count(folio), folio);
1751
1752         if (folio_test_clear_lru(folio)) {
1753                 struct lruvec *lruvec;
1754
1755                 folio_get(folio);
1756                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
1757                 lruvec_del_folio(lruvec, folio);
1758                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
1759                 ret = true;
1760         }
1761
1762         return ret;
1763 }
1764
1765 /*
1766  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1767  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
1768  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1769  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1770  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1771  */
1772 static bool too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1773                 struct scan_control *sc)
1774 {
1775         unsigned long inactive, isolated;
1776         bool too_many;
1777
1778         if (current_is_kswapd())
1779                 return false;
1780
1781         if (!writeback_throttling_sane(sc))
1782                 return false;
1783
1784         if (file) {
1785                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1786                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1787         } else {
1788                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1789                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1790         }
1791
1792         /*
1793          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1794          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1795          * deadlock.
1796          */
1797         if (gfp_has_io_fs(sc->gfp_mask))
1798                 inactive >>= 3;
1799
1800         too_many = isolated > inactive;
1801
1802         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
1803         if (!too_many)
1804                 wake_throttle_isolated(pgdat);
1805
1806         return too_many;
1807 }
1808
1809 /*
1810  * move_folios_to_lru() moves folios from private @list to appropriate LRU list.
1811  *
1812  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1813  */
1814 static unsigned int move_folios_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1815                 struct list_head *list)
1816 {
1817         int nr_pages, nr_moved = 0;
1818         struct folio_batch free_folios;
1819
1820         folio_batch_init(&free_folios);
1821         while (!list_empty(list)) {
1822                 struct folio *folio = lru_to_folio(list);
1823
1824                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
1825                 list_del(&folio->lru);
1826                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
1827                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1828                         folio_putback_lru(folio);
1829                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1830                         continue;
1831                 }
1832
1833                 /*
1834                  * The folio_set_lru needs to be kept here for list integrity.
1835                  * Otherwise:
1836                  *   #0 move_folios_to_lru             #1 release_pages
1837                  *   if (!folio_put_testzero())
1838                  *                                    if (folio_put_testzero())
1839                  *                                      !lru //skip lru_lock
1840                  *     folio_set_lru()
1841                  *     list_add(&folio->lru,)
1842                  *                                        list_add(&folio->lru,)
1843                  */
1844                 folio_set_lru(folio);
1845
1846                 if (unlikely(folio_put_testzero(folio))) {
1847                         __folio_clear_lru_flags(folio);
1848
1849                         if (folio_test_large(folio) &&
1850                             folio_test_large_rmappable(folio))
1851                                 folio_undo_large_rmappable(folio);
1852                         if (folio_batch_add(&free_folios, folio) == 0) {
1853                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1854                                 mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1855                                 free_unref_folios(&free_folios);
1856                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1857                         }
1858
1859                         continue;
1860                 }
1861
1862                 /*
1863                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
1864                  * inhibits memcg migration).
1865                  */
1866                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_matches_lruvec(folio, lruvec), folio);
1867                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
1868                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1869                 nr_moved += nr_pages;
1870                 if (folio_test_active(folio))
1871                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
1872         }
1873
1874         if (free_folios.nr) {
1875                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1876                 mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1877                 free_unref_folios(&free_folios);
1878                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1879         }
1880
1881         return nr_moved;
1882 }
1883
1884 /*
1885  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services a backing
1886  * device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE. In this case
1887  * we should not throttle.  Otherwise it is safe to do so.
1888  */
1889 static int current_may_throttle(void)
1890 {
1891         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE);
1892 }
1893
1894 /*
1895  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1896  * of reclaimed pages
1897  */
1898 static unsigned long shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan,
1899                 struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
1900                 enum lru_list lru)
1901 {
1902         LIST_HEAD(folio_list);
1903         unsigned long nr_scanned;
1904         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1905         unsigned long nr_taken;
1906         struct reclaim_stat stat;
1907         bool file = is_file_lru(lru);
1908         enum vm_event_item item;
1909         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1910         bool stalled = false;
1911
1912         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1913                 if (stalled)
1914                         return 0;
1915
1916                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1917                 stalled = true;
1918                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
1919
1920                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1921                 if (fatal_signal_pending(current))
1922                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1923         }
1924
1925         lru_add_drain();
1926
1927         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1928
1929         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &folio_list,
1930                                      &nr_scanned, sc, lru);
1931
1932         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1933         item = PGSCAN_KSWAPD + reclaimer_offset();
1934         if (!cgroup_reclaim(sc))
1935                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1936         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1937         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
1938
1939         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1940
1941         if (nr_taken == 0)
1942                 return 0;
1943
1944         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&folio_list, pgdat, sc, &stat, false);
1945
1946         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1947         move_folios_to_lru(lruvec, &folio_list);
1948
1949         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1950         item = PGSTEAL_KSWAPD + reclaimer_offset();
1951         if (!cgroup_reclaim(sc))
1952                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
1953         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
1954         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
1955         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1956
1957         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout, nr_scanned - nr_reclaimed);
1958
1959         /*
1960          * If dirty folios are scanned that are not queued for IO, it
1961          * implies that flushers are not doing their job. This can
1962          * happen when memory pressure pushes dirty folios to the end of
1963          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1964          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1965          * dirty folios grows not through writes but through memory
1966          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1967          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1968          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1969          */
1970         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1971                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1972                 /*
1973                  * For cgroupv1 dirty throttling is achieved by waking up
1974                  * the kernel flusher here and later waiting on folios
1975                  * which are in writeback to finish (see shrink_folio_list()).
1976                  *
1977                  * Flusher may not be able to issue writeback quickly
1978                  * enough for cgroupv1 writeback throttling to work
1979                  * on a large system.
1980                  */
1981                 if (!writeback_throttling_sane(sc))
1982                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
1983         }
1984
1985         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
1986         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
1987         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
1988         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
1989         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
1990         sc->nr.taken += nr_taken;
1991         if (file)
1992                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
1993
1994         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1995                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
1996         return nr_reclaimed;
1997 }
1998
1999 /*
2000  * shrink_active_list() moves folios from the active LRU to the inactive LRU.
2001  *
2002  * We move them the other way if the folio is referenced by one or more
2003  * processes.
2004  *
2005  * If the folios are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2006  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2007  * the folios are mapped, the processing is slow (folio_referenced()), so
2008  * we should drop lru_lock around each folio.  It's impossible to balance
2009  * this, so instead we remove the folios from the LRU while processing them.
2010  * It is safe to rely on the active flag against the non-LRU folios in here
2011  * because nobody will play with that bit on a non-LRU folio.
2012  *
2013  * The downside is that we have to touch folio->_refcount against each folio.
2014  * But we had to alter folio->flags anyway.
2015  */
2016 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2017                                struct lruvec *lruvec,
2018                                struct scan_control *sc,
2019                                enum lru_list lru)
2020 {
2021         unsigned long nr_taken;
2022         unsigned long nr_scanned;
2023         unsigned long vm_flags;
2024         LIST_HEAD(l_hold);      /* The folios which were snipped off */
2025         LIST_HEAD(l_active);
2026         LIST_HEAD(l_inactive);
2027         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2028         unsigned nr_rotated = 0;
2029         bool file = is_file_lru(lru);
2030         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2031
2032         lru_add_drain();
2033
2034         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2035
2036         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2037                                      &nr_scanned, sc, lru);
2038
2039         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2040
2041         if (!cgroup_reclaim(sc))
2042                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2043         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2044
2045         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2046
2047         while (!list_empty(&l_hold)) {
2048                 struct folio *folio;
2049
2050                 cond_resched();
2051                 folio = lru_to_folio(&l_hold);
2052                 list_del(&folio->lru);
2053
2054                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
2055                         folio_putback_lru(folio);
2056                         continue;
2057                 }
2058
2059                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2060                         if (folio_needs_release(folio) &&
2061                             folio_trylock(folio)) {
2062                                 filemap_release_folio(folio, 0);
2063                                 folio_unlock(folio);
2064                         }
2065                 }
2066
2067                 /* Referenced or rmap lock contention: rotate */
2068                 if (folio_referenced(folio, 0, sc->target_mem_cgroup,
2069                                      &vm_flags) != 0) {
2070                         /*
2071                          * Identify referenced, file-backed active folios and
2072                          * give them one more trip around the active list. So
2073                          * that executable code get better chances to stay in
2074                          * memory under moderate memory pressure.  Anon folios
2075                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2076                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC folios,
2077                          * so we ignore them here.
2078                          */
2079                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio)) {
2080                                 nr_rotated += folio_nr_pages(folio);
2081                                 list_add(&folio->lru, &l_active);
2082                                 continue;
2083                         }
2084                 }
2085
2086                 folio_clear_active(folio);      /* we are de-activating */
2087                 folio_set_workingset(folio);
2088                 list_add(&folio->lru, &l_inactive);
2089         }
2090
2091         /*
2092          * Move folios back to the lru list.
2093          */
2094         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2095
2096         nr_activate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_active);
2097         nr_deactivate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2098
2099         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2100         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2101
2102         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2103         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2104
2105         if (nr_rotated)
2106                 lru_note_cost(lruvec, file, 0, nr_rotated);
2107         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2108                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2109 }
2110
2111 static unsigned int reclaim_folio_list(struct list_head *folio_list,
2112                                       struct pglist_data *pgdat)
2113 {
2114         struct reclaim_stat dummy_stat;
2115         unsigned int nr_reclaimed;
2116         struct folio *folio;
2117         struct scan_control sc = {
2118                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2119                 .may_writepage = 1,
2120                 .may_unmap = 1,
2121                 .may_swap = 1,
2122                 .no_demotion = 1,
2123         };
2124
2125         nr_reclaimed = shrink_folio_list(folio_list, pgdat, &sc, &dummy_stat, true);
2126         while (!list_empty(folio_list)) {
2127                 folio = lru_to_folio(folio_list);
2128                 list_del(&folio->lru);
2129                 folio_putback_lru(folio);
2130         }
2131
2132         return nr_reclaimed;
2133 }
2134
2135 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *folio_list)
2136 {
2137         int nid;
2138         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2139         LIST_HEAD(node_folio_list);
2140         unsigned int noreclaim_flag;
2141
2142         if (list_empty(folio_list))
2143                 return nr_reclaimed;
2144
2145         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2146
2147         nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2148         do {
2149                 struct folio *folio = lru_to_folio(folio_list);
2150
2151                 if (nid == folio_nid(folio)) {
2152                         folio_clear_active(folio);
2153                         list_move(&folio->lru, &node_folio_list);
2154                         continue;
2155                 }
2156
2157                 nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid));
2158                 nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2159         } while (!list_empty(folio_list));
2160
2161         nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid));
2162
2163         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2164
2165         return nr_reclaimed;
2166 }
2167
2168 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2169                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2170 {
2171         if (is_active_lru(lru)) {
2172                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2173                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2174                 else
2175                         sc->skipped_deactivate = 1;
2176                 return 0;
2177         }
2178
2179         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2180 }
2181
2182 /*
2183  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2184  * to do too much work.
2185  *
2186  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2187  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2188  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2189  *
2190  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2191  * folio has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2192  *
2193  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2194  *
2195  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE folios
2196  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2197  * of 3 means 3:1 or 25% of the folios are kept on the inactive list.
2198  *
2199  * total     target    max
2200  * memory    ratio     inactive
2201  * -------------------------------------
2202  *   10MB       1         5MB
2203  *  100MB       1        50MB
2204  *    1GB       3       250MB
2205  *   10GB      10       0.9GB
2206  *  100GB      31         3GB
2207  *    1TB     101        10GB
2208  *   10TB     320        32GB
2209  */
2210 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2211 {
2212         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2213         unsigned long inactive, active;
2214         unsigned long inactive_ratio;
2215         unsigned long gb;
2216
2217         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2218         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2219
2220         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2221         if (gb)
2222                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2223         else
2224                 inactive_ratio = 1;
2225
2226         return inactive * inactive_ratio < active;
2227 }
2228
2229 enum scan_balance {
2230         SCAN_EQUAL,
2231         SCAN_FRACT,
2232         SCAN_ANON,
2233         SCAN_FILE,
2234 };
2235
2236 static void prepare_scan_control(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2237 {
2238         unsigned long file;
2239         struct lruvec *target_lruvec;
2240
2241         if (lru_gen_enabled())
2242                 return;
2243
2244         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2245
2246         /*
2247          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
2248          * lruvec stats for heuristics.
2249          */
2250         mem_cgroup_flush_stats(sc->target_mem_cgroup);
2251
2252         /*
2253          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
2254          */
2255         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2256         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
2257         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
2258         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2259
2260         /*
2261          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2262          * and file LRU lists.
2263          */
2264         if (!sc->force_deactivate) {
2265                 unsigned long refaults;
2266
2267                 /*
2268                  * When refaults are being observed, it means a new
2269                  * workingset is being established. Deactivate to get
2270                  * rid of any stale active pages quickly.
2271                  */
2272                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2273                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
2274                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] ||
2275                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2276                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2277                 else
2278                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2279
2280                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2281                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
2282                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] ||
2283                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2284                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2285                 else
2286                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2287         } else
2288                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2289
2290         /*
2291          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2292          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2293          * anonymous pages.
2294          */
2295         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2296         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE) &&
2297             !sc->no_cache_trim_mode)
2298                 sc->cache_trim_mode = 1;
2299         else
2300                 sc->cache_trim_mode = 0;
2301
2302         /*
2303          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2304          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2305          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2306          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2307          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2308          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2309          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2310          */
2311         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2312                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2313                 unsigned long free, anon;
2314                 int z;
2315
2316                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2317                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2318                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2319
2320                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2321                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2322
2323                         if (!managed_zone(zone))
2324                                 continue;
2325
2326                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2327                 }
2328
2329                 /*
2330                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2331                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2332                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2333                  */
2334                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2335
2336                 sc->file_is_tiny =
2337                         file + free <= total_high_wmark &&
2338                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2339                         anon >> sc->priority;
2340         }
2341 }
2342
2343 /*
2344  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2345  * scanned.
2346  *
2347  * nr[0] = anon inactive folios to scan; nr[1] = anon active folios to scan
2348  * nr[2] = file inactive folios to scan; nr[3] = file active folios to scan
2349  */
2350 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2351                            unsigned long *nr)
2352 {
2353         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2354         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2355         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2356         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2357         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2358         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2359         enum scan_balance scan_balance;
2360         unsigned long ap, fp;
2361         enum lru_list lru;
2362
2363         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon folios. */
2364         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2365                 scan_balance = SCAN_FILE;
2366                 goto out;
2367         }
2368
2369         /*
2370          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2371          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2372          * disable swapping for individual groups completely when
2373          * using the memory controller's swap limit feature would be
2374          * too expensive.
2375          */
2376         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2377                 scan_balance = SCAN_FILE;
2378                 goto out;
2379         }
2380
2381         /*
2382          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2383          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2384          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2385          */
2386         if (!sc->priority && swappiness) {
2387                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2388                 goto out;
2389         }
2390
2391         /*
2392          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2393          */
2394         if (sc->file_is_tiny) {
2395                 scan_balance = SCAN_ANON;
2396                 goto out;
2397         }
2398
2399         /*
2400          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2401          * anything from the anonymous working right now.
2402          */
2403         if (sc->cache_trim_mode) {
2404                 scan_balance = SCAN_FILE;
2405                 goto out;
2406         }
2407
2408         scan_balance = SCAN_FRACT;
2409         /*
2410          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2411          *
2412          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2413          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2414          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2415          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2416          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2417          *
2418          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2419          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2420          * applied, before swappiness.
2421          *
2422          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2423          */
2424         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2425         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2426         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2427         total_cost = anon_cost + file_cost;
2428
2429         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2430         ap /= anon_cost + 1;
2431
2432         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2433         fp /= file_cost + 1;
2434
2435         fraction[0] = ap;
2436         fraction[1] = fp;
2437         denominator = ap + fp;
2438 out:
2439         for_each_evictable_lru(lru) {
2440                 bool file = is_file_lru(lru);
2441                 unsigned long lruvec_size;
2442                 unsigned long low, min;
2443                 unsigned long scan;
2444
2445                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2446                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2447                                       &min, &low);
2448
2449                 if (min || low) {
2450                         /*
2451                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2452                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2453                          * setting.
2454                          *
2455                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2456                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2457                          * approach the memory protection threshold, to totally
2458                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2459                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2460                          * also means we simply get no protection at all if we
2461                          * set it too low, which is not ideal.
2462                          *
2463                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2464                          * pressure by how much of the total memory used is
2465                          * within protection thresholds.
2466                          *
2467                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2468                          * we skip over all groups that are within their low
2469                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2470                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2471                          * the best-effort low protection. However, we still
2472                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2473                          * that case instead of simply punishing them all
2474                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2475                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2476                          * again by how much of the total memory used is under
2477                          * hard protection.
2478                          */
2479                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2480                         unsigned long protection;
2481
2482                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2483                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2484                                 protection = low;
2485                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2486                         } else {
2487                                 protection = min;
2488                         }
2489
2490                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2491                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2492
2493                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2494                                 (cgroup_size + 1);
2495
2496                         /*
2497                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2498                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2499                          * sc->priority further than desirable.
2500                          */
2501                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2502                 } else {
2503                         scan = lruvec_size;
2504                 }
2505
2506                 scan >>= sc->priority;
2507
2508                 /*
2509                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2510                  * scrape out the remaining cache.
2511                  */
2512                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2513                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2514
2515                 switch (scan_balance) {
2516                 case SCAN_EQUAL:
2517                         /* Scan lists relative to size */
2518                         break;
2519                 case SCAN_FRACT:
2520                         /*
2521                          * Scan types proportional to swappiness and
2522                          * their relative recent reclaim efficiency.
2523                          * Make sure we don't miss the last page on
2524                          * the offlined memory cgroups because of a
2525                          * round-off error.
2526                          */
2527                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2528                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2529                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2530                                                   denominator);
2531                         break;
2532                 case SCAN_FILE:
2533                 case SCAN_ANON:
2534                         /* Scan one type exclusively */
2535                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2536                                 scan = 0;
2537                         break;
2538                 default:
2539                         /* Look ma, no brain */
2540                         BUG();
2541                 }
2542
2543                 nr[lru] = scan;
2544         }
2545 }
2546
2547 /*
2548  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2549  * ultimately no way to reclaim the memory.
2550  */
2551 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2552                                struct scan_control *sc)
2553 {
2554         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2555         if (total_swap_pages > 0)
2556                 return true;
2557
2558         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2559         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2560 }
2561
2562 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
2563
2564 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_ENABLED
2565 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_TRUE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
2566 #define get_cap(cap)    static_branch_likely(&lru_gen_caps[cap])
2567 #else
2568 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_FALSE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
2569 #define get_cap(cap)    static_branch_unlikely(&lru_gen_caps[cap])
2570 #endif
2571
2572 static bool should_walk_mmu(void)
2573 {
2574         return arch_has_hw_pte_young() && get_cap(LRU_GEN_MM_WALK);
2575 }
2576
2577 static bool should_clear_pmd_young(void)
2578 {
2579         return arch_has_hw_nonleaf_pmd_young() && get_cap(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG);
2580 }
2581
2582 /******************************************************************************
2583  *                          shorthand helpers
2584  ******************************************************************************/
2585
2586 #define LRU_REFS_FLAGS  (BIT(PG_referenced) | BIT(PG_workingset))
2587
2588 #define DEFINE_MAX_SEQ(lruvec)                                          \
2589         unsigned long max_seq = READ_ONCE((lruvec)->lrugen.max_seq)
2590
2591 #define DEFINE_MIN_SEQ(lruvec)                                          \
2592         unsigned long min_seq[ANON_AND_FILE] = {                        \
2593                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_ANON]),      \
2594                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_FILE]),      \
2595         }
2596
2597 #define for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)                         \
2598         for ((gen) = 0; (gen) < MAX_NR_GENS; (gen)++)                   \
2599                 for ((type) = 0; (type) < ANON_AND_FILE; (type)++)      \
2600                         for ((zone) = 0; (zone) < MAX_NR_ZONES; (zone)++)
2601
2602 #define get_memcg_gen(seq)      ((seq) % MEMCG_NR_GENS)
2603 #define get_memcg_bin(bin)      ((bin) % MEMCG_NR_BINS)
2604
2605 static struct lruvec *get_lruvec(struct mem_cgroup *memcg, int nid)
2606 {
2607         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
2608
2609 #ifdef CONFIG_MEMCG
2610         if (memcg) {
2611                 struct lruvec *lruvec = &memcg->nodeinfo[nid]->lruvec;
2612
2613                 /* see the comment in mem_cgroup_lruvec() */
2614                 if (!lruvec->pgdat)
2615                         lruvec->pgdat = pgdat;
2616
2617                 return lruvec;
2618         }
2619 #endif
2620         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
2621
2622         return &pgdat->__lruvec;
2623 }
2624
2625 static int get_swappiness(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2626 {
2627         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2628         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2629
2630         if (!sc->may_swap)
2631                 return 0;
2632
2633         if (!can_demote(pgdat->node_id, sc) &&
2634             mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) < MIN_LRU_BATCH)
2635                 return 0;
2636
2637         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
2638 }
2639
2640 static int get_nr_gens(struct lruvec *lruvec, int type)
2641 {
2642         return lruvec->lrugen.max_seq - lruvec->lrugen.min_seq[type] + 1;
2643 }
2644
2645 static bool __maybe_unused seq_is_valid(struct lruvec *lruvec)
2646 {
2647         /* see the comment on lru_gen_folio */
2648         return get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) >= MIN_NR_GENS &&
2649                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) <= get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) &&
2650                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) <= MAX_NR_GENS;
2651 }
2652
2653 /******************************************************************************
2654  *                          Bloom filters
2655  ******************************************************************************/
2656
2657 /*
2658  * Bloom filters with m=1<<15, k=2 and the false positive rates of ~1/5 when
2659  * n=10,000 and ~1/2 when n=20,000, where, conventionally, m is the number of
2660  * bits in a bitmap, k is the number of hash functions and n is the number of
2661  * inserted items.
2662  *
2663  * Page table walkers use one of the two filters to reduce their search space.
2664  * To get rid of non-leaf entries that no longer have enough leaf entries, the
2665  * aging uses the double-buffering technique to flip to the other filter each
2666  * time it produces a new generation. For non-leaf entries that have enough
2667  * leaf entries, the aging carries them over to the next generation in
2668  * walk_pmd_range(); the eviction also report them when walking the rmap
2669  * in lru_gen_look_around().
2670  *
2671  * For future optimizations:
2672  * 1. It's not necessary to keep both filters all the time. The spare one can be
2673  *    freed after the RCU grace period and reallocated if needed again.
2674  * 2. And when reallocating, it's worth scaling its size according to the number
2675  *    of inserted entries in the other filter, to reduce the memory overhead on
2676  *    small systems and false positives on large systems.
2677  * 3. Jenkins' hash function is an alternative to Knuth's.
2678  */
2679 #define BLOOM_FILTER_SHIFT      15
2680
2681 static inline int filter_gen_from_seq(unsigned long seq)
2682 {
2683         return seq % NR_BLOOM_FILTERS;
2684 }
2685
2686 static void get_item_key(void *item, int *key)
2687 {
2688         u32 hash = hash_ptr(item, BLOOM_FILTER_SHIFT * 2);
2689
2690         BUILD_BUG_ON(BLOOM_FILTER_SHIFT * 2 > BITS_PER_TYPE(u32));
2691
2692         key[0] = hash & (BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT) - 1);
2693         key[1] = hash >> BLOOM_FILTER_SHIFT;
2694 }
2695
2696 static bool test_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq,
2697                               void *item)
2698 {
2699         int key[2];
2700         unsigned long *filter;
2701         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2702
2703         filter = READ_ONCE(mm_state->filters[gen]);
2704         if (!filter)
2705                 return true;
2706
2707         get_item_key(item, key);
2708
2709         return test_bit(key[0], filter) && test_bit(key[1], filter);
2710 }
2711
2712 static void update_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq,
2713                                 void *item)
2714 {
2715         int key[2];
2716         unsigned long *filter;
2717         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2718
2719         filter = READ_ONCE(mm_state->filters[gen]);
2720         if (!filter)
2721                 return;
2722
2723         get_item_key(item, key);
2724
2725         if (!test_bit(key[0], filter))
2726                 set_bit(key[0], filter);
2727         if (!test_bit(key[1], filter))
2728                 set_bit(key[1], filter);
2729 }
2730
2731 static void reset_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq)
2732 {
2733         unsigned long *filter;
2734         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2735
2736         filter = mm_state->filters[gen];
2737         if (filter) {
2738                 bitmap_clear(filter, 0, BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT));
2739                 return;
2740         }
2741
2742         filter = bitmap_zalloc(BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT),
2743                                __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
2744         WRITE_ONCE(mm_state->filters[gen], filter);
2745 }
2746
2747 /******************************************************************************
2748  *                          mm_struct list
2749  ******************************************************************************/
2750
2751 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_WALKS_MMU
2752
2753 static struct lru_gen_mm_list *get_mm_list(struct mem_cgroup *memcg)
2754 {
2755         static struct lru_gen_mm_list mm_list = {
2756                 .fifo = LIST_HEAD_INIT(mm_list.fifo),
2757                 .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mm_list.lock),
2758         };
2759
2760 #ifdef CONFIG_MEMCG
2761         if (memcg)
2762                 return &memcg->mm_list;
2763 #endif
2764         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
2765
2766         return &mm_list;
2767 }
2768
2769 static struct lru_gen_mm_state *get_mm_state(struct lruvec *lruvec)
2770 {
2771         return &lruvec->mm_state;
2772 }
2773
2774 static struct mm_struct *get_next_mm(struct lru_gen_mm_walk *walk)
2775 {
2776         int key;
2777         struct mm_struct *mm;
2778         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
2779         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(walk->lruvec);
2780
2781         mm = list_entry(mm_state->head, struct mm_struct, lru_gen.list);
2782         key = pgdat->node_id % BITS_PER_TYPE(mm->lru_gen.bitmap);
2783
2784         if (!walk->force_scan && !test_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap))
2785                 return NULL;
2786
2787         clear_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap);
2788
2789         return mmget_not_zero(mm) ? mm : NULL;
2790 }
2791
2792 void lru_gen_add_mm(struct mm_struct *mm)
2793 {
2794         int nid;
2795         struct mem_cgroup *memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
2796         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
2797
2798         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(&mm->lru_gen.list));
2799 #ifdef CONFIG_MEMCG
2800         VM_WARN_ON_ONCE(mm->lru_gen.memcg);
2801         mm->lru_gen.memcg = memcg;
2802 #endif
2803         spin_lock(&mm_list->lock);
2804
2805         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2806                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
2807                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2808
2809                 /* the first addition since the last iteration */
2810                 if (mm_state->tail == &mm_list->fifo)
2811                         mm_state->tail = &mm->lru_gen.list;
2812         }
2813
2814         list_add_tail(&mm->lru_gen.list, &mm_list->fifo);
2815
2816         spin_unlock(&mm_list->lock);
2817 }
2818
2819 void lru_gen_del_mm(struct mm_struct *mm)
2820 {
2821         int nid;
2822         struct lru_gen_mm_list *mm_list;
2823         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2824
2825         if (list_empty(&mm->lru_gen.list))
2826                 return;
2827
2828 #ifdef CONFIG_MEMCG
2829         memcg = mm->lru_gen.memcg;
2830 #endif
2831         mm_list = get_mm_list(memcg);
2832
2833         spin_lock(&mm_list->lock);
2834
2835         for_each_node(nid) {
2836                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
2837                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2838
2839                 /* where the current iteration continues after */
2840                 if (mm_state->head == &mm->lru_gen.list)
2841                         mm_state->head = mm_state->head->prev;
2842
2843                 /* where the last iteration ended before */
2844                 if (mm_state->tail == &mm->lru_gen.list)
2845                         mm_state->tail = mm_state->tail->next;
2846         }
2847
2848         list_del_init(&mm->lru_gen.list);
2849
2850         spin_unlock(&mm_list->lock);
2851
2852 #ifdef CONFIG_MEMCG
2853         mem_cgroup_put(mm->lru_gen.memcg);
2854         mm->lru_gen.memcg = NULL;
2855 #endif
2856 }
2857
2858 #ifdef CONFIG_MEMCG
2859 void lru_gen_migrate_mm(struct mm_struct *mm)
2860 {
2861         struct mem_cgroup *memcg;
2862         struct task_struct *task = rcu_dereference_protected(mm->owner, true);
2863
2864         VM_WARN_ON_ONCE(task->mm != mm);
2865         lockdep_assert_held(&task->alloc_lock);
2866
2867         /* for mm_update_next_owner() */
2868         if (mem_cgroup_disabled())
2869                 return;
2870
2871         /* migration can happen before addition */
2872         if (!mm->lru_gen.memcg)
2873                 return;
2874
2875         rcu_read_lock();
2876         memcg = mem_cgroup_from_task(task);
2877         rcu_read_unlock();
2878         if (memcg == mm->lru_gen.memcg)
2879                 return;
2880
2881         VM_WARN_ON_ONCE(list_empty(&mm->lru_gen.list));
2882
2883         lru_gen_del_mm(mm);
2884         lru_gen_add_mm(mm);
2885 }
2886 #endif
2887
2888 #else /* !CONFIG_LRU_GEN_WALKS_MMU */
2889
2890 static struct lru_gen_mm_list *get_mm_list(struct mem_cgroup *memcg)
2891 {
2892         return NULL;
2893 }
2894
2895 static struct lru_gen_mm_state *get_mm_state(struct lruvec *lruvec)
2896 {
2897         return NULL;
2898 }
2899
2900 static struct mm_struct *get_next_mm(struct lru_gen_mm_walk *walk)
2901 {
2902         return NULL;
2903 }
2904
2905 #endif
2906
2907 static void reset_mm_stats(struct lru_gen_mm_walk *walk, bool last)
2908 {
2909         int i;
2910         int hist;
2911         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
2912         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2913
2914         lockdep_assert_held(&get_mm_list(lruvec_memcg(lruvec))->lock);
2915
2916         hist = lru_hist_from_seq(walk->seq);
2917
2918         for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
2919                 WRITE_ONCE(mm_state->stats[hist][i],
2920                            mm_state->stats[hist][i] + walk->mm_stats[i]);
2921                 walk->mm_stats[i] = 0;
2922         }
2923
2924         if (NR_HIST_GENS > 1 && last) {
2925                 hist = lru_hist_from_seq(walk->seq + 1);
2926
2927                 for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++)
2928                         WRITE_ONCE(mm_state->stats[hist][i], 0);
2929         }
2930 }
2931
2932 static bool iterate_mm_list(struct lru_gen_mm_walk *walk, struct mm_struct **iter)
2933 {
2934         bool first = false;
2935         bool last = false;
2936         struct mm_struct *mm = NULL;
2937         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
2938         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2939         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
2940         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2941
2942         /*
2943          * mm_state->seq is incremented after each iteration of mm_list. There
2944          * are three interesting cases for this page table walker:
2945          * 1. It tries to start a new iteration with a stale max_seq: there is
2946          *    nothing left to do.
2947          * 2. It started the next iteration: it needs to reset the Bloom filter
2948          *    so that a fresh set of PTE tables can be recorded.
2949          * 3. It ended the current iteration: it needs to reset the mm stats
2950          *    counters and tell its caller to increment max_seq.
2951          */
2952         spin_lock(&mm_list->lock);
2953
2954         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < walk->seq);
2955
2956         if (walk->seq <= mm_state->seq)
2957                 goto done;
2958
2959         if (!mm_state->head)
2960                 mm_state->head = &mm_list->fifo;
2961
2962         if (mm_state->head == &mm_list->fifo)
2963                 first = true;
2964
2965         do {
2966                 mm_state->head = mm_state->head->next;
2967                 if (mm_state->head == &mm_list->fifo) {
2968                         WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
2969                         last = true;
2970                         break;
2971                 }
2972
2973                 /* force scan for those added after the last iteration */
2974                 if (!mm_state->tail || mm_state->tail == mm_state->head) {
2975                         mm_state->tail = mm_state->head->next;
2976                         walk->force_scan = true;
2977                 }
2978         } while (!(mm = get_next_mm(walk)));
2979 done:
2980         if (*iter || last)
2981                 reset_mm_stats(walk, last);
2982
2983         spin_unlock(&mm_list->lock);
2984
2985         if (mm && first)
2986                 reset_bloom_filter(mm_state, walk->seq + 1);
2987
2988         if (*iter)
2989                 mmput_async(*iter);
2990
2991         *iter = mm;
2992
2993         return last;
2994 }
2995
2996 static bool iterate_mm_list_nowalk(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq)
2997 {
2998         bool success = false;
2999         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3000         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
3001         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
3002
3003         spin_lock(&mm_list->lock);
3004
3005         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < seq);
3006
3007         if (seq > mm_state->seq) {
3008                 mm_state->head = NULL;
3009                 mm_state->tail = NULL;
3010                 WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
3011                 success = true;
3012         }
3013
3014         spin_unlock(&mm_list->lock);
3015
3016         return success;
3017 }
3018
3019 /******************************************************************************
3020  *                          PID controller
3021  ******************************************************************************/
3022
3023 /*
3024  * A feedback loop based on Proportional-Integral-Derivative (PID) controller.
3025  *
3026  * The P term is refaulted/(evicted+protected) from a tier in the generation
3027  * currently being evicted; the I term is the exponential moving average of the
3028  * P term over the generations previously evicted, using the smoothing factor
3029  * 1/2; the D term isn't supported.
3030  *
3031  * The setpoint (SP) is always the first tier of one type; the process variable
3032  * (PV) is either any tier of the other type or any other tier of the same
3033  * type.
3034  *
3035  * The error is the difference between the SP and the PV; the correction is to
3036  * turn off protection when SP>PV or turn on protection when SP<PV.
3037  *
3038  * For future optimizations:
3039  * 1. The D term may discount the other two terms over time so that long-lived
3040  *    generations can resist stale information.
3041  */
3042 struct ctrl_pos {
3043         unsigned long refaulted;
3044         unsigned long total;
3045         int gain;
3046 };
3047
3048 static void read_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, int tier, int gain,
3049                           struct ctrl_pos *pos)
3050 {
3051         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3052         int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3053
3054         pos->refaulted = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3055                          atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3056         pos->total = lrugen->avg_total[type][tier] +
3057                      atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3058         if (tier)
3059                 pos->total += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3060         pos->gain = gain;
3061 }
3062
3063 static void reset_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, bool carryover)
3064 {
3065         int hist, tier;
3066         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3067         bool clear = carryover ? NR_HIST_GENS == 1 : NR_HIST_GENS > 1;
3068         unsigned long seq = carryover ? lrugen->min_seq[type] : lrugen->max_seq + 1;
3069
3070         lockdep_assert_held(&lruvec->lru_lock);
3071
3072         if (!carryover && !clear)
3073                 return;
3074
3075         hist = lru_hist_from_seq(seq);
3076
3077         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
3078                 if (carryover) {
3079                         unsigned long sum;
3080
3081                         sum = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3082                               atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3083                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier], sum / 2);
3084
3085                         sum = lrugen->avg_total[type][tier] +
3086                               atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3087                         if (tier)
3088                                 sum += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3089                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier], sum / 2);
3090                 }
3091
3092                 if (clear) {
3093                         atomic_long_set(&lrugen->refaulted[hist][type][tier], 0);
3094                         atomic_long_set(&lrugen->evicted[hist][type][tier], 0);
3095                         if (tier)
3096                                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1], 0);
3097                 }
3098         }
3099 }
3100
3101 static bool positive_ctrl_err(struct ctrl_pos *sp, struct ctrl_pos *pv)
3102 {
3103         /*
3104          * Return true if the PV has a limited number of refaults or a lower
3105          * refaulted/total than the SP.
3106          */
3107         return pv->refaulted < MIN_LRU_BATCH ||
3108                pv->refaulted * (sp->total + MIN_LRU_BATCH) * sp->gain <=
3109                (sp->refaulted + 1) * pv->total * pv->gain;
3110 }
3111
3112 /******************************************************************************
3113  *                          the aging
3114  ******************************************************************************/
3115
3116 /* promote pages accessed through page tables */
3117 static int folio_update_gen(struct folio *folio, int gen)
3118 {
3119         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3120
3121         VM_WARN_ON_ONCE(gen >= MAX_NR_GENS);
3122         VM_WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
3123
3124         do {
3125                 /* lru_gen_del_folio() has isolated this page? */
3126                 if (!(old_flags & LRU_GEN_MASK)) {
3127                         /* for shrink_folio_list() */
3128                         new_flags = old_flags | BIT(PG_referenced);
3129                         continue;
3130                 }
3131
3132                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3133                 new_flags |= (gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3134         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3135
3136         return ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3137 }
3138
3139 /* protect pages accessed multiple times through file descriptors */
3140 static int folio_inc_gen(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, bool reclaiming)
3141 {
3142         int type = folio_is_file_lru(folio);
3143         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3144         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3145         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3146
3147         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!(old_flags & LRU_GEN_MASK), folio);
3148
3149         do {
3150                 new_gen = ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3151                 /* folio_update_gen() has promoted this page? */
3152                 if (new_gen >= 0 && new_gen != old_gen)
3153                         return new_gen;
3154
3155                 new_gen = (old_gen + 1) % MAX_NR_GENS;
3156
3157                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3158                 new_flags |= (new_gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3159                 /* for folio_end_writeback() */
3160                 if (reclaiming)
3161                         new_flags |= BIT(PG_reclaim);
3162         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3163
3164         lru_gen_update_size(lruvec, folio, old_gen, new_gen);
3165
3166         return new_gen;
3167 }
3168
3169 static void update_batch_size(struct lru_gen_mm_walk *walk, struct folio *folio,
3170                               int old_gen, int new_gen)
3171 {
3172         int type = folio_is_file_lru(folio);
3173         int zone = folio_zonenum(folio);
3174         int delta = folio_nr_pages(folio);
3175
3176         VM_WARN_ON_ONCE(old_gen >= MAX_NR_GENS);
3177         VM_WARN_ON_ONCE(new_gen >= MAX_NR_GENS);
3178
3179         walk->batched++;
3180
3181         walk->nr_pages[old_gen][type][zone] -= delta;
3182         walk->nr_pages[new_gen][type][zone] += delta;
3183 }
3184
3185 static void reset_batch_size(struct lru_gen_mm_walk *walk)
3186 {
3187         int gen, type, zone;
3188         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
3189         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3190
3191         walk->batched = 0;
3192
3193         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
3194                 enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
3195                 int delta = walk->nr_pages[gen][type][zone];
3196
3197                 if (!delta)
3198                         continue;
3199
3200                 walk->nr_pages[gen][type][zone] = 0;
3201                 WRITE_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone],
3202                            lrugen->nr_pages[gen][type][zone] + delta);
3203
3204                 if (lru_gen_is_active(lruvec, gen))
3205                         lru += LRU_ACTIVE;
3206                 __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
3207         }
3208 }
3209
3210 static int should_skip_vma(unsigned long start, unsigned long end, struct mm_walk *args)
3211 {
3212         struct address_space *mapping;
3213         struct vm_area_struct *vma = args->vma;
3214         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3215
3216         if (!vma_is_accessible(vma))
3217                 return true;
3218
3219         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
3220                 return true;
3221
3222         if (!vma_has_recency(vma))
3223                 return true;
3224
3225         if (vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL))
3226                 return true;
3227
3228         if (vma == get_gate_vma(vma->vm_mm))
3229                 return true;
3230
3231         if (vma_is_anonymous(vma))
3232                 return !walk->can_swap;
3233
3234         if (WARN_ON_ONCE(!vma->vm_file || !vma->vm_file->f_mapping))
3235                 return true;
3236
3237         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3238         if (mapping_unevictable(mapping))
3239                 return true;
3240
3241         if (shmem_mapping(mapping))
3242                 return !walk->can_swap;
3243
3244         /* to exclude special mappings like dax, etc. */
3245         return !mapping->a_ops->read_folio;
3246 }
3247
3248 /*
3249  * Some userspace memory allocators map many single-page VMAs. Instead of
3250  * returning back to the PGD table for each of such VMAs, finish an entire PMD
3251  * table to reduce zigzags and improve cache performance.
3252  */
3253 static bool get_next_vma(unsigned long mask, unsigned long size, struct mm_walk *args,
3254                          unsigned long *vm_start, unsigned long *vm_end)
3255 {
3256         unsigned long start = round_up(*vm_end, size);
3257         unsigned long end = (start | ~mask) + 1;
3258         VMA_ITERATOR(vmi, args->mm, start);
3259
3260         VM_WARN_ON_ONCE(mask & size);
3261         VM_WARN_ON_ONCE((start & mask) != (*vm_start & mask));
3262
3263         for_each_vma(vmi, args->vma) {
3264                 if (end && end <= args->vma->vm_start)
3265                         return false;
3266
3267                 if (should_skip_vma(args->vma->vm_start, args->vma->vm_end, args))
3268                         continue;
3269
3270                 *vm_start = max(start, args->vma->vm_start);
3271                 *vm_end = min(end - 1, args->vma->vm_end - 1) + 1;
3272
3273                 return true;
3274         }
3275
3276         return false;
3277 }
3278
3279 static unsigned long get_pte_pfn(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3280 {
3281         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
3282
3283         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3284
3285         if (!pte_present(pte) || is_zero_pfn(pfn))
3286                 return -1;
3287
3288         if (WARN_ON_ONCE(pte_devmap(pte) || pte_special(pte)))
3289                 return -1;
3290
3291         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3292                 return -1;
3293
3294         return pfn;
3295 }
3296
3297 static unsigned long get_pmd_pfn(pmd_t pmd, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3298 {
3299         unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);
3300
3301         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3302
3303         if (!pmd_present(pmd) || is_huge_zero_pmd(pmd))
3304                 return -1;
3305
3306         if (WARN_ON_ONCE(pmd_devmap(pmd)))
3307                 return -1;
3308
3309         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3310                 return -1;
3311
3312         return pfn;
3313 }
3314
3315 static struct folio *get_pfn_folio(unsigned long pfn, struct mem_cgroup *memcg,
3316                                    struct pglist_data *pgdat, bool can_swap)
3317 {
3318         struct folio *folio;
3319
3320         /* try to avoid unnecessary memory loads */
3321         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
3322                 return NULL;
3323
3324         folio = pfn_folio(pfn);
3325         if (folio_nid(folio) != pgdat->node_id)
3326                 return NULL;
3327
3328         if (folio_memcg_rcu(folio) != memcg)
3329                 return NULL;
3330
3331         /* file VMAs can contain anon pages from COW */
3332         if (!folio_is_file_lru(folio) && !can_swap)
3333                 return NULL;
3334
3335         return folio;
3336 }
3337
3338 static bool suitable_to_scan(int total, int young)
3339 {
3340         int n = clamp_t(int, cache_line_size() / sizeof(pte_t), 2, 8);
3341
3342         /* suitable if the average number of young PTEs per cacheline is >=1 */
3343         return young * n >= total;
3344 }
3345
3346 static bool walk_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long start, unsigned long end,
3347                            struct mm_walk *args)
3348 {
3349         int i;
3350         pte_t *pte;
3351         spinlock_t *ptl;
3352         unsigned long addr;
3353         int total = 0;
3354         int young = 0;
3355         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3356         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3357         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3358         DEFINE_MAX_SEQ(walk->lruvec);
3359         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
3360
3361         pte = pte_offset_map_nolock(args->mm, pmd, start & PMD_MASK, &ptl);
3362         if (!pte)
3363                 return false;
3364         if (!spin_trylock(ptl)) {
3365                 pte_unmap(pte);
3366                 return false;
3367         }
3368
3369         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3370 restart:
3371         for (i = pte_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
3372                 unsigned long pfn;
3373                 struct folio *folio;
3374                 pte_t ptent = ptep_get(pte + i);
3375
3376                 total++;
3377                 walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3378
3379                 pfn = get_pte_pfn(ptent, args->vma, addr);
3380                 if (pfn == -1)
3381                         continue;
3382
3383                 if (!pte_young(ptent)) {
3384                         walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
3385                         continue;
3386                 }
3387
3388                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
3389                 if (!folio)
3390                         continue;
3391
3392                 if (!ptep_test_and_clear_young(args->vma, addr, pte + i))
3393                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
3394
3395                 young++;
3396                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
3397
3398                 if (pte_dirty(ptent) && !folio_test_dirty(folio) &&
3399                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
3400                       !folio_test_swapcache(folio)))
3401                         folio_mark_dirty(folio);
3402
3403                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
3404                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
3405                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
3406         }
3407
3408         if (i < PTRS_PER_PTE && get_next_vma(PMD_MASK, PAGE_SIZE, args, &start, &end))
3409                 goto restart;
3410
3411         arch_leave_lazy_mmu_mode();
3412         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
3413
3414         return suitable_to_scan(total, young);
3415 }
3416
3417 static void walk_pmd_range_locked(pud_t *pud, unsigned long addr, struct vm_area_struct *vma,
3418                                   struct mm_walk *args, unsigned long *bitmap, unsigned long *first)
3419 {
3420         int i;
3421         pmd_t *pmd;
3422         spinlock_t *ptl;
3423         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3424         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3425         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3426         DEFINE_MAX_SEQ(walk->lruvec);
3427         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
3428
3429         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
3430
3431         /* try to batch at most 1+MIN_LRU_BATCH+1 entries */
3432         if (*first == -1) {
3433                 *first = addr;
3434                 bitmap_zero(bitmap, MIN_LRU_BATCH);
3435                 return;
3436         }
3437
3438         i = addr == -1 ? 0 : pmd_index(addr) - pmd_index(*first);
3439         if (i && i <= MIN_LRU_BATCH) {
3440                 __set_bit(i - 1, bitmap);
3441                 return;
3442         }
3443
3444         pmd = pmd_offset(pud, *first);
3445
3446         ptl = pmd_lockptr(args->mm, pmd);
3447         if (!spin_trylock(ptl))
3448                 goto done;
3449
3450         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3451
3452         do {
3453                 unsigned long pfn;
3454                 struct folio *folio;
3455
3456                 /* don't round down the first address */
3457                 addr = i ? (*first & PMD_MASK) + i * PMD_SIZE : *first;
3458
3459                 pfn = get_pmd_pfn(pmd[i], vma, addr);
3460                 if (pfn == -1)
3461                         goto next;
3462
3463                 if (!pmd_trans_huge(pmd[i])) {
3464                         if (should_clear_pmd_young())
3465                                 pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i);
3466                         goto next;
3467                 }
3468
3469                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
3470                 if (!folio)
3471                         goto next;
3472
3473                 if (!pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i))
3474                         goto next;
3475
3476                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
3477
3478                 if (pmd_dirty(pmd[i]) && !folio_test_dirty(folio) &&
3479                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
3480                       !folio_test_swapcache(folio)))
3481                         folio_mark_dirty(folio);
3482
3483                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
3484                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
3485                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
3486 next:
3487                 i = i > MIN_LRU_BATCH ? 0 : find_next_bit(bitmap, MIN_LRU_BATCH, i) + 1;
3488         } while (i <= MIN_LRU_BATCH);
3489
3490         arch_leave_lazy_mmu_mode();
3491         spin_unlock(ptl);
3492 done:
3493         *first = -1;
3494 }
3495
3496 static void walk_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long start, unsigned long end,
3497                            struct mm_walk *args)
3498 {
3499         int i;
3500         pmd_t *pmd;
3501         unsigned long next;
3502         unsigned long addr;
3503         struct vm_area_struct *vma;
3504         DECLARE_BITMAP(bitmap, MIN_LRU_BATCH);
3505         unsigned long first = -1;
3506         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3507         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(walk->lruvec);
3508
3509         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
3510
3511         /*
3512          * Finish an entire PMD in two passes: the first only reaches to PTE
3513          * tables to avoid taking the PMD lock; the second, if necessary, takes
3514          * the PMD lock to clear the accessed bit in PMD entries.
3515          */
3516         pmd = pmd_offset(pud, start & PUD_MASK);
3517 restart:
3518         /* walk_pte_range() may call get_next_vma() */
3519         vma = args->vma;
3520         for (i = pmd_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
3521                 pmd_t val = pmdp_get_lockless(pmd + i);
3522
3523                 next = pmd_addr_end(addr, end);
3524
3525                 if (!pmd_present(val) || is_huge_zero_pmd(val)) {
3526                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3527                         continue;
3528                 }
3529
3530                 if (pmd_trans_huge(val)) {
3531                         unsigned long pfn = pmd_pfn(val);
3532                         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3533
3534                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3535
3536                         if (!pmd_young(val)) {
3537                                 walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
3538                                 continue;
3539                         }
3540
3541                         /* try to avoid unnecessary memory loads */
3542                         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
3543                                 continue;
3544
3545                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &first);
3546                         continue;
3547                 }
3548
3549                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_TOTAL]++;
3550
3551                 if (should_clear_pmd_young()) {
3552                         if (!pmd_young(val))
3553                                 continue;
3554
3555                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &first);
3556                 }
3557
3558                 if (!walk->force_scan && !test_bloom_filter(mm_state, walk->seq, pmd + i))
3559                         continue;
3560
3561                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_FOUND]++;
3562
3563                 if (!walk_pte_range(&val, addr, next, args))
3564                         continue;
3565
3566                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_ADDED]++;
3567
3568                 /* carry over to the next generation */
3569                 update_bloom_filter(mm_state, walk->seq + 1, pmd + i);
3570         }
3571
3572         walk_pmd_range_locked(pud, -1, vma, args, bitmap, &first);
3573
3574         if (i < PTRS_PER_PMD && get_next_vma(PUD_MASK, PMD_SIZE, args, &start, &end))
3575                 goto restart;
3576 }
3577
3578 static int walk_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long start, unsigned long end,
3579                           struct mm_walk *args)
3580 {
3581         int i;
3582         pud_t *pud;
3583         unsigned long addr;
3584         unsigned long next;
3585         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3586
3587         VM_WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d));
3588
3589         pud = pud_offset(p4d, start & P4D_MASK);
3590 restart:
3591         for (i = pud_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
3592                 pud_t val = READ_ONCE(pud[i]);
3593
3594                 next = pud_addr_end(addr, end);
3595
3596                 if (!pud_present(val) || WARN_ON_ONCE(pud_leaf(val)))
3597                         continue;
3598
3599                 walk_pmd_range(&val, addr, next, args);
3600
3601                 if (need_resched() || walk->batched >= MAX_LRU_BATCH) {
3602                         end = (addr | ~PUD_MASK) + 1;
3603                         goto done;
3604                 }
3605         }
3606
3607         if (i < PTRS_PER_PUD && get_next_vma(P4D_MASK, PUD_SIZE, args, &start, &end))
3608                 goto restart;
3609
3610         end = round_up(end, P4D_SIZE);
3611 done:
3612         if (!end || !args->vma)
3613                 return 1;
3614
3615         walk->next_addr = max(end, args->vma->vm_start);
3616
3617         return -EAGAIN;
3618 }
3619
3620 static void walk_mm(struct mm_struct *mm, struct lru_gen_mm_walk *walk)
3621 {
3622         static const struct mm_walk_ops mm_walk_ops = {
3623                 .test_walk = should_skip_vma,
3624                 .p4d_entry = walk_pud_range,
3625                 .walk_lock = PGWALK_RDLOCK,
3626         };
3627
3628         int err;
3629         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
3630         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3631
3632         walk->next_addr = FIRST_USER_ADDRESS;
3633
3634         do {
3635                 DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
3636
3637                 err = -EBUSY;
3638
3639                 /* another thread might have called inc_max_seq() */
3640                 if (walk->seq != max_seq)
3641                         break;
3642
3643                 /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
3644                 if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
3645                         break;
3646
3647                 /* the caller might be holding the lock for write */
3648                 if (mmap_read_trylock(mm)) {
3649                         err = walk_page_range(mm, walk->next_addr, ULONG_MAX, &mm_walk_ops, walk);
3650
3651                         mmap_read_unlock(mm);
3652                 }
3653
3654                 mem_cgroup_unlock_pages();
3655
3656                 if (walk->batched) {
3657                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
3658                         reset_batch_size(walk);
3659                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3660                 }
3661
3662                 cond_resched();
3663         } while (err == -EAGAIN);
3664 }
3665
3666 static struct lru_gen_mm_walk *set_mm_walk(struct pglist_data *pgdat, bool force_alloc)
3667 {
3668         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
3669
3670         if (pgdat && current_is_kswapd()) {
3671                 VM_WARN_ON_ONCE(walk);
3672
3673                 walk = &pgdat->mm_walk;
3674         } else if (!walk && force_alloc) {
3675                 VM_WARN_ON_ONCE(current_is_kswapd());
3676
3677                 walk = kzalloc(sizeof(*walk), __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
3678         }
3679
3680         current->reclaim_state->mm_walk = walk;
3681
3682         return walk;
3683 }
3684
3685 static void clear_mm_walk(void)
3686 {
3687         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
3688
3689         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->nr_pages, 0, sizeof(walk->nr_pages)));
3690         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->mm_stats, 0, sizeof(walk->mm_stats)));
3691
3692         current->reclaim_state->mm_walk = NULL;
3693
3694         if (!current_is_kswapd())
3695                 kfree(walk);
3696 }
3697
3698 static bool inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, int type, bool can_swap)
3699 {
3700         int zone;
3701         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
3702         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3703         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3704
3705         if (type == LRU_GEN_ANON && !can_swap)
3706                 goto done;
3707
3708         /* prevent cold/hot inversion if force_scan is true */
3709         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3710                 struct list_head *head = &lrugen->folios[old_gen][type][zone];
3711
3712                 while (!list_empty(head)) {
3713                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
3714
3715                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
3716                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
3717                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
3718                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
3719
3720                         new_gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
3721                         list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[new_gen][type][zone]);
3722
3723                         if (!--remaining)
3724                                 return false;
3725                 }
3726         }
3727 done:
3728         reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
3729         WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], lrugen->min_seq[type] + 1);
3730
3731         return true;
3732 }
3733
3734 static bool try_to_inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, bool can_swap)
3735 {
3736         int gen, type, zone;
3737         bool success = false;
3738         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3739         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3740
3741         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
3742
3743         /* find the oldest populated generation */
3744         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3745                 while (min_seq[type] + MIN_NR_GENS <= lrugen->max_seq) {
3746                         gen = lru_gen_from_seq(min_seq[type]);
3747
3748                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3749                                 if (!list_empty(&lrugen->folios[gen][type][zone]))
3750                                         goto next;
3751                         }
3752
3753                         min_seq[type]++;
3754                 }
3755 next:
3756                 ;
3757         }
3758
3759         /* see the comment on lru_gen_folio */
3760         if (can_swap) {
3761                 min_seq[LRU_GEN_ANON] = min(min_seq[LRU_GEN_ANON], min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3762                 min_seq[LRU_GEN_FILE] = max(min_seq[LRU_GEN_ANON], lrugen->min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3763         }
3764
3765         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3766                 if (min_seq[type] == lrugen->min_seq[type])
3767                         continue;
3768
3769                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
3770                 WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], min_seq[type]);
3771                 success = true;
3772         }
3773
3774         return success;
3775 }
3776
3777 static bool inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
3778                         bool can_swap, bool force_scan)
3779 {
3780         bool success;
3781         int prev, next;
3782         int type, zone;
3783         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3784 restart:
3785         if (seq < READ_ONCE(lrugen->max_seq))
3786                 return false;
3787
3788         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
3789
3790         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
3791
3792         success = seq == lrugen->max_seq;
3793         if (!success)
3794                 goto unlock;
3795
3796         for (type = ANON_AND_FILE - 1; type >= 0; type--) {
3797                 if (get_nr_gens(lruvec, type) != MAX_NR_GENS)
3798                         continue;
3799
3800                 VM_WARN_ON_ONCE(!force_scan && (type == LRU_GEN_FILE || can_swap));
3801
3802                 if (inc_min_seq(lruvec, type, can_swap))
3803                         continue;
3804
3805                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3806                 cond_resched();
3807                 goto restart;
3808         }
3809
3810         /*
3811          * Update the active/inactive LRU sizes for compatibility. Both sides of
3812          * the current max_seq need to be covered, since max_seq+1 can overlap
3813          * with min_seq[LRU_GEN_ANON] if swapping is constrained. And if they do
3814          * overlap, cold/hot inversion happens.
3815          */
3816         prev = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq - 1);
3817         next = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq + 1);
3818
3819         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3820                 for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3821                         enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
3822                         long delta = lrugen->nr_pages[prev][type][zone] -
3823                                      lrugen->nr_pages[next][type][zone];
3824
3825                         if (!delta)
3826                                 continue;
3827
3828                         __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
3829                         __update_lru_size(lruvec, lru + LRU_ACTIVE, zone, -delta);
3830                 }
3831         }
3832
3833         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++)
3834                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, false);
3835
3836         WRITE_ONCE(lrugen->timestamps[next], jiffies);
3837         /* make sure preceding modifications appear */
3838         smp_store_release(&lrugen->max_seq, lrugen->max_seq + 1);
3839 unlock:
3840         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3841
3842         return success;
3843 }
3844
3845 static bool try_to_inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
3846                                bool can_swap, bool force_scan)
3847 {
3848         bool success;
3849         struct lru_gen_mm_walk *walk;
3850         struct mm_struct *mm = NULL;
3851         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3852         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
3853
3854         VM_WARN_ON_ONCE(seq > READ_ONCE(lrugen->max_seq));
3855
3856         if (!mm_state)
3857                 return inc_max_seq(lruvec, seq, can_swap, force_scan);
3858
3859         /* see the comment in iterate_mm_list() */
3860         if (seq <= READ_ONCE(mm_state->seq))
3861                 return false;
3862
3863         /*
3864          * If the hardware doesn't automatically set the accessed bit, fallback
3865          * to lru_gen_look_around(), which only clears the accessed bit in a
3866          * handful of PTEs. Spreading the work out over a period of time usually
3867          * is less efficient, but it avoids bursty page faults.
3868          */
3869         if (!should_walk_mmu()) {
3870                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, seq);
3871                 goto done;
3872         }
3873
3874         walk = set_mm_walk(NULL, true);
3875         if (!walk) {
3876                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, seq);
3877                 goto done;
3878         }
3879
3880         walk->lruvec = lruvec;
3881         walk->seq = seq;
3882         walk->can_swap = can_swap;
3883         walk->force_scan = force_scan;
3884
3885         do {
3886                 success = iterate_mm_list(walk, &mm);
3887                 if (mm)
3888                         walk_mm(mm, walk);
3889         } while (mm);
3890 done:
3891         if (success) {
3892                 success = inc_max_seq(lruvec, seq, can_swap, force_scan);
3893                 WARN_ON_ONCE(!success);
3894         }
3895
3896         return success;
3897 }
3898
3899 /******************************************************************************
3900  *                          working set protection
3901  ******************************************************************************/
3902
3903 static bool lruvec_is_sizable(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
3904 {
3905         int gen, type, zone;
3906         unsigned long total = 0;
3907         bool can_swap = get_swappiness(lruvec, sc);
3908         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3909         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3910         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
3911         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3912
3913         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3914                 unsigned long seq;
3915
3916                 for (seq = min_seq[type]; seq <= max_seq; seq++) {
3917                         gen = lru_gen_from_seq(seq);
3918
3919                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
3920                                 total += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
3921                 }
3922         }
3923
3924         /* whether the size is big enough to be helpful */
3925         return mem_cgroup_online(memcg) ? (total >> sc->priority) : total;
3926 }
3927
3928 static bool lruvec_is_reclaimable(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
3929                                   unsigned long min_ttl)
3930 {
3931         int gen;
3932         unsigned long birth;
3933         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3934         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3935
3936         /* see the comment on lru_gen_folio */
3937         gen = lru_gen_from_seq(min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3938         birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
3939
3940         if (time_is_after_jiffies(birth + min_ttl))
3941                 return false;
3942
3943         if (!lruvec_is_sizable(lruvec, sc))
3944                 return false;
3945
3946         mem_cgroup_calculate_protection(NULL, memcg);
3947
3948         return !mem_cgroup_below_min(NULL, memcg);
3949 }
3950
3951 /* to protect the working set of the last N jiffies */
3952 static unsigned long lru_gen_min_ttl __read_mostly;
3953
3954 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
3955 {
3956         struct mem_cgroup *memcg;
3957         unsigned long min_ttl = READ_ONCE(lru_gen_min_ttl);
3958
3959         VM_WARN_ON_ONCE(!current_is_kswapd());
3960
3961         /* check the order to exclude compaction-induced reclaim */
3962         if (!min_ttl || sc->order || sc->priority == DEF_PRIORITY)
3963                 return;
3964
3965         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3966         do {
3967                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3968
3969                 if (lruvec_is_reclaimable(lruvec, sc, min_ttl)) {
3970                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
3971                         return;
3972                 }
3973
3974                 cond_resched();
3975         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
3976
3977         /*
3978          * The main goal is to OOM kill if every generation from all memcgs is
3979          * younger than min_ttl. However, another possibility is all memcgs are
3980          * either too small or below min.
3981          */
3982         if (mutex_trylock(&oom_lock)) {
3983                 struct oom_control oc = {
3984                         .gfp_mask = sc->gfp_mask,
3985                 };
3986
3987                 out_of_memory(&oc);
3988
3989                 mutex_unlock(&oom_lock);
3990         }
3991 }
3992
3993 /******************************************************************************
3994  *                          rmap/PT walk feedback
3995  ******************************************************************************/
3996
3997 /*
3998  * This function exploits spatial locality when shrink_folio_list() walks the
3999  * rmap. It scans the adjacent PTEs of a young PTE and promotes hot pages. If
4000  * the scan was done cacheline efficiently, it adds the PMD entry pointing to
4001  * the PTE table to the Bloom filter. This forms a feedback loop between the
4002  * eviction and the aging.
4003  */
4004 void lru_gen_look_around(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
4005 {
4006         int i;
4007         unsigned long start;
4008         unsigned long end;
4009         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4010         int young = 0;
4011         pte_t *pte = pvmw->pte;
4012         unsigned long addr = pvmw->address;
4013         struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
4014         struct folio *folio = pfn_folio(pvmw->pfn);
4015         bool can_swap = !folio_is_file_lru(folio);
4016         struct mem_cgroup *memcg = folio_memcg(folio);
4017         struct pglist_data *pgdat = folio_pgdat(folio);
4018         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
4019         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
4020         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4021         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
4022
4023         lockdep_assert_held(pvmw->ptl);
4024         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
4025
4026         if (spin_is_contended(pvmw->ptl))
4027                 return;
4028
4029         /* exclude special VMAs containing anon pages from COW */
4030         if (vma->vm_flags & VM_SPECIAL)
4031                 return;
4032
4033         /* avoid taking the LRU lock under the PTL when possible */
4034         walk = current->reclaim_state ? current->reclaim_state->mm_walk : NULL;
4035
4036         start = max(addr & PMD_MASK, vma->vm_start);
4037         end = min(addr | ~PMD_MASK, vma->vm_end - 1) + 1;
4038
4039         if (end - start > MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE) {
4040                 if (addr - start < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4041                         end = start + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4042                 else if (end - addr < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4043                         start = end - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4044                 else {
4045                         start = addr - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4046                         end = addr + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4047                 }
4048         }
4049
4050         /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
4051         if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
4052                 return;
4053
4054         arch_enter_lazy_mmu_mode();
4055
4056         pte -= (addr - start) / PAGE_SIZE;
4057
4058         for (i = 0, addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
4059                 unsigned long pfn;
4060                 pte_t ptent = ptep_get(pte + i);
4061
4062                 pfn = get_pte_pfn(ptent, vma, addr);
4063                 if (pfn == -1)
4064                         continue;
4065
4066                 if (!pte_young(ptent))
4067                         continue;
4068
4069                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, can_swap);
4070                 if (!folio)
4071                         continue;
4072
4073                 if (!ptep_test_and_clear_young(vma, addr, pte + i))
4074                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
4075
4076                 young++;
4077
4078                 if (pte_dirty(ptent) && !folio_test_dirty(folio) &&
4079                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
4080                       !folio_test_swapcache(folio)))
4081                         folio_mark_dirty(folio);
4082
4083                 if (walk) {
4084                         old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
4085                         if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
4086                                 update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
4087
4088                         continue;
4089                 }
4090
4091                 old_gen = folio_lru_gen(folio);
4092                 if (old_gen < 0)
4093                         folio_set_referenced(folio);
4094                 else if (old_gen != new_gen)
4095                         folio_activate(folio);
4096         }
4097
4098         arch_leave_lazy_mmu_mode();
4099         mem_cgroup_unlock_pages();
4100
4101         /* feedback from rmap walkers to page table walkers */
4102         if (mm_state && suitable_to_scan(i, young))
4103                 update_bloom_filter(mm_state, max_seq, pvmw->pmd);
4104 }
4105
4106 /******************************************************************************
4107  *                          memcg LRU
4108  ******************************************************************************/
4109
4110 /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4111 enum {
4112         MEMCG_LRU_NOP,
4113         MEMCG_LRU_HEAD,
4114         MEMCG_LRU_TAIL,
4115         MEMCG_LRU_OLD,
4116         MEMCG_LRU_YOUNG,
4117 };
4118
4119 static void lru_gen_rotate_memcg(struct lruvec *lruvec, int op)
4120 {
4121         int seg;
4122         int old, new;
4123         unsigned long flags;
4124         int bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4125         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4126
4127         spin_lock_irqsave(&pgdat->memcg_lru.lock, flags);
4128
4129         VM_WARN_ON_ONCE(hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list));
4130
4131         seg = 0;
4132         new = old = lruvec->lrugen.gen;
4133
4134         /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4135         if (op == MEMCG_LRU_HEAD)
4136                 seg = MEMCG_LRU_HEAD;
4137         else if (op == MEMCG_LRU_TAIL)
4138                 seg = MEMCG_LRU_TAIL;
4139         else if (op == MEMCG_LRU_OLD)
4140                 new = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq);
4141         else if (op == MEMCG_LRU_YOUNG)
4142                 new = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4143         else
4144                 VM_WARN_ON_ONCE(true);
4145
4146         WRITE_ONCE(lruvec->lrugen.seg, seg);
4147         WRITE_ONCE(lruvec->lrugen.gen, new);
4148
4149         hlist_nulls_del_rcu(&lruvec->lrugen.list);
4150
4151         if (op == MEMCG_LRU_HEAD || op == MEMCG_LRU_OLD)
4152                 hlist_nulls_add_head_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[new][bin]);
4153         else
4154                 hlist_nulls_add_tail_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[new][bin]);
4155
4156         pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[old]--;
4157         pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[new]++;
4158
4159         if (!pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[old] && old == get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq))
4160                 WRITE_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq, pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4161
4162         spin_unlock_irqrestore(&pgdat->memcg_lru.lock, flags);
4163 }
4164
4165 #ifdef CONFIG_MEMCG
4166
4167 void lru_gen_online_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4168 {
4169         int gen;
4170         int nid;
4171         int bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4172
4173         for_each_node(nid) {
4174                 struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
4175                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4176
4177                 spin_lock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4178
4179                 VM_WARN_ON_ONCE(!hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list));
4180
4181                 gen = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq);
4182
4183                 lruvec->lrugen.gen = gen;
4184
4185                 hlist_nulls_add_tail_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[gen][bin]);
4186                 pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen]++;
4187
4188                 spin_unlock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4189         }
4190 }
4191
4192 void lru_gen_offline_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4193 {
4194         int nid;
4195
4196         for_each_node(nid) {
4197                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4198
4199                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_OLD);
4200         }
4201 }
4202
4203 void lru_gen_release_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4204 {
4205         int gen;
4206         int nid;
4207
4208         for_each_node(nid) {
4209                 struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
4210                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4211
4212                 spin_lock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4213
4214                 if (hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list))
4215                         goto unlock;
4216
4217                 gen = lruvec->lrugen.gen;
4218
4219                 hlist_nulls_del_init_rcu(&lruvec->lrugen.list);
4220                 pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen]--;
4221
4222                 if (!pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen] && gen == get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq))
4223                         WRITE_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq, pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4224 unlock:
4225                 spin_unlock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4226         }
4227 }
4228
4229 void lru_gen_soft_reclaim(struct mem_cgroup *memcg, int nid)
4230 {
4231         struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4232
4233         /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4234         if (READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_HEAD)
4235                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_HEAD);
4236 }
4237
4238 #endif /* CONFIG_MEMCG */
4239
4240 /******************************************************************************
4241  *                          the eviction
4242  ******************************************************************************/
4243
4244 static bool sort_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, struct scan_control *sc,
4245                        int tier_idx)
4246 {
4247         bool success;
4248         int gen = folio_lru_gen(folio);
4249         int type = folio_is_file_lru(folio);
4250         int zone = folio_zonenum(folio);
4251         int delta = folio_nr_pages(folio);
4252         int refs = folio_lru_refs(folio);
4253         int tier = lru_tier_from_refs(refs);
4254         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4255
4256         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(gen >= MAX_NR_GENS, folio);
4257
4258         /* unevictable */
4259         if (!folio_evictable(folio)) {
4260                 success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4261                 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4262                 folio_set_unevictable(folio);
4263                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
4264                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGCULLED, delta);
4265                 return true;
4266         }
4267
4268         /* dirty lazyfree */
4269         if (type == LRU_GEN_FILE && folio_test_anon(folio) && folio_test_dirty(folio)) {
4270                 success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4271                 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4272                 folio_set_swapbacked(folio);
4273                 lruvec_add_folio_tail(lruvec, folio);
4274                 return true;
4275         }
4276
4277         /* promoted */
4278         if (gen != lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type])) {
4279                 list_move(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4280                 return true;
4281         }
4282
4283         /* protected */
4284         if (tier > tier_idx || refs == BIT(LRU_REFS_WIDTH)) {
4285                 int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4286
4287                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4288                 list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4289
4290                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1],
4291                            lrugen->protected[hist][type][tier - 1] + delta);
4292                 return true;
4293         }
4294
4295         /* ineligible */
4296         if (zone > sc->reclaim_idx || skip_cma(folio, sc)) {
4297                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4298                 list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4299                 return true;
4300         }
4301
4302         /* waiting for writeback */
4303         if (folio_test_locked(folio) || folio_test_writeback(folio) ||
4304             (type == LRU_GEN_FILE && folio_test_dirty(folio))) {
4305                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, true);
4306                 list_move(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4307                 return true;
4308         }
4309
4310         return false;
4311 }
4312
4313 static bool isolate_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, struct scan_control *sc)
4314 {
4315         bool success;
4316
4317         /* swap constrained */
4318         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO) &&
4319             (folio_test_dirty(folio) ||
4320              (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapcache(folio))))
4321                 return false;
4322
4323         /* raced with release_pages() */
4324         if (!folio_try_get(folio))
4325                 return false;
4326
4327         /* raced with another isolation */
4328         if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
4329                 folio_put(folio);
4330                 return false;
4331         }
4332
4333         /* see the comment on MAX_NR_TIERS */
4334         if (!folio_test_referenced(folio))
4335                 set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS, 0);
4336
4337         /* for shrink_folio_list() */
4338         folio_clear_reclaim(folio);
4339         folio_clear_referenced(folio);
4340
4341         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4342         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4343
4344         return true;
4345 }
4346
4347 static int scan_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
4348                        int type, int tier, struct list_head *list)
4349 {
4350         int i;
4351         int gen;
4352         enum vm_event_item item;
4353         int sorted = 0;
4354         int scanned = 0;
4355         int isolated = 0;
4356         int skipped = 0;
4357         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
4358         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4359         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4360
4361         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(list));
4362
4363         if (get_nr_gens(lruvec, type) == MIN_NR_GENS)
4364                 return 0;
4365
4366         gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4367
4368         for (i = MAX_NR_ZONES; i > 0; i--) {
4369                 LIST_HEAD(moved);
4370                 int skipped_zone = 0;
4371                 int zone = (sc->reclaim_idx + i) % MAX_NR_ZONES;
4372                 struct list_head *head = &lrugen->folios[gen][type][zone];
4373
4374                 while (!list_empty(head)) {
4375                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
4376                         int delta = folio_nr_pages(folio);
4377
4378                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
4379                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
4380                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
4381                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
4382
4383                         scanned += delta;
4384
4385                         if (sort_folio(lruvec, folio, sc, tier))
4386                                 sorted += delta;
4387                         else if (isolate_folio(lruvec, folio, sc)) {
4388                                 list_add(&folio->lru, list);
4389                                 isolated += delta;
4390                         } else {
4391                                 list_move(&folio->lru, &moved);
4392                                 skipped_zone += delta;
4393                         }
4394
4395                         if (!--remaining || max(isolated, skipped_zone) >= MIN_LRU_BATCH)
4396                                 break;
4397                 }
4398
4399                 if (skipped_zone) {
4400                         list_splice(&moved, head);
4401                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zone, skipped_zone);
4402                         skipped += skipped_zone;
4403                 }
4404
4405                 if (!remaining || isolated >= MIN_LRU_BATCH)
4406                         break;
4407         }
4408
4409         item = PGSCAN_KSWAPD + reclaimer_offset();
4410         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
4411                 __count_vm_events(item, isolated);
4412                 __count_vm_events(PGREFILL, sorted);
4413         }
4414         __count_memcg_events(memcg, item, isolated);
4415         __count_memcg_events(memcg, PGREFILL, sorted);
4416         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + type, isolated);
4417         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, MAX_LRU_BATCH,
4418                                 scanned, skipped, isolated,
4419                                 type ? LRU_INACTIVE_FILE : LRU_INACTIVE_ANON);
4420
4421         /*
4422          * There might not be eligible folios due to reclaim_idx. Check the
4423          * remaining to prevent livelock if it's not making progress.
4424          */
4425         return isolated || !remaining ? scanned : 0;
4426 }
4427
4428 static int get_tier_idx(struct lruvec *lruvec, int type)
4429 {
4430         int tier;
4431         struct ctrl_pos sp, pv;
4432
4433         /*
4434          * To leave a margin for fluctuations, use a larger gain factor (1:2).
4435          * This value is chosen because any other tier would have at least twice
4436          * as many refaults as the first tier.
4437          */
4438         read_ctrl_pos(lruvec, type, 0, 1, &sp);
4439         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4440                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, 2, &pv);
4441                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4442                         break;
4443         }
4444
4445         return tier - 1;
4446 }
4447
4448 static int get_type_to_scan(struct lruvec *lruvec, int swappiness, int *tier_idx)
4449 {
4450         int type, tier;
4451         struct ctrl_pos sp, pv;
4452         int gain[ANON_AND_FILE] = { swappiness, 200 - swappiness };
4453
4454         /*
4455          * Compare the first tier of anon with that of file to determine which
4456          * type to scan. Also need to compare other tiers of the selected type
4457          * with the first tier of the other type to determine the last tier (of
4458          * the selected type) to evict.
4459          */
4460         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_ANON, 0, gain[LRU_GEN_ANON], &sp);
4461         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_FILE, 0, gain[LRU_GEN_FILE], &pv);
4462         type = positive_ctrl_err(&sp, &pv);
4463
4464         read_ctrl_pos(lruvec, !type, 0, gain[!type], &sp);
4465         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4466                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, gain[type], &pv);
4467                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4468                         break;
4469         }
4470
4471         *tier_idx = tier - 1;
4472
4473         return type;
4474 }
4475
4476 static int isolate_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness,
4477                           int *type_scanned, struct list_head *list)
4478 {
4479         int i;
4480         int type;
4481         int scanned;
4482         int tier = -1;
4483         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4484
4485         /*
4486          * Try to make the obvious choice first, and if anon and file are both
4487          * available from the same generation,
4488          * 1. Interpret swappiness 1 as file first and MAX_SWAPPINESS as anon
4489          *    first.
4490          * 2. If !__GFP_IO, file first since clean pagecache is more likely to
4491          *    exist than clean swapcache.
4492          */
4493         if (!swappiness)
4494                 type = LRU_GEN_FILE;
4495         else if (min_seq[LRU_GEN_ANON] < min_seq[LRU_GEN_FILE])
4496                 type = LRU_GEN_ANON;
4497         else if (swappiness == 1)
4498                 type = LRU_GEN_FILE;
4499         else if (swappiness == 200)
4500                 type = LRU_GEN_ANON;
4501         else if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
4502                 type = LRU_GEN_FILE;
4503         else
4504                 type = get_type_to_scan(lruvec, swappiness, &tier);
4505
4506         for (i = !swappiness; i < ANON_AND_FILE; i++) {
4507                 if (tier < 0)
4508                         tier = get_tier_idx(lruvec, type);
4509
4510                 scanned = scan_folios(lruvec, sc, type, tier, list);
4511                 if (scanned)
4512                         break;
4513
4514                 type = !type;
4515                 tier = -1;
4516         }
4517
4518         *type_scanned = type;
4519
4520         return scanned;
4521 }
4522
4523 static int evict_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness)
4524 {
4525         int type;
4526         int scanned;
4527         int reclaimed;
4528         LIST_HEAD(list);
4529         LIST_HEAD(clean);
4530         struct folio *folio;
4531         struct folio *next;
4532         enum vm_event_item item;
4533         struct reclaim_stat stat;
4534         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4535         bool skip_retry = false;
4536         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4537         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4538
4539         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4540
4541         scanned = isolate_folios(lruvec, sc, swappiness, &type, &list);
4542
4543         scanned += try_to_inc_min_seq(lruvec, swappiness);
4544
4545         if (get_nr_gens(lruvec, !swappiness) == MIN_NR_GENS)
4546                 scanned = 0;
4547
4548         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4549
4550         if (list_empty(&list))
4551                 return scanned;
4552 retry:
4553         reclaimed = shrink_folio_list(&list, pgdat, sc, &stat, false);
4554         sc->nr_reclaimed += reclaimed;
4555         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
4556                         scanned, reclaimed, &stat, sc->priority,
4557                         type ? LRU_INACTIVE_FILE : LRU_INACTIVE_ANON);
4558
4559         list_for_each_entry_safe_reverse(folio, next, &list, lru) {
4560                 if (!folio_evictable(folio)) {
4561                         list_del(&folio->lru);
4562                         folio_putback_lru(folio);
4563                         continue;
4564                 }
4565
4566                 if (folio_test_reclaim(folio) &&
4567                     (folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio))) {
4568                         /* restore LRU_REFS_FLAGS cleared by isolate_folio() */
4569                         if (folio_test_workingset(folio))
4570                                 folio_set_referenced(folio);
4571                         continue;
4572                 }
4573
4574                 if (skip_retry || folio_test_active(folio) || folio_test_referenced(folio) ||
4575                     folio_mapped(folio) || folio_test_locked(folio) ||
4576                     folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio)) {
4577                         /* don't add rejected folios to the oldest generation */
4578                         set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS,
4579                                       BIT(PG_active));
4580                         continue;
4581                 }
4582
4583                 /* retry folios that may have missed folio_rotate_reclaimable() */
4584                 list_move(&folio->lru, &clean);
4585                 sc->nr_scanned -= folio_nr_pages(folio);
4586         }
4587
4588         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4589
4590         move_folios_to_lru(lruvec, &list);
4591
4592         walk = current->reclaim_state->mm_walk;
4593         if (walk && walk->batched) {
4594                 walk->lruvec = lruvec;
4595                 reset_batch_size(walk);
4596         }
4597
4598         item = PGSTEAL_KSWAPD + reclaimer_offset();
4599         if (!cgroup_reclaim(sc))
4600                 __count_vm_events(item, reclaimed);
4601         __count_memcg_events(memcg, item, reclaimed);
4602         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + type, reclaimed);
4603
4604         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4605
4606         list_splice_init(&clean, &list);
4607
4608         if (!list_empty(&list)) {
4609                 skip_retry = true;
4610                 goto retry;
4611         }
4612
4613         return scanned;
4614 }
4615
4616 static bool should_run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long max_seq,
4617                              bool can_swap, unsigned long *nr_to_scan)
4618 {
4619         int gen, type, zone;
4620         unsigned long old = 0;
4621         unsigned long young = 0;
4622         unsigned long total = 0;
4623         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4624         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4625
4626         /* whether this lruvec is completely out of cold folios */
4627         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS > max_seq) {
4628                 *nr_to_scan = 0;
4629                 return true;
4630         }
4631
4632         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4633                 unsigned long seq;
4634
4635                 for (seq = min_seq[type]; seq <= max_seq; seq++) {
4636                         unsigned long size = 0;
4637
4638                         gen = lru_gen_from_seq(seq);
4639
4640                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
4641                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
4642
4643                         total += size;
4644                         if (seq == max_seq)
4645                                 young += size;
4646                         else if (seq + MIN_NR_GENS == max_seq)
4647                                 old += size;
4648                 }
4649         }
4650
4651         *nr_to_scan = total;
4652
4653         /*
4654          * The aging tries to be lazy to reduce the overhead, while the eviction
4655          * stalls when the number of generations reaches MIN_NR_GENS. Hence, the
4656          * ideal number of generations is MIN_NR_GENS+1.
4657          */
4658         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS < max_seq)
4659                 return false;
4660
4661         /*
4662          * It's also ideal to spread pages out evenly, i.e., 1/(MIN_NR_GENS+1)
4663          * of the total number of pages for each generation. A reasonable range
4664          * for this average portion is [1/MIN_NR_GENS, 1/(MIN_NR_GENS+2)]. The
4665          * aging cares about the upper bound of hot pages, while the eviction
4666          * cares about the lower bound of cold pages.
4667          */
4668         if (young * MIN_NR_GENS > total)
4669                 return true;
4670         if (old * (MIN_NR_GENS + 2) < total)
4671                 return true;
4672
4673         return false;
4674 }
4675
4676 /*
4677  * For future optimizations:
4678  * 1. Defer try_to_inc_max_seq() to workqueues to reduce latency for memcg
4679  *    reclaim.
4680  */
4681 static long get_nr_to_scan(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, bool can_swap)
4682 {
4683         bool success;
4684         unsigned long nr_to_scan;
4685         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4686         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4687
4688         if (mem_cgroup_below_min(sc->target_mem_cgroup, memcg))
4689                 return -1;
4690
4691         success = should_run_aging(lruvec, max_seq, can_swap, &nr_to_scan);
4692
4693         /* try to scrape all its memory if this memcg was deleted */
4694         if (nr_to_scan && !mem_cgroup_online(memcg))
4695                 return nr_to_scan;
4696
4697         /* try to get away with not aging at the default priority */
4698         if (!success || sc->priority == DEF_PRIORITY)
4699                 return nr_to_scan >> sc->priority;
4700
4701         /* stop scanning this lruvec as it's low on cold folios */
4702         return try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, can_swap, false) ? -1 : 0;
4703 }
4704
4705 static bool should_abort_scan(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4706 {
4707         int i;
4708         enum zone_watermarks mark;
4709
4710         /* don't abort memcg reclaim to ensure fairness */
4711         if (!root_reclaim(sc))
4712                 return false;
4713
4714         if (sc->nr_reclaimed >= max(sc->nr_to_reclaim, compact_gap(sc->order)))
4715                 return true;
4716
4717         /* check the order to exclude compaction-induced reclaim */
4718         if (!current_is_kswapd() || sc->order)
4719                 return false;
4720
4721         mark = sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ?
4722                WMARK_PROMO : WMARK_HIGH;
4723
4724         for (i = 0; i <= sc->reclaim_idx; i++) {
4725                 struct zone *zone = lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones + i;
4726                 unsigned long size = wmark_pages(zone, mark) + MIN_LRU_BATCH;
4727
4728                 if (managed_zone(zone) && !zone_watermark_ok(zone, 0, size, sc->reclaim_idx, 0))
4729                         return false;
4730         }
4731
4732         /* kswapd should abort if all eligible zones are safe */
4733         return true;
4734 }
4735
4736 static bool try_to_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4737 {
4738         long nr_to_scan;
4739         unsigned long scanned = 0;
4740         int swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
4741
4742         while (true) {
4743                 int delta;
4744
4745                 nr_to_scan = get_nr_to_scan(lruvec, sc, swappiness);
4746                 if (nr_to_scan <= 0)
4747                         break;
4748
4749                 delta = evict_folios(lruvec, sc, swappiness);
4750                 if (!delta)
4751                         break;
4752
4753                 scanned += delta;
4754                 if (scanned >= nr_to_scan)
4755                         break;
4756
4757                 if (should_abort_scan(lruvec, sc))
4758                         break;
4759
4760                 cond_resched();
4761         }
4762
4763         /* whether this lruvec should be rotated */
4764         return nr_to_scan < 0;
4765 }
4766
4767 static int shrink_one(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4768 {
4769         bool success;
4770         unsigned long scanned = sc->nr_scanned;
4771         unsigned long reclaimed = sc->nr_reclaimed;
4772         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4773         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4774
4775         mem_cgroup_calculate_protection(NULL, memcg);
4776
4777         if (mem_cgroup_below_min(NULL, memcg))
4778                 return MEMCG_LRU_YOUNG;
4779
4780         if (mem_cgroup_below_low(NULL, memcg)) {
4781                 /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4782                 if (READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_TAIL)
4783                         return MEMCG_LRU_TAIL;
4784
4785                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
4786         }
4787
4788         success = try_to_shrink_lruvec(lruvec, sc);
4789
4790         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg, sc->priority);
4791
4792         if (!sc->proactive)
4793                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false, sc->nr_scanned - scanned,
4794                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
4795
4796         flush_reclaim_state(sc);
4797
4798         if (success && mem_cgroup_online(memcg))
4799                 return MEMCG_LRU_YOUNG;
4800
4801         if (!success && lruvec_is_sizable(lruvec, sc))
4802                 return 0;
4803
4804         /* one retry if offlined or too small */
4805         return READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_TAIL ?
4806                MEMCG_LRU_TAIL : MEMCG_LRU_YOUNG;
4807 }
4808
4809 static void shrink_many(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4810 {
4811         int op;
4812         int gen;
4813         int bin;
4814         int first_bin;
4815         struct lruvec *lruvec;
4816         struct lru_gen_folio *lrugen;
4817         struct mem_cgroup *memcg;
4818         struct hlist_nulls_node *pos;
4819
4820         gen = get_memcg_gen(READ_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq));
4821         bin = first_bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4822 restart:
4823         op = 0;
4824         memcg = NULL;
4825
4826         rcu_read_lock();
4827
4828         hlist_nulls_for_each_entry_rcu(lrugen, pos, &pgdat->memcg_lru.fifo[gen][bin], list) {
4829                 if (op) {
4830                         lru_gen_rotate_memcg(lruvec, op);
4831                         op = 0;
4832                 }
4833
4834                 mem_cgroup_put(memcg);
4835                 memcg = NULL;
4836
4837                 if (gen != READ_ONCE(lrugen->gen))
4838                         continue;
4839
4840                 lruvec = container_of(lrugen, struct lruvec, lrugen);
4841                 memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4842
4843                 if (!mem_cgroup_tryget(memcg)) {
4844                         lru_gen_release_memcg(memcg);
4845                         memcg = NULL;
4846                         continue;
4847                 }
4848
4849                 rcu_read_unlock();
4850
4851                 op = shrink_one(lruvec, sc);
4852
4853                 rcu_read_lock();
4854
4855                 if (should_abort_scan(lruvec, sc))
4856                         break;
4857         }
4858
4859         rcu_read_unlock();
4860
4861         if (op)
4862                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, op);
4863
4864         mem_cgroup_put(memcg);
4865
4866         if (!is_a_nulls(pos))
4867                 return;
4868
4869         /* restart if raced with lru_gen_rotate_memcg() */
4870         if (gen != get_nulls_value(pos))
4871                 goto restart;
4872
4873         /* try the rest of the bins of the current generation */
4874         bin = get_memcg_bin(bin + 1);
4875         if (bin != first_bin)
4876                 goto restart;
4877 }
4878
4879 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4880 {
4881         struct blk_plug plug;
4882
4883         VM_WARN_ON_ONCE(root_reclaim(sc));
4884         VM_WARN_ON_ONCE(!sc->may_writepage || !sc->may_unmap);
4885
4886         lru_add_drain();
4887
4888         blk_start_plug(&plug);
4889
4890         set_mm_walk(NULL, sc->proactive);
4891
4892         if (try_to_shrink_lruvec(lruvec, sc))
4893                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_YOUNG);
4894
4895         clear_mm_walk();
4896
4897         blk_finish_plug(&plug);
4898 }
4899
4900 static void set_initial_priority(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4901 {
4902         int priority;
4903         unsigned long reclaimable;
4904
4905         if (sc->priority != DEF_PRIORITY || sc->nr_to_reclaim < MIN_LRU_BATCH)
4906                 return;
4907         /*
4908          * Determine the initial priority based on
4909          * (total >> priority) * reclaimed_to_scanned_ratio = nr_to_reclaim,
4910          * where reclaimed_to_scanned_ratio = inactive / total.
4911          */
4912         reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
4913         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
4914                 reclaimable += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
4915
4916         /* round down reclaimable and round up sc->nr_to_reclaim */
4917         priority = fls_long(reclaimable) - 1 - fls_long(sc->nr_to_reclaim - 1);
4918
4919         sc->priority = clamp(priority, 0, DEF_PRIORITY);
4920 }
4921
4922 static void lru_gen_shrink_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4923 {
4924         struct blk_plug plug;
4925         unsigned long reclaimed = sc->nr_reclaimed;
4926
4927         VM_WARN_ON_ONCE(!root_reclaim(sc));
4928
4929         /*
4930          * Unmapped clean folios are already prioritized. Scanning for more of
4931          * them is likely futile and can cause high reclaim latency when there
4932          * is a large number of memcgs.
4933          */
4934         if (!sc->may_writepage || !sc->may_unmap)
4935                 goto done;
4936
4937         lru_add_drain();
4938
4939         blk_start_plug(&plug);
4940
4941         set_mm_walk(pgdat, sc->proactive);
4942
4943         set_initial_priority(pgdat, sc);
4944
4945         if (current_is_kswapd())
4946                 sc->nr_reclaimed = 0;
4947
4948         if (mem_cgroup_disabled())
4949                 shrink_one(&pgdat->__lruvec, sc);
4950         else
4951                 shrink_many(pgdat, sc);
4952
4953         if (current_is_kswapd())
4954                 sc->nr_reclaimed += reclaimed;
4955
4956         clear_mm_walk();
4957
4958         blk_finish_plug(&plug);
4959 done:
4960         /* kswapd should never fail */
4961         pgdat->kswapd_failures = 0;
4962 }
4963
4964 /******************************************************************************
4965  *                          state change
4966  ******************************************************************************/
4967
4968 static bool __maybe_unused state_is_valid(struct lruvec *lruvec)
4969 {
4970         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4971
4972         if (lrugen->enabled) {
4973                 enum lru_list lru;
4974
4975                 for_each_evictable_lru(lru) {
4976                         if (!list_empty(&lruvec->lists[lru]))
4977                                 return false;
4978                 }
4979         } else {
4980                 int gen, type, zone;
4981
4982                 for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
4983                         if (!list_empty(&lrugen->folios[gen][type][zone]))
4984                                 return false;
4985                 }
4986         }
4987
4988         return true;
4989 }
4990
4991 static bool fill_evictable(struct lruvec *lruvec)
4992 {
4993         enum lru_list lru;
4994         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
4995
4996         for_each_evictable_lru(lru) {
4997                 int type = is_file_lru(lru);
4998                 bool active = is_active_lru(lru);
4999                 struct list_head *head = &lruvec->lists[lru];
5000
5001                 while (!list_empty(head)) {
5002                         bool success;
5003                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
5004
5005                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
5006                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio) != active, folio);
5007                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
5008                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_lru_gen(folio) != -1, folio);
5009
5010                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
5011                         success = lru_gen_add_folio(lruvec, folio, false);
5012                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
5013
5014                         if (!--remaining)
5015                                 return false;
5016                 }
5017         }
5018
5019         return true;
5020 }
5021
5022 static bool drain_evictable(struct lruvec *lruvec)
5023 {
5024         int gen, type, zone;
5025         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
5026
5027         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
5028                 struct list_head *head = &lruvec->lrugen.folios[gen][type][zone];
5029
5030                 while (!list_empty(head)) {
5031                         bool success;
5032                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
5033
5034                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
5035                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
5036                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
5037                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
5038
5039                         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, false);
5040                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
5041                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
5042
5043                         if (!--remaining)
5044                                 return false;
5045                 }
5046         }
5047
5048         return true;
5049 }
5050
5051 static void lru_gen_change_state(bool enabled)
5052 {
5053         static DEFINE_MUTEX(state_mutex);
5054
5055         struct mem_cgroup *memcg;
5056
5057         cgroup_lock();
5058         cpus_read_lock();
5059         get_online_mems();
5060         mutex_lock(&state_mutex);
5061
5062         if (enabled == lru_gen_enabled())
5063                 goto unlock;
5064
5065         if (enabled)
5066                 static_branch_enable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5067         else
5068                 static_branch_disable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5069
5070         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5071         do {
5072                 int nid;
5073
5074                 for_each_node(nid) {
5075                         struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5076
5077                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5078
5079                         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
5080                         VM_WARN_ON_ONCE(!state_is_valid(lruvec));
5081
5082                         lruvec->lrugen.enabled = enabled;
5083
5084                         while (!(enabled ? fill_evictable(lruvec) : drain_evictable(lruvec))) {
5085                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5086                                 cond_resched();
5087                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5088                         }
5089
5090                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5091                 }
5092
5093                 cond_resched();
5094         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5095 unlock:
5096         mutex_unlock(&state_mutex);
5097         put_online_mems();
5098         cpus_read_unlock();
5099         cgroup_unlock();
5100 }
5101
5102 /******************************************************************************
5103  *                          sysfs interface
5104  ******************************************************************************/
5105
5106 static ssize_t min_ttl_ms_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5107 {
5108         return sysfs_emit(buf, "%u\n", jiffies_to_msecs(READ_ONCE(lru_gen_min_ttl)));
5109 }
5110
5111 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5112 static ssize_t min_ttl_ms_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5113                                 const char *buf, size_t len)
5114 {
5115         unsigned int msecs;
5116
5117         if (kstrtouint(buf, 0, &msecs))
5118                 return -EINVAL;
5119
5120         WRITE_ONCE(lru_gen_min_ttl, msecs_to_jiffies(msecs));
5121
5122         return len;
5123 }
5124
5125 static struct kobj_attribute lru_gen_min_ttl_attr = __ATTR_RW(min_ttl_ms);
5126
5127 static ssize_t enabled_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5128 {
5129         unsigned int caps = 0;
5130
5131         if (get_cap(LRU_GEN_CORE))
5132                 caps |= BIT(LRU_GEN_CORE);
5133
5134         if (should_walk_mmu())
5135                 caps |= BIT(LRU_GEN_MM_WALK);
5136
5137         if (should_clear_pmd_young())
5138                 caps |= BIT(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG);
5139
5140         return sysfs_emit(buf, "0x%04x\n", caps);
5141 }
5142
5143 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5144 static ssize_t enabled_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5145                              const char *buf, size_t len)
5146 {
5147         int i;
5148         unsigned int caps;
5149
5150         if (tolower(*buf) == 'n')
5151                 caps = 0;
5152         else if (tolower(*buf) == 'y')
5153                 caps = -1;
5154         else if (kstrtouint(buf, 0, &caps))
5155                 return -EINVAL;
5156
5157         for (i = 0; i < NR_LRU_GEN_CAPS; i++) {
5158                 bool enabled = caps & BIT(i);
5159
5160                 if (i == LRU_GEN_CORE)
5161                         lru_gen_change_state(enabled);
5162                 else if (enabled)
5163                         static_branch_enable(&lru_gen_caps[i]);
5164                 else
5165                         static_branch_disable(&lru_gen_caps[i]);
5166         }
5167
5168         return len;
5169 }
5170
5171 static struct kobj_attribute lru_gen_enabled_attr = __ATTR_RW(enabled);
5172
5173 static struct attribute *lru_gen_attrs[] = {
5174         &lru_gen_min_ttl_attr.attr,
5175         &lru_gen_enabled_attr.attr,
5176         NULL
5177 };
5178
5179 static const struct attribute_group lru_gen_attr_group = {
5180         .name = "lru_gen",
5181         .attrs = lru_gen_attrs,
5182 };
5183
5184 /******************************************************************************
5185  *                          debugfs interface
5186  ******************************************************************************/
5187
5188 static void *lru_gen_seq_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
5189 {
5190         struct mem_cgroup *memcg;
5191         loff_t nr_to_skip = *pos;
5192
5193         m->private = kvmalloc(PATH_MAX, GFP_KERNEL);
5194         if (!m->private)
5195                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5196
5197         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5198         do {
5199                 int nid;
5200
5201                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5202                         if (!nr_to_skip--)
5203                                 return get_lruvec(memcg, nid);
5204                 }
5205         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5206
5207         return NULL;
5208 }
5209
5210 static void lru_gen_seq_stop(struct seq_file *m, void *v)
5211 {
5212         if (!IS_ERR_OR_NULL(v))
5213                 mem_cgroup_iter_break(NULL, lruvec_memcg(v));
5214
5215         kvfree(m->private);
5216         m->private = NULL;
5217 }
5218
5219 static void *lru_gen_seq_next(struct seq_file *m, void *v, loff_t *pos)
5220 {
5221         int nid = lruvec_pgdat(v)->node_id;
5222         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(v);
5223
5224         ++*pos;
5225
5226         nid = next_memory_node(nid);
5227         if (nid == MAX_NUMNODES) {
5228                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
5229                 if (!memcg)
5230                         return NULL;
5231
5232                 nid = first_memory_node;
5233         }
5234
5235         return get_lruvec(memcg, nid);
5236 }
5237
5238 static void lru_gen_seq_show_full(struct seq_file *m, struct lruvec *lruvec,
5239                                   unsigned long max_seq, unsigned long *min_seq,
5240                                   unsigned long seq)
5241 {
5242         int i;
5243         int type, tier;
5244         int hist = lru_hist_from_seq(seq);
5245         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5246         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5247
5248         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
5249                 seq_printf(m, "            %10d", tier);
5250                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5251                         const char *s = "   ";
5252                         unsigned long n[3] = {};
5253
5254                         if (seq == max_seq) {
5255                                 s = "RT ";
5256                                 n[0] = READ_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier]);
5257                                 n[1] = READ_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier]);
5258                         } else if (seq == min_seq[type] || NR_HIST_GENS > 1) {
5259                                 s = "rep";
5260                                 n[0] = atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
5261                                 n[1] = atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
5262                                 if (tier)
5263                                         n[2] = READ_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1]);
5264                         }
5265
5266                         for (i = 0; i < 3; i++)
5267                                 seq_printf(m, " %10lu%c", n[i], s[i]);
5268                 }
5269                 seq_putc(m, '\n');
5270         }
5271
5272         if (!mm_state)
5273                 return;
5274
5275         seq_puts(m, "                      ");
5276         for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
5277                 const char *s = "      ";
5278                 unsigned long n = 0;
5279
5280                 if (seq == max_seq && NR_HIST_GENS == 1) {
5281                         s = "LOYNFA";
5282                         n = READ_ONCE(mm_state->stats[hist][i]);
5283                 } else if (seq != max_seq && NR_HIST_GENS > 1) {
5284                         s = "loynfa";
5285                         n = READ_ONCE(mm_state->stats[hist][i]);
5286                 }
5287
5288                 seq_printf(m, " %10lu%c", n, s[i]);
5289         }
5290         seq_putc(m, '\n');
5291 }
5292
5293 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5294 static int lru_gen_seq_show(struct seq_file *m, void *v)
5295 {
5296         unsigned long seq;
5297         bool full = !debugfs_real_fops(m->file)->write;
5298         struct lruvec *lruvec = v;
5299         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5300         int nid = lruvec_pgdat(lruvec)->node_id;
5301         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
5302         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5303         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5304
5305         if (nid == first_memory_node) {
5306                 const char *path = memcg ? m->private : "";
5307
5308 #ifdef CONFIG_MEMCG
5309                 if (memcg)
5310                         cgroup_path(memcg->css.cgroup, m->private, PATH_MAX);
5311 #endif
5312                 seq_printf(m, "memcg %5hu %s\n", mem_cgroup_id(memcg), path);
5313         }
5314
5315         seq_printf(m, " node %5d\n", nid);
5316
5317         if (!full)
5318                 seq = min_seq[LRU_GEN_ANON];
5319         else if (max_seq >= MAX_NR_GENS)
5320                 seq = max_seq - MAX_NR_GENS + 1;
5321         else
5322                 seq = 0;
5323
5324         for (; seq <= max_seq; seq++) {
5325                 int type, zone;
5326                 int gen = lru_gen_from_seq(seq);
5327                 unsigned long birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
5328
5329                 seq_printf(m, " %10lu %10u", seq, jiffies_to_msecs(jiffies - birth));
5330
5331                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5332                         unsigned long size = 0;
5333                         char mark = full && seq < min_seq[type] ? 'x' : ' ';
5334
5335                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
5336                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
5337
5338                         seq_printf(m, " %10lu%c", size, mark);
5339                 }
5340
5341                 seq_putc(m, '\n');
5342
5343                 if (full)
5344                         lru_gen_seq_show_full(m, lruvec, max_seq, min_seq, seq);
5345         }
5346
5347         return 0;
5348 }
5349
5350 static const struct seq_operations lru_gen_seq_ops = {
5351         .start = lru_gen_seq_start,
5352         .stop = lru_gen_seq_stop,
5353         .next = lru_gen_seq_next,
5354         .show = lru_gen_seq_show,
5355 };
5356
5357 static int run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
5358                      bool can_swap, bool force_scan)
5359 {
5360         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5361         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5362
5363         if (seq < max_seq)
5364                 return 0;
5365
5366         if (seq > max_seq)
5367                 return -EINVAL;
5368
5369         if (!force_scan && min_seq[!can_swap] + MAX_NR_GENS - 1 <= max_seq)
5370                 return -ERANGE;
5371
5372         try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, can_swap, force_scan);
5373
5374         return 0;
5375 }
5376
5377 static int run_eviction(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, struct scan_control *sc,
5378                         int swappiness, unsigned long nr_to_reclaim)
5379 {
5380         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5381
5382         if (seq + MIN_NR_GENS > max_seq)
5383                 return -EINVAL;
5384
5385         sc->nr_reclaimed = 0;
5386
5387         while (!signal_pending(current)) {
5388                 DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5389
5390                 if (seq < min_seq[!swappiness])
5391                         return 0;
5392
5393                 if (sc->nr_reclaimed >= nr_to_reclaim)
5394                         return 0;
5395
5396                 if (!evict_folios(lruvec, sc, swappiness))
5397                         return 0;
5398
5399                 cond_resched();
5400         }
5401
5402         return -EINTR;
5403 }
5404
5405 static int run_cmd(char cmd, int memcg_id, int nid, unsigned long seq,
5406                    struct scan_control *sc, int swappiness, unsigned long opt)
5407 {
5408         struct lruvec *lruvec;
5409         int err = -EINVAL;
5410         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
5411
5412         if (nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES || !node_state(nid, N_MEMORY))
5413                 return -EINVAL;
5414
5415         if (!mem_cgroup_disabled()) {
5416                 rcu_read_lock();
5417
5418                 memcg = mem_cgroup_from_id(memcg_id);
5419                 if (!mem_cgroup_tryget(memcg))
5420                         memcg = NULL;
5421
5422                 rcu_read_unlock();
5423
5424                 if (!memcg)
5425                         return -EINVAL;
5426         }
5427
5428         if (memcg_id != mem_cgroup_id(memcg))
5429                 goto done;
5430
5431         lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5432
5433         if (swappiness < 0)
5434                 swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
5435         else if (swappiness > 200)
5436                 goto done;
5437
5438         switch (cmd) {
5439         case '+':
5440                 err = run_aging(lruvec, seq, swappiness, opt);
5441                 break;
5442         case '-':
5443                 err = run_eviction(lruvec, seq, sc, swappiness, opt);
5444                 break;
5445         }
5446 done:
5447         mem_cgroup_put(memcg);
5448
5449         return err;
5450 }
5451
5452 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5453 static ssize_t lru_gen_seq_write(struct file *file, const char __user *src,
5454                                  size_t len, loff_t *pos)
5455 {
5456         void *buf;
5457         char *cur, *next;
5458         unsigned int flags;
5459         struct blk_plug plug;
5460         int err = -EINVAL;
5461         struct scan_control sc = {
5462                 .may_writepage = true,
5463                 .may_unmap = true,
5464                 .may_swap = true,
5465                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
5466                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
5467         };
5468
5469         buf = kvmalloc(len + 1, GFP_KERNEL);
5470         if (!buf)
5471                 return -ENOMEM;
5472
5473         if (copy_from_user(buf, src, len)) {
5474                 kvfree(buf);
5475                 return -EFAULT;
5476         }
5477
5478         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
5479         flags = memalloc_noreclaim_save();
5480         blk_start_plug(&plug);
5481         if (!set_mm_walk(NULL, true)) {
5482                 err = -ENOMEM;
5483                 goto done;
5484         }
5485
5486         next = buf;
5487         next[len] = '\0';
5488
5489         while ((cur = strsep(&next, ",;\n"))) {
5490                 int n;
5491                 int end;
5492                 char cmd;
5493                 unsigned int memcg_id;
5494                 unsigned int nid;
5495                 unsigned long seq;
5496                 unsigned int swappiness = -1;
5497                 unsigned long opt = -1;
5498
5499                 cur = skip_spaces(cur);
5500                 if (!*cur)
5501                         continue;
5502
5503                 n = sscanf(cur, "%c %u %u %lu %n %u %n %lu %n", &cmd, &memcg_id, &nid,
5504                            &seq, &end, &swappiness, &end, &opt, &end);
5505                 if (n < 4 || cur[end]) {
5506                         err = -EINVAL;
5507                         break;
5508                 }
5509
5510                 err = run_cmd(cmd, memcg_id, nid, seq, &sc, swappiness, opt);
5511                 if (err)
5512                         break;
5513         }
5514 done:
5515         clear_mm_walk();
5516         blk_finish_plug(&plug);
5517         memalloc_noreclaim_restore(flags);
5518         set_task_reclaim_state(current, NULL);
5519
5520         kvfree(buf);
5521
5522         return err ? : len;
5523 }
5524
5525 static int lru_gen_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
5526 {
5527         return seq_open(file, &lru_gen_seq_ops);
5528 }
5529
5530 static const struct file_operations lru_gen_rw_fops = {
5531         .open = lru_gen_seq_open,
5532         .read = seq_read,
5533         .write = lru_gen_seq_write,
5534         .llseek = seq_lseek,
5535         .release = seq_release,
5536 };
5537
5538 static const struct file_operations lru_gen_ro_fops = {
5539         .open = lru_gen_seq_open,
5540         .read = seq_read,
5541         .llseek = seq_lseek,
5542         .release = seq_release,
5543 };
5544
5545 /******************************************************************************
5546  *                          initialization
5547  ******************************************************************************/
5548
5549 void lru_gen_init_pgdat(struct pglist_data *pgdat)
5550 {
5551         int i, j;
5552
5553         spin_lock_init(&pgdat->memcg_lru.lock);
5554
5555         for (i = 0; i < MEMCG_NR_GENS; i++) {
5556                 for (j = 0; j < MEMCG_NR_BINS; j++)
5557                         INIT_HLIST_NULLS_HEAD(&pgdat->memcg_lru.fifo[i][j], i);
5558         }
5559 }
5560
5561 void lru_gen_init_lruvec(struct lruvec *lruvec)
5562 {
5563         int i;
5564         int gen, type, zone;
5565         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5566         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5567
5568         lrugen->max_seq = MIN_NR_GENS + 1;
5569         lrugen->enabled = lru_gen_enabled();
5570
5571         for (i = 0; i <= MIN_NR_GENS + 1; i++)
5572                 lrugen->timestamps[i] = jiffies;
5573
5574         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)
5575                 INIT_LIST_HEAD(&lrugen->folios[gen][type][zone]);
5576
5577         if (mm_state)
5578                 mm_state->seq = MIN_NR_GENS;
5579 }
5580
5581 #ifdef CONFIG_MEMCG
5582
5583 void lru_gen_init_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5584 {
5585         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
5586
5587         if (!mm_list)
5588                 return;
5589
5590         INIT_LIST_HEAD(&mm_list->fifo);
5591         spin_lock_init(&mm_list->lock);
5592 }
5593
5594 void lru_gen_exit_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5595 {
5596         int i;
5597         int nid;
5598         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
5599
5600         VM_WARN_ON_ONCE(mm_list && !list_empty(&mm_list->fifo));
5601
5602         for_each_node(nid) {
5603                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5604                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5605
5606                 VM_WARN_ON_ONCE(memchr_inv(lruvec->lrugen.nr_pages, 0,
5607                                            sizeof(lruvec->lrugen.nr_pages)));
5608
5609                 lruvec->lrugen.list.next = LIST_POISON1;
5610
5611                 if (!mm_state)
5612                         continue;
5613
5614                 for (i = 0; i < NR_BLOOM_FILTERS; i++) {
5615                         bitmap_free(mm_state->filters[i]);
5616                         mm_state->filters[i] = NULL;
5617                 }
5618         }
5619 }
5620
5621 #endif /* CONFIG_MEMCG */
5622
5623 static int __init init_lru_gen(void)
5624 {
5625         BUILD_BUG_ON(MIN_NR_GENS + 1 >= MAX_NR_GENS);
5626         BUILD_BUG_ON(BIT(LRU_GEN_WIDTH) <= MAX_NR_GENS);
5627
5628         if (sysfs_create_group(mm_kobj, &lru_gen_attr_group))
5629                 pr_err("lru_gen: failed to create sysfs group\n");
5630
5631         debugfs_create_file("lru_gen", 0644, NULL, NULL, &lru_gen_rw_fops);
5632         debugfs_create_file("lru_gen_full", 0444, NULL, NULL, &lru_gen_ro_fops);
5633
5634         return 0;
5635 };
5636 late_initcall(init_lru_gen);
5637
5638 #else /* !CONFIG_LRU_GEN */
5639
5640 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
5641 {
5642         BUILD_BUG();
5643 }
5644
5645 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5646 {
5647         BUILD_BUG();
5648 }
5649
5650 static void lru_gen_shrink_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
5651 {
5652         BUILD_BUG();
5653 }
5654
5655 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5656
5657 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5658 {
5659         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
5660         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
5661         unsigned long nr_to_scan;
5662         enum lru_list lru;
5663         unsigned long nr_reclaimed = 0;
5664         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
5665         bool proportional_reclaim;
5666         struct blk_plug plug;
5667
5668         if (lru_gen_enabled() && !root_reclaim(sc)) {
5669                 lru_gen_shrink_lruvec(lruvec, sc);
5670                 return;
5671         }
5672
5673         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
5674
5675         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
5676         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
5677
5678         /*
5679          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
5680          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
5681          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
5682          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
5683          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
5684          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
5685          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
5686          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
5687          * dropped to zero at the first pass.
5688          */
5689         proportional_reclaim = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
5690                                 sc->priority == DEF_PRIORITY);
5691
5692         blk_start_plug(&plug);
5693         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
5694                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
5695                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
5696                 unsigned long nr_scanned;
5697
5698                 for_each_evictable_lru(lru) {
5699                         if (nr[lru]) {
5700                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
5701                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
5702
5703                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
5704                                                             lruvec, sc);
5705                         }
5706                 }
5707
5708                 cond_resched();
5709
5710                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || proportional_reclaim)
5711                         continue;
5712
5713                 /*
5714                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
5715                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
5716                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
5717                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
5718                  * proportional to the original scan target.
5719                  */
5720                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
5721                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
5722
5723                 /*
5724                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
5725                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
5726                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
5727                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
5728                  */
5729                 if (!nr_file || !nr_anon)
5730                         break;
5731
5732                 if (nr_file > nr_anon) {
5733                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
5734                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
5735                         lru = LRU_BASE;
5736                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
5737                 } else {
5738                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
5739                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
5740                         lru = LRU_FILE;
5741                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
5742                 }
5743
5744                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
5745                 nr[lru] = 0;
5746                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
5747
5748                 /*
5749                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
5750                  * scan target and the percentage scanning already complete
5751                  */
5752                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
5753                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5754                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5755                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5756
5757                 lru += LRU_ACTIVE;
5758                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5759                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5760                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5761         }
5762         blk_finish_plug(&plug);
5763         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
5764
5765         /*
5766          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
5767          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
5768          */
5769         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
5770             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
5771                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
5772                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
5773 }
5774
5775 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
5776 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
5777 {
5778         if (gfp_compaction_allowed(sc->gfp_mask) && sc->order &&
5779                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
5780                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
5781                 return true;
5782
5783         return false;
5784 }
5785
5786 /*
5787  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
5788  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
5789  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
5790  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
5791  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
5792  */
5793 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
5794                                         unsigned long nr_reclaimed,
5795                                         struct scan_control *sc)
5796 {
5797         unsigned long pages_for_compaction;
5798         unsigned long inactive_lru_pages;
5799         int z;
5800
5801         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
5802         if (!in_reclaim_compaction(sc))
5803                 return false;
5804
5805         /*
5806          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
5807          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
5808          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
5809          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
5810          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
5811          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
5812          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
5813          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
5814          */
5815         if (!nr_reclaimed)
5816                 return false;
5817
5818         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
5819         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
5820                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
5821                 if (!managed_zone(zone))
5822                         continue;
5823
5824                 /* Allocation can already succeed, nothing to do */
5825                 if (zone_watermark_ok(zone, sc->order, min_wmark_pages(zone),
5826                                       sc->reclaim_idx, 0))
5827                         return false;
5828
5829                 if (compaction_suitable(zone, sc->order, sc->reclaim_idx))
5830                         return false;
5831         }
5832
5833         /*
5834          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
5835          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
5836          */
5837         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
5838         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
5839         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
5840                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
5841
5842         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
5843 }
5844
5845 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
5846 {
5847         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
5848         struct mem_cgroup *memcg;
5849
5850         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
5851         do {
5852                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
5853                 unsigned long reclaimed;
5854                 unsigned long scanned;
5855
5856                 /*
5857                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
5858                  * aren't eligible for reclaim - either because they
5859                  * don't have any reclaimable pages, or because their
5860                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
5861                  */
5862                 cond_resched();
5863
5864                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
5865
5866                 if (mem_cgroup_below_min(target_memcg, memcg)) {
5867                         /*
5868                          * Hard protection.
5869                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
5870                          */
5871                         continue;
5872                 } else if (mem_cgroup_below_low(target_memcg, memcg)) {
5873                         /*
5874                          * Soft protection.
5875                          * Respect the protection only as long as
5876                          * there is an unprotected supply
5877                          * of reclaimable memory from other cgroups.
5878                          */
5879                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
5880                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
5881                                 continue;
5882                         }
5883                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
5884                 }
5885
5886                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
5887                 scanned = sc->nr_scanned;
5888
5889                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
5890
5891                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
5892                             sc->priority);
5893
5894                 /* Record the group's reclaim efficiency */
5895                 if (!sc->proactive)
5896                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
5897                                    sc->nr_scanned - scanned,
5898                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
5899
5900         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
5901 }
5902
5903 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
5904 {
5905         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned, nr_node_reclaimed;
5906         struct lruvec *target_lruvec;
5907         bool reclaimable = false;
5908
5909         if (lru_gen_enabled() && root_reclaim(sc)) {
5910                 lru_gen_shrink_node(pgdat, sc);
5911                 return;
5912         }
5913
5914         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
5915
5916 again:
5917         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
5918
5919         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
5920         nr_scanned = sc->nr_scanned;
5921
5922         prepare_scan_control(pgdat, sc);
5923
5924         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
5925
5926         flush_reclaim_state(sc);
5927
5928         nr_node_reclaimed = sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed;
5929
5930         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
5931         if (!sc->proactive)
5932                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
5933                            sc->nr_scanned - nr_scanned, nr_node_reclaimed);
5934
5935         if (nr_node_reclaimed)
5936                 reclaimable = true;
5937
5938         if (current_is_kswapd()) {
5939                 /*
5940                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
5941                  * it implies that the long-lived page allocation rate
5942                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
5943                  * global limits are not being effective at throttling
5944                  * processes due to the page distribution throughout
5945                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
5946                  * device. The only option is to throttle from reclaim
5947                  * context which is not ideal as there is no guarantee
5948                  * the dirtying process is throttled in the same way
5949                  * balance_dirty_pages() manages.
5950                  *
5951                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
5952                  * count the number of pages under pages flagged for
5953                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
5954                  * in the nr_immediate check below.
5955                  */
5956                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
5957                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
5958
5959                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
5960                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
5961                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
5962
5963                 /*
5964                  * If kswapd scans pages marked for immediate
5965                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
5966                  * implies that pages are cycling through the LRU
5967                  * faster than they are written so forcibly stall
5968                  * until some pages complete writeback.
5969                  */
5970                 if (sc->nr.immediate)
5971                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
5972         }
5973
5974         /*
5975          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
5976          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
5977          *
5978          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
5979          * stalling in reclaim_throttle().
5980          */
5981         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested) {
5982                 if (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))
5983                         set_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
5984
5985                 if (current_is_kswapd())
5986                         set_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
5987         }
5988
5989         /*
5990          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
5991          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
5992          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
5993          * the LRU too quickly.
5994          */
5995         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
5996             !sc->hibernation_mode &&
5997             (test_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &target_lruvec->flags) ||
5998              test_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &target_lruvec->flags)))
5999                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED);
6000
6001         if (should_continue_reclaim(pgdat, nr_node_reclaimed, sc))
6002                 goto again;
6003
6004         /*
6005          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
6006          * many failures to reclaim anything from them and goes to
6007          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
6008          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
6009          */
6010         if (reclaimable)
6011                 pgdat->kswapd_failures = 0;
6012         else if (sc->cache_trim_mode)
6013                 sc->cache_trim_mode_failed = 1;
6014 }
6015
6016 /*
6017  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
6018  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
6019  * should reclaim first.
6020  */
6021 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
6022 {
6023         unsigned long watermark;
6024
6025         if (!gfp_compaction_allowed(sc->gfp_mask))
6026                 return false;
6027
6028         /* Allocation can already succeed, nothing to do */
6029         if (zone_watermark_ok(zone, sc->order, min_wmark_pages(zone),
6030                               sc->reclaim_idx, 0))
6031                 return true;
6032
6033         /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
6034         if (!compaction_suitable(zone, sc->order, sc->reclaim_idx))
6035                 return false;
6036
6037         /*
6038          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
6039          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
6040          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
6041          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
6042          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
6043          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
6044          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
6045          */
6046         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
6047
6048         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
6049 }
6050
6051 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
6052 {
6053         /*
6054          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
6055          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
6056          */
6057         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
6058                 wait_queue_head_t *wqh;
6059
6060                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
6061                 if (waitqueue_active(wqh))
6062                         wake_up(wqh);
6063
6064                 return;
6065         }
6066
6067         /*
6068          * Do not throttle kswapd or cgroup reclaim on NOPROGRESS as it will
6069          * throttle on VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages
6070          * under writeback and marked for immediate reclaim at the tail of the
6071          * LRU.
6072          */
6073         if (current_is_kswapd() || cgroup_reclaim(sc))
6074                 return;
6075
6076         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
6077         if (sc->priority == 1 && !sc->nr_reclaimed)
6078                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
6079 }
6080
6081 /*
6082  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
6083  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
6084  * request.
6085  *
6086  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
6087  * scan then give up on it.
6088  */
6089 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
6090 {
6091         struct zoneref *z;
6092         struct zone *zone;
6093         unsigned long nr_soft_reclaimed;
6094         unsigned long nr_soft_scanned;
6095         gfp_t orig_mask;
6096         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
6097         pg_data_t *first_pgdat = NULL;
6098
6099         /*
6100          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
6101          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
6102          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
6103          */
6104         orig_mask = sc->gfp_mask;
6105         if (buffer_heads_over_limit) {
6106                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
6107                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
6108         }
6109
6110         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6111                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
6112                 /*
6113                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
6114                  * to global LRU.
6115                  */
6116                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
6117                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
6118                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
6119                                 continue;
6120
6121                         /*
6122                          * If we already have plenty of memory free for
6123                          * compaction in this zone, don't free any more.
6124                          * Even though compaction is invoked for any
6125                          * non-zero order, only frequent costly order
6126                          * reclamation is disruptive enough to become a
6127                          * noticeable problem, like transparent huge
6128                          * page allocations.
6129                          */
6130                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
6131                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
6132                             compaction_ready(zone, sc)) {
6133                                 sc->compaction_ready = true;
6134                                 continue;
6135                         }
6136
6137                         /*
6138                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
6139                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
6140                          * node may be shrunk multiple times but in that case
6141                          * the user prefers lower zones being preserved.
6142                          */
6143                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6144                                 continue;
6145
6146                         /*
6147                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
6148                          * and returns the number of reclaimed pages and
6149                          * scanned pages. This works for global memory pressure
6150                          * and balancing, not for a memcg's limit.
6151                          */
6152                         nr_soft_scanned = 0;
6153                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
6154                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
6155                                                 &nr_soft_scanned);
6156                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
6157                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
6158                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
6159                 }
6160
6161                 if (!first_pgdat)
6162                         first_pgdat = zone->zone_pgdat;
6163
6164                 /* See comment about same check for global reclaim above */
6165                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6166                         continue;
6167                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6168                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
6169         }
6170
6171         if (first_pgdat)
6172                 consider_reclaim_throttle(first_pgdat, sc);
6173
6174         /*
6175          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
6176          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
6177          */
6178         sc->gfp_mask = orig_mask;
6179 }
6180
6181 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
6182 {
6183         struct lruvec *target_lruvec;
6184         unsigned long refaults;
6185
6186         if (lru_gen_enabled())
6187                 return;
6188
6189         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
6190         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
6191         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] = refaults;
6192         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
6193         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] = refaults;
6194 }
6195
6196 /*
6197  * This is the main entry point to direct page reclaim.
6198  *
6199  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
6200  * are "out of memory" and something needs to be killed.
6201  *
6202  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
6203  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
6204  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
6205  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
6206  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
6207  * work, and the allocation attempt will fail.
6208  *
6209  * returns:     0, if no pages reclaimed
6210  *              else, the number of pages reclaimed
6211  */
6212 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
6213                                           struct scan_control *sc)
6214 {
6215         int initial_priority = sc->priority;
6216         pg_data_t *last_pgdat;
6217         struct zoneref *z;
6218         struct zone *zone;
6219 retry:
6220         delayacct_freepages_start();
6221
6222         if (!cgroup_reclaim(sc))
6223                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
6224
6225         do {
6226                 if (!sc->proactive)
6227                         vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
6228                                         sc->priority);
6229                 sc->nr_scanned = 0;
6230                 shrink_zones(zonelist, sc);
6231
6232                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
6233                         break;
6234
6235                 if (sc->compaction_ready)
6236                         break;
6237
6238                 /*
6239                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
6240                  * writepage even in laptop mode.
6241                  */
6242                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
6243                         sc->may_writepage = 1;
6244         } while (--sc->priority >= 0);
6245
6246         last_pgdat = NULL;
6247         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
6248                                         sc->nodemask) {
6249                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6250                         continue;
6251                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6252
6253                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
6254
6255                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
6256                         struct lruvec *lruvec;
6257
6258                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
6259                                                    zone->zone_pgdat);
6260                         clear_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &lruvec->flags);
6261                 }
6262         }
6263
6264         delayacct_freepages_end();
6265
6266         if (sc->nr_reclaimed)
6267                 return sc->nr_reclaimed;
6268
6269         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
6270         if (sc->compaction_ready)
6271                 return 1;
6272
6273         /*
6274          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
6275          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
6276          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
6277          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
6278          * instead of doing costly eligibility calculations of the
6279          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
6280          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
6281          */
6282         if (sc->skipped_deactivate) {
6283                 sc->priority = initial_priority;
6284                 sc->force_deactivate = 1;
6285                 sc->skipped_deactivate = 0;
6286                 goto retry;
6287         }
6288
6289         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
6290         if (sc->memcg_low_skipped) {
6291                 sc->priority = initial_priority;
6292                 sc->force_deactivate = 0;
6293                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
6294                 sc->memcg_low_skipped = 0;
6295                 goto retry;
6296         }
6297
6298         return 0;
6299 }
6300
6301 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
6302 {
6303         struct zone *zone;
6304         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
6305         unsigned long free_pages = 0;
6306         int i;
6307         bool wmark_ok;
6308
6309         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6310                 return true;
6311
6312         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
6313                 zone = &pgdat->node_zones[i];
6314                 if (!managed_zone(zone))
6315                         continue;
6316
6317                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
6318                         continue;
6319
6320                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
6321                 free_pages += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
6322         }
6323
6324         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
6325         if (!pfmemalloc_reserve)
6326                 return true;
6327
6328         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
6329
6330         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
6331         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
6332                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
6333                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
6334
6335                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
6336         }
6337
6338         return wmark_ok;
6339 }
6340
6341 /*
6342  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
6343  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
6344  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
6345  * when the low watermark is reached.
6346  *
6347  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
6348  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
6349  */
6350 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
6351                                         nodemask_t *nodemask)
6352 {
6353         struct zoneref *z;
6354         struct zone *zone;
6355         pg_data_t *pgdat = NULL;
6356
6357         /*
6358          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
6359          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
6360          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
6361          * committing a transaction where throttling it could forcing other
6362          * processes to block on log_wait_commit().
6363          */
6364         if (current->flags & PF_KTHREAD)
6365                 goto out;
6366
6367         /*
6368          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
6369          * It should return quickly so it can exit and free its memory
6370          */
6371         if (fatal_signal_pending(current))
6372                 goto out;
6373
6374         /*
6375          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
6376          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
6377          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
6378          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
6379          *
6380          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
6381          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
6382          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
6383          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
6384          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
6385          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
6386          * should make reasonable progress.
6387          */
6388         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6389                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
6390                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
6391                         continue;
6392
6393                 /* Throttle based on the first usable node */
6394                 pgdat = zone->zone_pgdat;
6395                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
6396                         goto out;
6397                 break;
6398         }
6399
6400         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
6401         if (!pgdat)
6402                 goto out;
6403
6404         /* Account for the throttling */
6405         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
6406
6407         /*
6408          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
6409          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
6410          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
6411          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
6412          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
6413          * second before continuing.
6414          */
6415         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
6416                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
6417                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
6418         else
6419                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
6420                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
6421                         allow_direct_reclaim(pgdat));
6422
6423         if (fatal_signal_pending(current))
6424                 return true;
6425
6426 out:
6427         return false;
6428 }
6429
6430 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
6431                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
6432 {
6433         unsigned long nr_reclaimed;
6434         struct scan_control sc = {
6435                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6436                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
6437                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
6438                 .order = order,
6439                 .nodemask = nodemask,
6440                 .priority = DEF_PRIORITY,
6441                 .may_writepage = !laptop_mode,
6442                 .may_unmap = 1,
6443                 .may_swap = 1,
6444         };
6445
6446         /*
6447          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
6448          * Confirm they are large enough for max values.
6449          */
6450         BUILD_BUG_ON(MAX_PAGE_ORDER >= S8_MAX);
6451         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
6452         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
6453
6454         /*
6455          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
6456          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
6457          * point.
6458          */
6459         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
6460                 return 1;
6461
6462         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6463         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
6464
6465         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6466
6467         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
6468         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6469
6470         return nr_reclaimed;
6471 }
6472
6473 #ifdef CONFIG_MEMCG
6474
6475 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
6476 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
6477                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
6478                                                 pg_data_t *pgdat,
6479                                                 unsigned long *nr_scanned)
6480 {
6481         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6482         struct scan_control sc = {
6483                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6484                 .target_mem_cgroup = memcg,
6485                 .may_writepage = !laptop_mode,
6486                 .may_unmap = 1,
6487                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6488                 .may_swap = !noswap,
6489         };
6490
6491         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
6492
6493         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
6494                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
6495
6496         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
6497                                                       sc.gfp_mask);
6498
6499         /*
6500          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
6501          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
6502          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
6503          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
6504          * the priority and make it zero.
6505          */
6506         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
6507
6508         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
6509
6510         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
6511
6512         return sc.nr_reclaimed;
6513 }
6514
6515 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
6516                                            unsigned long nr_pages,
6517                                            gfp_t gfp_mask,
6518                                            unsigned int reclaim_options)
6519 {
6520         unsigned long nr_reclaimed;
6521         unsigned int noreclaim_flag;
6522         struct scan_control sc = {
6523                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
6524                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
6525                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
6526                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6527                 .target_mem_cgroup = memcg,
6528                 .priority = DEF_PRIORITY,
6529                 .may_writepage = !laptop_mode,
6530                 .may_unmap = 1,
6531                 .may_swap = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_MAY_SWAP),
6532                 .proactive = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_PROACTIVE),
6533         };
6534         /*
6535          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
6536          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
6537          * the reclaim does not bail out early.
6538          */
6539         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
6540
6541         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6542         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
6543         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
6544
6545         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6546
6547         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
6548         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
6549         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6550
6551         return nr_reclaimed;
6552 }
6553 #endif
6554
6555 static void kswapd_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
6556 {
6557         struct mem_cgroup *memcg;
6558         struct lruvec *lruvec;
6559
6560         if (lru_gen_enabled()) {
6561                 lru_gen_age_node(pgdat, sc);
6562                 return;
6563         }
6564
6565         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
6566                 return;
6567
6568         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6569         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
6570                 return;
6571
6572         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
6573         do {
6574                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6575                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
6576                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
6577                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
6578         } while (memcg);
6579 }
6580
6581 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6582 {
6583         int i;
6584         struct zone *zone;
6585
6586         /*
6587          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
6588          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
6589          * should not be checked at the same time as reclaim would
6590          * start prematurely when there is no boosting and a lower
6591          * zone is balanced.
6592          */
6593         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
6594                 zone = pgdat->node_zones + i;
6595                 if (!managed_zone(zone))
6596                         continue;
6597
6598                 if (zone->watermark_boost)
6599                         return true;
6600         }
6601
6602         return false;
6603 }
6604
6605 /*
6606  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
6607  * and highest_zoneidx
6608  */
6609 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
6610 {
6611         int i;
6612         unsigned long mark = -1;
6613         struct zone *zone;
6614
6615         /*
6616          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
6617          * meet watermarks.
6618          */
6619         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6620                 zone = pgdat->node_zones + i;
6621
6622                 if (!managed_zone(zone))
6623                         continue;
6624
6625                 if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING)
6626                         mark = wmark_pages(zone, WMARK_PROMO);
6627                 else
6628                         mark = high_wmark_pages(zone);
6629                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
6630                         return true;
6631         }
6632
6633         /*
6634          * If a node has no managed zone within highest_zoneidx, it does not
6635          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
6636          * allocation tries to wake a remote kswapd.
6637          */
6638         if (mark == -1)
6639                 return true;
6640
6641         return false;
6642 }
6643
6644 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
6645 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
6646 {
6647         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6648
6649         clear_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &lruvec->flags);
6650         clear_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &lruvec->flags);
6651         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
6652         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
6653 }
6654
6655 /*
6656  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
6657  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
6658  *
6659  * Returns true if kswapd is ready to sleep
6660  */
6661 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
6662                                 int highest_zoneidx)
6663 {
6664         /*
6665          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
6666          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
6667          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
6668          * throttled. There is also a potential race if processes get
6669          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
6670          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
6671          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
6672          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
6673          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
6674          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
6675          * that here we are under prepare_to_wait().
6676          */
6677         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
6678                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6679
6680         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
6681         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6682                 return true;
6683
6684         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
6685                 clear_pgdat_congested(pgdat);
6686                 return true;
6687         }
6688
6689         return false;
6690 }
6691
6692 /*
6693  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
6694  * zone that is currently unbalanced.
6695  *
6696  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
6697  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
6698  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
6699  */
6700 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
6701                                struct scan_control *sc)
6702 {
6703         struct zone *zone;
6704         int z;
6705
6706         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
6707         sc->nr_to_reclaim = 0;
6708         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
6709                 zone = pgdat->node_zones + z;
6710                 if (!managed_zone(zone))
6711                         continue;
6712
6713                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
6714         }
6715
6716         /*
6717          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
6718          * now pressure is applied based on node LRU order.
6719          */
6720         shrink_node(pgdat, sc);
6721
6722         /*
6723          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
6724          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
6725          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
6726          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
6727          * can direct reclaim/compact.
6728          */
6729         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
6730                 sc->order = 0;
6731
6732         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
6733 }
6734
6735 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
6736 static inline void
6737 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
6738 {
6739         int i;
6740         struct zone *zone;
6741
6742         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6743                 zone = pgdat->node_zones + i;
6744
6745                 if (!managed_zone(zone))
6746                         continue;
6747
6748                 if (active)
6749                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6750                 else
6751                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6752         }
6753 }
6754
6755 static inline void
6756 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6757 {
6758         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
6759 }
6760
6761 static inline void
6762 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6763 {
6764         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
6765 }
6766
6767 /*
6768  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
6769  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
6770  * balanced.
6771  *
6772  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
6773  *
6774  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
6775  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
6776  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
6777  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
6778  * balanced.
6779  */
6780 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
6781 {
6782         int i;
6783         unsigned long nr_soft_reclaimed;
6784         unsigned long nr_soft_scanned;
6785         unsigned long pflags;
6786         unsigned long nr_boost_reclaim;
6787         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
6788         bool boosted;
6789         struct zone *zone;
6790         struct scan_control sc = {
6791                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
6792                 .order = order,
6793                 .may_unmap = 1,
6794         };
6795
6796         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6797         psi_memstall_enter(&pflags);
6798         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
6799
6800         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
6801
6802         /*
6803          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
6804          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
6805          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
6806          */
6807         nr_boost_reclaim = 0;
6808         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6809                 zone = pgdat->node_zones + i;
6810                 if (!managed_zone(zone))
6811                         continue;
6812
6813                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
6814                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
6815         }
6816         boosted = nr_boost_reclaim;
6817
6818 restart:
6819         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
6820         sc.priority = DEF_PRIORITY;
6821         do {
6822                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
6823                 bool raise_priority = true;
6824                 bool balanced;
6825                 bool ret;
6826                 bool was_frozen;
6827
6828                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
6829
6830                 /*
6831                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
6832                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
6833                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
6834                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
6835                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
6836                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
6837                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
6838                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
6839                  */
6840                 if (buffer_heads_over_limit) {
6841                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
6842                                 zone = pgdat->node_zones + i;
6843                                 if (!managed_zone(zone))
6844                                         continue;
6845
6846                                 sc.reclaim_idx = i;
6847                                 break;
6848                         }
6849                 }
6850
6851                 /*
6852                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
6853                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
6854                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
6855                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
6856                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
6857                  */
6858                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
6859                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
6860                         nr_boost_reclaim = 0;
6861                         goto restart;
6862                 }
6863
6864                 /*
6865                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
6866                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
6867                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
6868                  */
6869                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
6870                         goto out;
6871
6872                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
6873                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
6874                         raise_priority = false;
6875
6876                 /*
6877                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
6878                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
6879                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
6880                  * reclaim will be aborted.
6881                  */
6882                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
6883                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
6884
6885                 /*
6886                  * Do some background aging, to give pages a chance to be
6887                  * referenced before reclaiming. All pages are rotated
6888                  * regardless of classzone as this is about consistent aging.
6889                  */
6890                 kswapd_age_node(pgdat, &sc);
6891
6892                 /*
6893                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
6894                  * even in laptop mode.
6895                  */
6896                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
6897                         sc.may_writepage = 1;
6898
6899                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
6900                 sc.nr_scanned = 0;
6901                 nr_soft_scanned = 0;
6902                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
6903                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
6904                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
6905
6906                 /*
6907                  * There should be no need to raise the scanning priority if
6908                  * enough pages are already being scanned that that high
6909                  * watermark would be met at 100% efficiency.
6910                  */
6911                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
6912                         raise_priority = false;
6913
6914                 /*
6915                  * If the low watermark is met there is no need for processes
6916                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
6917                  * able to safely make forward progress. Wake them
6918                  */
6919                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
6920                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
6921                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6922
6923                 /* Check if kswapd should be suspending */
6924                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
6925                 ret = kthread_freezable_should_stop(&was_frozen);
6926                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
6927                 if (was_frozen || ret)
6928                         break;
6929
6930                 /*
6931                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
6932                  * progress in reclaiming pages
6933                  */
6934                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
6935                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
6936
6937                 /*
6938                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
6939                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
6940                  * extreme circumstances.
6941                  */
6942                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
6943                         break;
6944
6945                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
6946                         sc.priority--;
6947         } while (sc.priority >= 1);
6948
6949         /*
6950          * Restart only if it went through the priority loop all the way,
6951          * but cache_trim_mode didn't work.
6952          */
6953         if (!sc.nr_reclaimed && sc.priority < 1 &&
6954             !sc.no_cache_trim_mode && sc.cache_trim_mode_failed) {
6955                 sc.no_cache_trim_mode = 1;
6956                 goto restart;
6957         }
6958
6959         if (!sc.nr_reclaimed)
6960                 pgdat->kswapd_failures++;
6961
6962 out:
6963         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
6964
6965         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
6966         if (boosted) {
6967                 unsigned long flags;
6968
6969                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6970                         if (!zone_boosts[i])
6971                                 continue;
6972
6973                         /* Increments are under the zone lock */
6974                         zone = pgdat->node_zones + i;
6975                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6976                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
6977                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6978                 }
6979
6980                 /*
6981                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
6982                  * pageblocks.
6983                  */
6984                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
6985         }
6986
6987         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
6988         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
6989         psi_memstall_leave(&pflags);
6990         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6991
6992         /*
6993          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
6994          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
6995          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
6996          * remain at the higher level.
6997          */
6998         return sc.order;
6999 }
7000
7001 /*
7002  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
7003  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
7004  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
7005  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
7006  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
7007  */
7008 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
7009                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
7010 {
7011         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7012
7013         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
7014 }
7015
7016 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
7017                                 unsigned int highest_zoneidx)
7018 {
7019         long remaining = 0;
7020         DEFINE_WAIT(wait);
7021
7022         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
7023                 return;
7024
7025         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7026
7027         /*
7028          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
7029          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
7030          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
7031          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
7032          * succeed.
7033          */
7034         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7035                 /*
7036                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
7037                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
7038                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
7039                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
7040                  */
7041                 reset_isolation_suitable(pgdat);
7042
7043                 /*
7044                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
7045                  * allocation of the requested order possible.
7046                  */
7047                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
7048
7049                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
7050
7051                 /*
7052                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
7053                  * order. The values will either be from a wakeup request or
7054                  * the previous request that slept prematurely.
7055                  */
7056                 if (remaining) {
7057                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
7058                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7059                                                         highest_zoneidx));
7060
7061                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
7062                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
7063                 }
7064
7065                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7066                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7067         }
7068
7069         /*
7070          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
7071          * go fully to sleep until explicitly woken up.
7072          */
7073         if (!remaining &&
7074             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7075                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
7076
7077                 /*
7078                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
7079                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
7080                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
7081                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
7082                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
7083                  * them before going back to sleep.
7084                  */
7085                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
7086
7087                 if (!kthread_should_stop())
7088                         schedule();
7089
7090                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
7091         } else {
7092                 if (remaining)
7093                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
7094                 else
7095                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
7096         }
7097         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7098 }
7099
7100 /*
7101  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
7102  * from the init process.
7103  *
7104  * This basically trickles out pages so that we have _some_
7105  * free memory available even if there is no other activity
7106  * that frees anything up. This is needed for things like routing
7107  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
7108  * asynchronous contexts that cannot page things out.
7109  *
7110  * If there are applications that are active memory-allocators
7111  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
7112  */
7113 static int kswapd(void *p)
7114 {
7115         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
7116         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
7117         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
7118         struct task_struct *tsk = current;
7119         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
7120
7121         if (!cpumask_empty(cpumask))
7122                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
7123
7124         /*
7125          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
7126          * and that if we need more memory we should get access to it
7127          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
7128          * never get caught in the normal page freeing logic.
7129          *
7130          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
7131          * you need a small amount of memory in order to be able to
7132          * page out something else, and this flag essentially protects
7133          * us from recursively trying to free more memory as we're
7134          * trying to free the first piece of memory in the first place).
7135          */
7136         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD;
7137         set_freezable();
7138
7139         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7140         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7141         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
7142         for ( ; ; ) {
7143                 bool was_frozen;
7144
7145                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7146                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7147                                                         highest_zoneidx);
7148
7149 kswapd_try_sleep:
7150                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
7151                                         highest_zoneidx);
7152
7153                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
7154                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7155                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7156                                                         highest_zoneidx);
7157                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7158                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7159
7160                 if (kthread_freezable_should_stop(&was_frozen))
7161                         break;
7162
7163                 /*
7164                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
7165                  * after returning from the refrigerator
7166                  */
7167                 if (was_frozen)
7168                         continue;
7169
7170                 /*
7171                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
7172                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
7173                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
7174                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
7175                  * but kcompactd is woken to compact for the original
7176                  * request (alloc_order).
7177                  */
7178                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
7179                                                 alloc_order);
7180                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
7181                                                 highest_zoneidx);
7182                 if (reclaim_order < alloc_order)
7183                         goto kswapd_try_sleep;
7184         }
7185
7186         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD);
7187
7188         return 0;
7189 }
7190
7191 /*
7192  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
7193  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
7194  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
7195  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
7196  * needed.
7197  */
7198 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
7199                    enum zone_type highest_zoneidx)
7200 {
7201         pg_data_t *pgdat;
7202         enum zone_type curr_idx;
7203
7204         if (!managed_zone(zone))
7205                 return;
7206
7207         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
7208                 return;
7209
7210         pgdat = zone->zone_pgdat;
7211         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7212
7213         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
7214                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
7215
7216         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
7217                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
7218
7219         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
7220                 return;
7221
7222         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
7223         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
7224             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
7225              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
7226                 /*
7227                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
7228                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
7229                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
7230                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
7231                  * ratelimit its work.
7232                  */
7233                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
7234                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
7235                 return;
7236         }
7237
7238         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
7239                                       gfp_flags);
7240         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
7241 }
7242
7243 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
7244 /*
7245  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
7246  * freed pages.
7247  *
7248  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
7249  * LRU order by reclaiming preferentially
7250  * inactive > active > active referenced > active mapped
7251  */
7252 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
7253 {
7254         struct scan_control sc = {
7255                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
7256                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
7257                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
7258                 .priority = DEF_PRIORITY,
7259                 .may_writepage = 1,
7260                 .may_unmap = 1,
7261                 .may_swap = 1,
7262                 .hibernation_mode = 1,
7263         };
7264         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
7265         unsigned long nr_reclaimed;
7266         unsigned int noreclaim_flag;
7267
7268         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7269         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7270         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
7271
7272         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
7273
7274         set_task_reclaim_state(current, NULL);
7275         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7276         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7277
7278         return nr_reclaimed;
7279 }
7280 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
7281
7282 /*
7283  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
7284  */
7285 void __meminit kswapd_run(int nid)
7286 {
7287         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7288
7289         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7290         if (!pgdat->kswapd) {
7291                 pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
7292                 if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
7293                         /* failure at boot is fatal */
7294                         pr_err("Failed to start kswapd on node %d,ret=%ld\n",
7295                                    nid, PTR_ERR(pgdat->kswapd));
7296                         BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
7297                         pgdat->kswapd = NULL;
7298                 }
7299         }
7300         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7301 }
7302
7303 /*
7304  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
7305  * be holding mem_hotplug_begin/done().
7306  */
7307 void __meminit kswapd_stop(int nid)
7308 {
7309         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7310         struct task_struct *kswapd;
7311
7312         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7313         kswapd = pgdat->kswapd;
7314         if (kswapd) {
7315                 kthread_stop(kswapd);
7316                 pgdat->kswapd = NULL;
7317         }
7318         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7319 }
7320
7321 static int __init kswapd_init(void)
7322 {
7323         int nid;
7324
7325         swap_setup();
7326         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
7327                 kswapd_run(nid);
7328         return 0;
7329 }
7330
7331 module_init(kswapd_init)
7332
7333 #ifdef CONFIG_NUMA
7334 /*
7335  * Node reclaim mode
7336  *
7337  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
7338  * the watermarks.
7339  */
7340 int node_reclaim_mode __read_mostly;
7341
7342 /*
7343  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
7344  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
7345  * a zone.
7346  */
7347 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
7348
7349 /*
7350  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
7351  * occur.
7352  */
7353 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
7354
7355 /*
7356  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
7357  * slab reclaim needs to occur.
7358  */
7359 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
7360
7361 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
7362 {
7363         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
7364         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
7365                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
7366
7367         /*
7368          * It's possible for there to be more file mapped pages than
7369          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
7370          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
7371          */
7372         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
7373 }
7374
7375 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
7376 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
7377 {
7378         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
7379         unsigned long delta = 0;
7380
7381         /*
7382          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
7383          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
7384          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
7385          * a better estimate
7386          */
7387         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
7388                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
7389         else
7390                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
7391
7392         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
7393         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
7394                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
7395
7396         /* Watch for any possible underflows due to delta */
7397         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
7398                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
7399
7400         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
7401 }
7402
7403 /*
7404  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
7405  */
7406 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7407 {
7408         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
7409         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
7410         struct task_struct *p = current;
7411         unsigned int noreclaim_flag;
7412         struct scan_control sc = {
7413                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
7414                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7415                 .order = order,
7416                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
7417                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
7418                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
7419                 .may_swap = 1,
7420                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
7421         };
7422         unsigned long pflags;
7423
7424         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
7425                                            sc.gfp_mask);
7426
7427         cond_resched();
7428         psi_memstall_enter(&pflags);
7429         delayacct_freepages_start();
7430         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7431         /*
7432          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
7433          */
7434         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7435         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
7436
7437         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages ||
7438             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) > pgdat->min_slab_pages) {
7439                 /*
7440                  * Free memory by calling shrink node with increasing
7441                  * priorities until we have enough memory freed.
7442                  */
7443                 do {
7444                         shrink_node(pgdat, &sc);
7445                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
7446         }
7447
7448         set_task_reclaim_state(p, NULL);
7449         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7450         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7451         psi_memstall_leave(&pflags);
7452         delayacct_freepages_end();
7453
7454         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
7455
7456         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
7457 }
7458
7459 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7460 {
7461         int ret;
7462
7463         /*
7464          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
7465          * slab pages if we are over the defined limits.
7466          *
7467          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
7468          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
7469          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
7470          * if less than a specified percentage of the node is used by
7471          * unmapped file backed pages.
7472          */
7473         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
7474             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
7475             pgdat->min_slab_pages)
7476                 return NODE_RECLAIM_FULL;
7477
7478         /*
7479          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
7480          */
7481         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
7482                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7483
7484         /*
7485          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
7486          * have associated processors. This will favor the local processor
7487          * over remote processors and spread off node memory allocations
7488          * as wide as possible.
7489          */
7490         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
7491                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7492
7493         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
7494                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7495
7496         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
7497         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
7498
7499         if (!ret)
7500                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
7501
7502         return ret;
7503 }
7504 #endif
7505
7506 /**
7507  * check_move_unevictable_folios - Move evictable folios to appropriate zone
7508  * lru list
7509  * @fbatch: Batch of lru folios to check.
7510  *
7511  * Checks folios for evictability, if an evictable folio is in the unevictable
7512  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
7513  * should be only used for lru folios.
7514  */
7515 void check_move_unevictable_folios(struct folio_batch *fbatch)
7516 {
7517         struct lruvec *lruvec = NULL;
7518         int pgscanned = 0;
7519         int pgrescued = 0;
7520         int i;
7521
7522         for (i = 0; i < fbatch->nr; i++) {
7523                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
7524                 int nr_pages = folio_nr_pages(folio);
7525
7526                 pgscanned += nr_pages;
7527
7528                 /* block memcg migration while the folio moves between lrus */
7529                 if (!folio_test_clear_lru(folio))
7530                         continue;
7531
7532                 lruvec = folio_lruvec_relock_irq(folio, lruvec);
7533                 if (folio_evictable(folio) && folio_test_unevictable(folio)) {
7534                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
7535                         folio_clear_unevictable(folio);
7536                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
7537                         pgrescued += nr_pages;
7538                 }
7539                 folio_set_lru(folio);
7540         }
7541
7542         if (lruvec) {
7543                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
7544                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7545                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
7546         } else if (pgscanned) {
7547                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7548         }
7549 }
7550 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_folios);