Merge tag 'perf-core-for-mingo-5.3-20190715' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux...
[linux-2.6-block.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
83         unsigned int may_writepage:1;
84
85         /* Can mapped pages be reclaimed? */
86         unsigned int may_unmap:1;
87
88         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
89         unsigned int may_swap:1;
90
91         /* e.g. boosted watermark reclaim leaves slabs alone */
92         unsigned int may_shrinkslab:1;
93
94         /*
95          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
96          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
97          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
98          */
99         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
100         unsigned int memcg_low_skipped:1;
101
102         unsigned int hibernation_mode:1;
103
104         /* One of the zones is ready for compaction */
105         unsigned int compaction_ready:1;
106
107         /* Allocation order */
108         s8 order;
109
110         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
111         s8 priority;
112
113         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
114         s8 reclaim_idx;
115
116         /* This context's GFP mask */
117         gfp_t gfp_mask;
118
119         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
120         unsigned long nr_scanned;
121
122         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
123         unsigned long nr_reclaimed;
124
125         struct {
126                 unsigned int dirty;
127                 unsigned int unqueued_dirty;
128                 unsigned int congested;
129                 unsigned int writeback;
130                 unsigned int immediate;
131                 unsigned int file_taken;
132                 unsigned int taken;
133         } nr;
134 };
135
136 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
137 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
138         do {                                                            \
139                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
140                         struct page *prev;                              \
141                                                                         \
142                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
143                         prefetch(&prev->_field);                        \
144                 }                                                       \
145         } while (0)
146 #else
147 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
148 #endif
149
150 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
151 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
152         do {                                                            \
153                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
154                         struct page *prev;                              \
155                                                                         \
156                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
157                         prefetchw(&prev->_field);                       \
158                 }                                                       \
159         } while (0)
160 #else
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
162 #endif
163
164 /*
165  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
166  */
167 int vm_swappiness = 60;
168 /*
169  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
170  * zones.
171  */
172 unsigned long vm_total_pages;
173
174 static LIST_HEAD(shrinker_list);
175 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
176
177 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
178
179 /*
180  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
181  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
182  * for the shrinker, since we don't want to impose
183  * restrictions on their internal registration order.
184  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
185  * bit is set in the shrinkers map.
186  *
187  * This value is used by the function to detect registering
188  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
189  */
190 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
191
192 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
193 static int shrinker_nr_max;
194
195 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
196 {
197         int id, ret = -ENOMEM;
198
199         down_write(&shrinker_rwsem);
200         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
201         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
202         if (id < 0)
203                 goto unlock;
204
205         if (id >= shrinker_nr_max) {
206                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
207                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
208                         goto unlock;
209                 }
210
211                 shrinker_nr_max = id + 1;
212         }
213         shrinker->id = id;
214         ret = 0;
215 unlock:
216         up_write(&shrinker_rwsem);
217         return ret;
218 }
219
220 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
221 {
222         int id = shrinker->id;
223
224         BUG_ON(id < 0);
225
226         down_write(&shrinker_rwsem);
227         idr_remove(&shrinker_idr, id);
228         up_write(&shrinker_rwsem);
229 }
230 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
231 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
232 {
233         return 0;
234 }
235
236 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
237 {
238 }
239 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
240
241 #ifdef CONFIG_MEMCG
242 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
243 {
244         return !sc->target_mem_cgroup;
245 }
246
247 /**
248  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
249  * @sc: scan_control in question
250  *
251  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
252  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
253  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
254  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
255  * allocation and configurability.
256  *
257  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
258  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
259  */
260 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
261 {
262         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
263
264         if (!memcg)
265                 return true;
266 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
267         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
268                 return true;
269 #endif
270         return false;
271 }
272
273 static void set_memcg_congestion(pg_data_t *pgdat,
274                                 struct mem_cgroup *memcg,
275                                 bool congested)
276 {
277         struct mem_cgroup_per_node *mn;
278
279         if (!memcg)
280                 return;
281
282         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
283         WRITE_ONCE(mn->congested, congested);
284 }
285
286 static bool memcg_congested(pg_data_t *pgdat,
287                         struct mem_cgroup *memcg)
288 {
289         struct mem_cgroup_per_node *mn;
290
291         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
292         return READ_ONCE(mn->congested);
293
294 }
295 #else
296 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
297 {
298         return true;
299 }
300
301 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
302 {
303         return true;
304 }
305
306 static inline void set_memcg_congestion(struct pglist_data *pgdat,
307                                 struct mem_cgroup *memcg, bool congested)
308 {
309 }
310
311 static inline bool memcg_congested(struct pglist_data *pgdat,
312                         struct mem_cgroup *memcg)
313 {
314         return false;
315
316 }
317 #endif
318
319 /*
320  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
321  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
322  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
323  */
324 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
325 {
326         unsigned long nr;
327
328         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
329                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
330         if (get_nr_swap_pages() > 0)
331                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
332                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
333
334         return nr;
335 }
336
337 /**
338  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
339  * @lruvec: lru vector
340  * @lru: lru to use
341  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
342  */
343 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
344 {
345         unsigned long lru_size;
346         int zid;
347
348         if (!mem_cgroup_disabled())
349                 lru_size = lruvec_page_state_local(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
350         else
351                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
352
353         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
354                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
355                 unsigned long size;
356
357                 if (!managed_zone(zone))
358                         continue;
359
360                 if (!mem_cgroup_disabled())
361                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
362                 else
363                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
364                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
365                 lru_size -= min(size, lru_size);
366         }
367
368         return lru_size;
369
370 }
371
372 /*
373  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
374  */
375 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
376 {
377         unsigned int size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
378
379         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
380                 size *= nr_node_ids;
381
382         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
383         if (!shrinker->nr_deferred)
384                 return -ENOMEM;
385
386         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
387                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
388                         goto free_deferred;
389         }
390
391         return 0;
392
393 free_deferred:
394         kfree(shrinker->nr_deferred);
395         shrinker->nr_deferred = NULL;
396         return -ENOMEM;
397 }
398
399 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
400 {
401         if (!shrinker->nr_deferred)
402                 return;
403
404         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
405                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
406
407         kfree(shrinker->nr_deferred);
408         shrinker->nr_deferred = NULL;
409 }
410
411 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
412 {
413         down_write(&shrinker_rwsem);
414         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
415 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
416         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
417                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
418 #endif
419         up_write(&shrinker_rwsem);
420 }
421
422 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
423 {
424         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
425
426         if (err)
427                 return err;
428         register_shrinker_prepared(shrinker);
429         return 0;
430 }
431 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
432
433 /*
434  * Remove one
435  */
436 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
437 {
438         if (!shrinker->nr_deferred)
439                 return;
440         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
441                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
442         down_write(&shrinker_rwsem);
443         list_del(&shrinker->list);
444         up_write(&shrinker_rwsem);
445         kfree(shrinker->nr_deferred);
446         shrinker->nr_deferred = NULL;
447 }
448 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
449
450 #define SHRINK_BATCH 128
451
452 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
453                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
454 {
455         unsigned long freed = 0;
456         unsigned long long delta;
457         long total_scan;
458         long freeable;
459         long nr;
460         long new_nr;
461         int nid = shrinkctl->nid;
462         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
463                                           : SHRINK_BATCH;
464         long scanned = 0, next_deferred;
465
466         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
467                 nid = 0;
468
469         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
470         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
471                 return freeable;
472
473         /*
474          * copy the current shrinker scan count into a local variable
475          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
476          * don't also do this scanning work.
477          */
478         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
479
480         total_scan = nr;
481         if (shrinker->seeks) {
482                 delta = freeable >> priority;
483                 delta *= 4;
484                 do_div(delta, shrinker->seeks);
485         } else {
486                 /*
487                  * These objects don't require any IO to create. Trim
488                  * them aggressively under memory pressure to keep
489                  * them from causing refetches in the IO caches.
490                  */
491                 delta = freeable / 2;
492         }
493
494         total_scan += delta;
495         if (total_scan < 0) {
496                 pr_err("shrink_slab: %pS negative objects to delete nr=%ld\n",
497                        shrinker->scan_objects, total_scan);
498                 total_scan = freeable;
499                 next_deferred = nr;
500         } else
501                 next_deferred = total_scan;
502
503         /*
504          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
505          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
506          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
507          * nr being built up so when a shrink that can do some work
508          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
509          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
510          * memory.
511          *
512          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
513          * a large delta change is calculated directly.
514          */
515         if (delta < freeable / 4)
516                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
517
518         /*
519          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
520          * never try to free more than twice the estimate number of
521          * freeable entries.
522          */
523         if (total_scan > freeable * 2)
524                 total_scan = freeable * 2;
525
526         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
527                                    freeable, delta, total_scan, priority);
528
529         /*
530          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
531          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
532          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
533          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
534          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
535          * objects spread over several slabs with usage less than the
536          * batch_size.
537          *
538          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
539          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
540          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
541          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
542          * possible.
543          */
544         while (total_scan >= batch_size ||
545                total_scan >= freeable) {
546                 unsigned long ret;
547                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
548
549                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
550                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
551                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
552                 if (ret == SHRINK_STOP)
553                         break;
554                 freed += ret;
555
556                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
557                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
558                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
559
560                 cond_resched();
561         }
562
563         if (next_deferred >= scanned)
564                 next_deferred -= scanned;
565         else
566                 next_deferred = 0;
567         /*
568          * move the unused scan count back into the shrinker in a
569          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
570          * scan, there is no need to do an update.
571          */
572         if (next_deferred > 0)
573                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
574                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
575         else
576                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
577
578         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
579         return freed;
580 }
581
582 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
583 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
584                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
585 {
586         struct memcg_shrinker_map *map;
587         unsigned long ret, freed = 0;
588         int i;
589
590         if (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg))
591                 return 0;
592
593         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
594                 return 0;
595
596         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
597                                         true);
598         if (unlikely(!map))
599                 goto unlock;
600
601         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
602                 struct shrink_control sc = {
603                         .gfp_mask = gfp_mask,
604                         .nid = nid,
605                         .memcg = memcg,
606                 };
607                 struct shrinker *shrinker;
608
609                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
610                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
611                         if (!shrinker)
612                                 clear_bit(i, map->map);
613                         continue;
614                 }
615
616                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
617                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
618                         clear_bit(i, map->map);
619                         /*
620                          * After the shrinker reported that it had no objects to
621                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
622                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
623                          * added. To make sure, we have the bit set in this
624                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
625                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
626                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
627                          * memcg_set_shrinker_bit():
628                          *
629                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
630                          *   list_add_tail()    clear_bit()
631                          *   <MB>               <MB>
632                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
633                          */
634                         smp_mb__after_atomic();
635                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
636                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
637                                 ret = 0;
638                         else
639                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
640                 }
641                 freed += ret;
642
643                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
644                         freed = freed ? : 1;
645                         break;
646                 }
647         }
648 unlock:
649         up_read(&shrinker_rwsem);
650         return freed;
651 }
652 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
653 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
654                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
655 {
656         return 0;
657 }
658 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
659
660 /**
661  * shrink_slab - shrink slab caches
662  * @gfp_mask: allocation context
663  * @nid: node whose slab caches to target
664  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
665  * @priority: the reclaim priority
666  *
667  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
668  *
669  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
670  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
671  *
672  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
673  * are called only if it is the root cgroup.
674  *
675  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
676  * in order to get the scan target.
677  *
678  * Returns the number of reclaimed slab objects.
679  */
680 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
681                                  struct mem_cgroup *memcg,
682                                  int priority)
683 {
684         unsigned long ret, freed = 0;
685         struct shrinker *shrinker;
686
687         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
688                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
689
690         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
691                 goto out;
692
693         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
694                 struct shrink_control sc = {
695                         .gfp_mask = gfp_mask,
696                         .nid = nid,
697                         .memcg = memcg,
698                 };
699
700                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
701                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
702                         ret = 0;
703                 freed += ret;
704                 /*
705                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
706                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
707                  * by parallel ongoing shrinking.
708                  */
709                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
710                         freed = freed ? : 1;
711                         break;
712                 }
713         }
714
715         up_read(&shrinker_rwsem);
716 out:
717         cond_resched();
718         return freed;
719 }
720
721 void drop_slab_node(int nid)
722 {
723         unsigned long freed;
724
725         do {
726                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
727
728                 freed = 0;
729                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
730                 do {
731                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
732                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
733         } while (freed > 10);
734 }
735
736 void drop_slab(void)
737 {
738         int nid;
739
740         for_each_online_node(nid)
741                 drop_slab_node(nid);
742 }
743
744 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
745 {
746         /*
747          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
748          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
749          * heads at page->private.
750          */
751         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
752                 HPAGE_PMD_NR : 1;
753         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
754 }
755
756 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
757 {
758         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
759                 return 1;
760         if (!inode_write_congested(inode))
761                 return 1;
762         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
763                 return 1;
764         return 0;
765 }
766
767 /*
768  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
769  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
770  * fsync(), msync() or close().
771  *
772  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
773  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
774  * that page is locked, the mapping is pinned.
775  *
776  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
777  * __GFP_FS.
778  */
779 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
780                                 struct page *page, int error)
781 {
782         lock_page(page);
783         if (page_mapping(page) == mapping)
784                 mapping_set_error(mapping, error);
785         unlock_page(page);
786 }
787
788 /* possible outcome of pageout() */
789 typedef enum {
790         /* failed to write page out, page is locked */
791         PAGE_KEEP,
792         /* move page to the active list, page is locked */
793         PAGE_ACTIVATE,
794         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
795         PAGE_SUCCESS,
796         /* page is clean and locked */
797         PAGE_CLEAN,
798 } pageout_t;
799
800 /*
801  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
802  * Calls ->writepage().
803  */
804 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
805                          struct scan_control *sc)
806 {
807         /*
808          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
809          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
810          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
811          * stalls if we need to run get_block().  We could test
812          * PagePrivate for that.
813          *
814          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
815          * this page's queue, we can perform writeback even if that
816          * will block.
817          *
818          * If the page is swapcache, write it back even if that would
819          * block, for some throttling. This happens by accident, because
820          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
821          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
822          */
823         if (!is_page_cache_freeable(page))
824                 return PAGE_KEEP;
825         if (!mapping) {
826                 /*
827                  * Some data journaling orphaned pages can have
828                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
829                  */
830                 if (page_has_private(page)) {
831                         if (try_to_free_buffers(page)) {
832                                 ClearPageDirty(page);
833                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
834                                 return PAGE_CLEAN;
835                         }
836                 }
837                 return PAGE_KEEP;
838         }
839         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
840                 return PAGE_ACTIVATE;
841         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
842                 return PAGE_KEEP;
843
844         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
845                 int res;
846                 struct writeback_control wbc = {
847                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
848                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
849                         .range_start = 0,
850                         .range_end = LLONG_MAX,
851                         .for_reclaim = 1,
852                 };
853
854                 SetPageReclaim(page);
855                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
856                 if (res < 0)
857                         handle_write_error(mapping, page, res);
858                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
859                         ClearPageReclaim(page);
860                         return PAGE_ACTIVATE;
861                 }
862
863                 if (!PageWriteback(page)) {
864                         /* synchronous write or broken a_ops? */
865                         ClearPageReclaim(page);
866                 }
867                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
868                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
869                 return PAGE_SUCCESS;
870         }
871
872         return PAGE_CLEAN;
873 }
874
875 /*
876  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
877  * gets returned with a refcount of 0.
878  */
879 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
880                             bool reclaimed)
881 {
882         unsigned long flags;
883         int refcount;
884
885         BUG_ON(!PageLocked(page));
886         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
887
888         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
889         /*
890          * The non racy check for a busy page.
891          *
892          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
893          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
894          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
895          * here, then the following race may occur:
896          *
897          * get_user_pages(&page);
898          * [user mapping goes away]
899          * write_to(page);
900          *                              !PageDirty(page)    [good]
901          * SetPageDirty(page);
902          * put_page(page);
903          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
904          *
905          * [oops, our write_to data is lost]
906          *
907          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
908          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
909          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
910          *
911          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
912          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
913          */
914         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
915                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
916         else
917                 refcount = 2;
918         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
919                 goto cannot_free;
920         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
921         if (unlikely(PageDirty(page))) {
922                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
923                 goto cannot_free;
924         }
925
926         if (PageSwapCache(page)) {
927                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
928                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
929                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
930                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
931                 put_swap_page(page, swap);
932         } else {
933                 void (*freepage)(struct page *);
934                 void *shadow = NULL;
935
936                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
937                 /*
938                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
939                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
940                  *
941                  * But don't store shadows in an address space that is
942                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
943                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
944                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
945                  * back.
946                  *
947                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
948                  * only page cache pages found in these are zero pages
949                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
950                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
951                  * same address_space.
952                  */
953                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
954                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
955                         shadow = workingset_eviction(page);
956                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
957                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
958
959                 if (freepage != NULL)
960                         freepage(page);
961         }
962
963         return 1;
964
965 cannot_free:
966         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
967         return 0;
968 }
969
970 /*
971  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
972  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
973  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
974  * this page.
975  */
976 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
977 {
978         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
979                 /*
980                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
981                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
982                  * atomic operation.
983                  */
984                 page_ref_unfreeze(page, 1);
985                 return 1;
986         }
987         return 0;
988 }
989
990 /**
991  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
992  * @page: page to be put back to appropriate lru list
993  *
994  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
995  * Page may still be unevictable for other reasons.
996  *
997  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
998  */
999 void putback_lru_page(struct page *page)
1000 {
1001         lru_cache_add(page);
1002         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1003 }
1004
1005 enum page_references {
1006         PAGEREF_RECLAIM,
1007         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1008         PAGEREF_KEEP,
1009         PAGEREF_ACTIVATE,
1010 };
1011
1012 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1013                                                   struct scan_control *sc)
1014 {
1015         int referenced_ptes, referenced_page;
1016         unsigned long vm_flags;
1017
1018         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1019                                           &vm_flags);
1020         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1021
1022         /*
1023          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1024          * move the page to the unevictable list.
1025          */
1026         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1027                 return PAGEREF_RECLAIM;
1028
1029         if (referenced_ptes) {
1030                 if (PageSwapBacked(page))
1031                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1032                 /*
1033                  * All mapped pages start out with page table
1034                  * references from the instantiating fault, so we need
1035                  * to look twice if a mapped file page is used more
1036                  * than once.
1037                  *
1038                  * Mark it and spare it for another trip around the
1039                  * inactive list.  Another page table reference will
1040                  * lead to its activation.
1041                  *
1042                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1043                  * so that recently deactivated but used pages are
1044                  * quickly recovered.
1045                  */
1046                 SetPageReferenced(page);
1047
1048                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1049                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1050
1051                 /*
1052                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1053                  */
1054                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1055                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1056
1057                 return PAGEREF_KEEP;
1058         }
1059
1060         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1061         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1062                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1063
1064         return PAGEREF_RECLAIM;
1065 }
1066
1067 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1068 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1069                                        bool *dirty, bool *writeback)
1070 {
1071         struct address_space *mapping;
1072
1073         /*
1074          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1075          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1076          */
1077         if (!page_is_file_cache(page) ||
1078             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1079                 *dirty = false;
1080                 *writeback = false;
1081                 return;
1082         }
1083
1084         /* By default assume that the page flags are accurate */
1085         *dirty = PageDirty(page);
1086         *writeback = PageWriteback(page);
1087
1088         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1089         if (!page_has_private(page))
1090                 return;
1091
1092         mapping = page_mapping(page);
1093         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1094                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1095 }
1096
1097 /*
1098  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1099  */
1100 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1101                                       struct pglist_data *pgdat,
1102                                       struct scan_control *sc,
1103                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1104                                       struct reclaim_stat *stat,
1105                                       bool force_reclaim)
1106 {
1107         LIST_HEAD(ret_pages);
1108         LIST_HEAD(free_pages);
1109         unsigned nr_reclaimed = 0;
1110         unsigned pgactivate = 0;
1111
1112         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1113         cond_resched();
1114
1115         while (!list_empty(page_list)) {
1116                 struct address_space *mapping;
1117                 struct page *page;
1118                 int may_enter_fs;
1119                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1120                 bool dirty, writeback;
1121                 unsigned int nr_pages;
1122
1123                 cond_resched();
1124
1125                 page = lru_to_page(page_list);
1126                 list_del(&page->lru);
1127
1128                 if (!trylock_page(page))
1129                         goto keep;
1130
1131                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1132
1133                 nr_pages = 1 << compound_order(page);
1134
1135                 /* Account the number of base pages even though THP */
1136                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1137
1138                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1139                         goto activate_locked;
1140
1141                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1142                         goto keep_locked;
1143
1144                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1145                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1146
1147                 /*
1148                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1149                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1150                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1151                  * is all dirty unqueued pages.
1152                  */
1153                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1154                 if (dirty || writeback)
1155                         stat->nr_dirty++;
1156
1157                 if (dirty && !writeback)
1158                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1159
1160                 /*
1161                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1162                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1163                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1164                  * end of the LRU a second time.
1165                  */
1166                 mapping = page_mapping(page);
1167                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1168                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1169                     (writeback && PageReclaim(page)))
1170                         stat->nr_congested++;
1171
1172                 /*
1173                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1174                  * are three cases to consider.
1175                  *
1176                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1177                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1178                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1179                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1180                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1181                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1182                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1183                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1184                  *    caller can stall after page list has been processed.
1185                  *
1186                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1187                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1188                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1189                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1190                  *    reclaim and continue scanning.
1191                  *
1192                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1193                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1194                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1195                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1196                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1197                  *    would probably show more reasons.
1198                  *
1199                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1200                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1201                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1202                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1203                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1204                  *
1205                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1206                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1207                  * inactive list and refilling from the active list. The
1208                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1209                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1210                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1211                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1212                  * takes to write them to disk.
1213                  */
1214                 if (PageWriteback(page)) {
1215                         /* Case 1 above */
1216                         if (current_is_kswapd() &&
1217                             PageReclaim(page) &&
1218                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1219                                 stat->nr_immediate++;
1220                                 goto activate_locked;
1221
1222                         /* Case 2 above */
1223                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1224                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1225                                 /*
1226                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1227                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1228                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1229                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1230                                  * enough to care.  What we do want is for this
1231                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1232                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1233                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1234                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1235                                  */
1236                                 SetPageReclaim(page);
1237                                 stat->nr_writeback++;
1238                                 goto activate_locked;
1239
1240                         /* Case 3 above */
1241                         } else {
1242                                 unlock_page(page);
1243                                 wait_on_page_writeback(page);
1244                                 /* then go back and try same page again */
1245                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1246                                 continue;
1247                         }
1248                 }
1249
1250                 if (!force_reclaim)
1251                         references = page_check_references(page, sc);
1252
1253                 switch (references) {
1254                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1255                         goto activate_locked;
1256                 case PAGEREF_KEEP:
1257                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1258                         goto keep_locked;
1259                 case PAGEREF_RECLAIM:
1260                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1261                         ; /* try to reclaim the page below */
1262                 }
1263
1264                 /*
1265                  * Anonymous process memory has backing store?
1266                  * Try to allocate it some swap space here.
1267                  * Lazyfree page could be freed directly
1268                  */
1269                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1270                         if (!PageSwapCache(page)) {
1271                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1272                                         goto keep_locked;
1273                                 if (PageTransHuge(page)) {
1274                                         /* cannot split THP, skip it */
1275                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1276                                                 goto activate_locked;
1277                                         /*
1278                                          * Split pages without a PMD map right
1279                                          * away. Chances are some or all of the
1280                                          * tail pages can be freed without IO.
1281                                          */
1282                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1283                                             split_huge_page_to_list(page,
1284                                                                     page_list))
1285                                                 goto activate_locked;
1286                                 }
1287                                 if (!add_to_swap(page)) {
1288                                         if (!PageTransHuge(page))
1289                                                 goto activate_locked_split;
1290                                         /* Fallback to swap normal pages */
1291                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1292                                                                     page_list))
1293                                                 goto activate_locked;
1294 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1295                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1296 #endif
1297                                         if (!add_to_swap(page))
1298                                                 goto activate_locked_split;
1299                                 }
1300
1301                                 may_enter_fs = 1;
1302
1303                                 /* Adding to swap updated mapping */
1304                                 mapping = page_mapping(page);
1305                         }
1306                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1307                         /* Split file THP */
1308                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1309                                 goto keep_locked;
1310                 }
1311
1312                 /*
1313                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1314                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1315                  *
1316                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1317                  * reach here.
1318                  */
1319                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1320                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1321                         nr_pages = 1;
1322                 }
1323
1324                 /*
1325                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1326                  * processes. Try to unmap it here.
1327                  */
1328                 if (page_mapped(page)) {
1329                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1330
1331                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1332                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1333                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1334                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1335                                 goto activate_locked;
1336                         }
1337                 }
1338
1339                 if (PageDirty(page)) {
1340                         /*
1341                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1342                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1343                          * injecting inefficient single-page IO into
1344                          * flusher writeback as much as possible: only
1345                          * write pages when we've encountered many
1346                          * dirty pages, and when we've already scanned
1347                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1348                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1349                          */
1350                         if (page_is_file_cache(page) &&
1351                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1352                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1353                                 /*
1354                                  * Immediately reclaim when written back.
1355                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1356                                  * except we already have the page isolated
1357                                  * and know it's dirty
1358                                  */
1359                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1360                                 SetPageReclaim(page);
1361
1362                                 goto activate_locked;
1363                         }
1364
1365                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1366                                 goto keep_locked;
1367                         if (!may_enter_fs)
1368                                 goto keep_locked;
1369                         if (!sc->may_writepage)
1370                                 goto keep_locked;
1371
1372                         /*
1373                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1374                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1375                          * starts and then write it out here.
1376                          */
1377                         try_to_unmap_flush_dirty();
1378                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1379                         case PAGE_KEEP:
1380                                 goto keep_locked;
1381                         case PAGE_ACTIVATE:
1382                                 goto activate_locked;
1383                         case PAGE_SUCCESS:
1384                                 if (PageWriteback(page))
1385                                         goto keep;
1386                                 if (PageDirty(page))
1387                                         goto keep;
1388
1389                                 /*
1390                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1391                                  * ahead and try to reclaim the page.
1392                                  */
1393                                 if (!trylock_page(page))
1394                                         goto keep;
1395                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1396                                         goto keep_locked;
1397                                 mapping = page_mapping(page);
1398                         case PAGE_CLEAN:
1399                                 ; /* try to free the page below */
1400                         }
1401                 }
1402
1403                 /*
1404                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1405                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1406                  * the page as well.
1407                  *
1408                  * We do this even if the page is PageDirty().
1409                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1410                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1411                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1412                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1413                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1414                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1415                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1416                  *
1417                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1418                  * the pages which were not successfully invalidated in
1419                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1420                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1421                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1422                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1423                  */
1424                 if (page_has_private(page)) {
1425                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1426                                 goto activate_locked;
1427                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1428                                 unlock_page(page);
1429                                 if (put_page_testzero(page))
1430                                         goto free_it;
1431                                 else {
1432                                         /*
1433                                          * rare race with speculative reference.
1434                                          * the speculative reference will free
1435                                          * this page shortly, so we may
1436                                          * increment nr_reclaimed here (and
1437                                          * leave it off the LRU).
1438                                          */
1439                                         nr_reclaimed++;
1440                                         continue;
1441                                 }
1442                         }
1443                 }
1444
1445                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1446                         /* follow __remove_mapping for reference */
1447                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1448                                 goto keep_locked;
1449                         if (PageDirty(page)) {
1450                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1451                                 goto keep_locked;
1452                         }
1453
1454                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1455                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1456                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1457                         goto keep_locked;
1458
1459                 unlock_page(page);
1460 free_it:
1461                 /*
1462                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1463                  * all base pages.
1464                  */
1465                 nr_reclaimed += nr_pages;
1466
1467                 /*
1468                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1469                  * appear not as the counts should be low
1470                  */
1471                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1472                         mem_cgroup_uncharge(page);
1473                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1474                 } else
1475                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1476                 continue;
1477
1478 activate_locked_split:
1479                 /*
1480                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1481                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1482                  */
1483                 if (nr_pages > 1) {
1484                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1485                         nr_pages = 1;
1486                 }
1487 activate_locked:
1488                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1489                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1490                                                 PageMlocked(page)))
1491                         try_to_free_swap(page);
1492                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1493                 if (!PageMlocked(page)) {
1494                         int type = page_is_file_cache(page);
1495                         SetPageActive(page);
1496                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1497                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1498                 }
1499 keep_locked:
1500                 unlock_page(page);
1501 keep:
1502                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1503                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1504         }
1505
1506         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1507
1508         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1509         try_to_unmap_flush();
1510         free_unref_page_list(&free_pages);
1511
1512         list_splice(&ret_pages, page_list);
1513         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1514
1515         return nr_reclaimed;
1516 }
1517
1518 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1519                                             struct list_head *page_list)
1520 {
1521         struct scan_control sc = {
1522                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1523                 .priority = DEF_PRIORITY,
1524                 .may_unmap = 1,
1525         };
1526         struct reclaim_stat dummy_stat;
1527         unsigned long ret;
1528         struct page *page, *next;
1529         LIST_HEAD(clean_pages);
1530
1531         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1532                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1533                     !__PageMovable(page) && !PageUnevictable(page)) {
1534                         ClearPageActive(page);
1535                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1536                 }
1537         }
1538
1539         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1540                         TTU_IGNORE_ACCESS, &dummy_stat, true);
1541         list_splice(&clean_pages, page_list);
1542         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1543         return ret;
1544 }
1545
1546 /*
1547  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1548  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1549  * freed elsewhere are also ignored.
1550  *
1551  * page:        page to consider
1552  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1553  *
1554  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1555  */
1556 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1557 {
1558         int ret = -EINVAL;
1559
1560         /* Only take pages on the LRU. */
1561         if (!PageLRU(page))
1562                 return ret;
1563
1564         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1565         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1566                 return ret;
1567
1568         ret = -EBUSY;
1569
1570         /*
1571          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1572          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1573          * blocking - clean pages for the most part.
1574          *
1575          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1576          * that it is possible to migrate without blocking
1577          */
1578         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1579                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1580                 if (PageWriteback(page))
1581                         return ret;
1582
1583                 if (PageDirty(page)) {
1584                         struct address_space *mapping;
1585                         bool migrate_dirty;
1586
1587                         /*
1588                          * Only pages without mappings or that have a
1589                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1590                          * without blocking. However, we can be racing with
1591                          * truncation so it's necessary to lock the page
1592                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1593                          * the page lock until after the page is removed
1594                          * from the page cache.
1595                          */
1596                         if (!trylock_page(page))
1597                                 return ret;
1598
1599                         mapping = page_mapping(page);
1600                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1601                         unlock_page(page);
1602                         if (!migrate_dirty)
1603                                 return ret;
1604                 }
1605         }
1606
1607         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1608                 return ret;
1609
1610         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1611                 /*
1612                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1613                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1614                  * page release code relies on it.
1615                  */
1616                 ClearPageLRU(page);
1617                 ret = 0;
1618         }
1619
1620         return ret;
1621 }
1622
1623
1624 /*
1625  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1626  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1627  */
1628 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1629                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1630 {
1631         int zid;
1632
1633         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1634                 if (!nr_zone_taken[zid])
1635                         continue;
1636
1637                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1638 #ifdef CONFIG_MEMCG
1639                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1640 #endif
1641         }
1642
1643 }
1644
1645 /**
1646  * pgdat->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1647  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1648  * and working on them outside the LRU lock.
1649  *
1650  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1651  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1652  *
1653  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1654  *
1655  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1656  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1657  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1658  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1659  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1660  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1661  * @lru:        LRU list id for isolating
1662  *
1663  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1664  */
1665 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1666                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1667                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1668                 enum lru_list lru)
1669 {
1670         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1671         unsigned long nr_taken = 0;
1672         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1673         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1674         unsigned long skipped = 0;
1675         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1676         LIST_HEAD(pages_skipped);
1677         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1678
1679         total_scan = 0;
1680         scan = 0;
1681         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1682                 struct page *page;
1683
1684                 page = lru_to_page(src);
1685                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1686
1687                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1688
1689                 nr_pages = 1 << compound_order(page);
1690                 total_scan += nr_pages;
1691
1692                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1693                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1694                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1695                         continue;
1696                 }
1697
1698                 /*
1699                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1700                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1701                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1702                  * pages, triggering a premature OOM.
1703                  *
1704                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1705                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1706                  * only when the page is being freed somewhere else.
1707                  */
1708                 scan += nr_pages;
1709                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1710                 case 0:
1711                         nr_taken += nr_pages;
1712                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1713                         list_move(&page->lru, dst);
1714                         break;
1715
1716                 case -EBUSY:
1717                         /* else it is being freed elsewhere */
1718                         list_move(&page->lru, src);
1719                         continue;
1720
1721                 default:
1722                         BUG();
1723                 }
1724         }
1725
1726         /*
1727          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1728          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1729          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1730          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1731          * system at risk of premature OOM.
1732          */
1733         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1734                 int zid;
1735
1736                 list_splice(&pages_skipped, src);
1737                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1738                         if (!nr_skipped[zid])
1739                                 continue;
1740
1741                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1742                         skipped += nr_skipped[zid];
1743                 }
1744         }
1745         *nr_scanned = total_scan;
1746         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1747                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1748         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1749         return nr_taken;
1750 }
1751
1752 /**
1753  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1754  * @page: page to isolate from its LRU list
1755  *
1756  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1757  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1758  *
1759  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1760  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1761  *
1762  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1763  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1764  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1765  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1766  *
1767  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1768  * found will be decremented.
1769  *
1770  * Restrictions:
1771  *
1772  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1773  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1774  *     without a stable reference).
1775  * (2) the lru_lock must not be held.
1776  * (3) interrupts must be enabled.
1777  */
1778 int isolate_lru_page(struct page *page)
1779 {
1780         int ret = -EBUSY;
1781
1782         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1783         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1784
1785         if (PageLRU(page)) {
1786                 pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
1787                 struct lruvec *lruvec;
1788
1789                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1790                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1791                 if (PageLRU(page)) {
1792                         int lru = page_lru(page);
1793                         get_page(page);
1794                         ClearPageLRU(page);
1795                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1796                         ret = 0;
1797                 }
1798                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1799         }
1800         return ret;
1801 }
1802
1803 /*
1804  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1805  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1806  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1807  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1808  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1809  */
1810 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1811                 struct scan_control *sc)
1812 {
1813         unsigned long inactive, isolated;
1814
1815         if (current_is_kswapd())
1816                 return 0;
1817
1818         if (!sane_reclaim(sc))
1819                 return 0;
1820
1821         if (file) {
1822                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1823                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1824         } else {
1825                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1826                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1827         }
1828
1829         /*
1830          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1831          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1832          * deadlock.
1833          */
1834         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1835                 inactive >>= 3;
1836
1837         return isolated > inactive;
1838 }
1839
1840 /*
1841  * This moves pages from @list to corresponding LRU list.
1842  *
1843  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1844  * processes, from rmap.
1845  *
1846  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1847  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1848  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1849  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1850  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1851  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1852  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1853  *
1854  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1855  * But we had to alter page->flags anyway.
1856  *
1857  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1858  */
1859
1860 static unsigned noinline_for_stack move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1861                                                      struct list_head *list)
1862 {
1863         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1864         int nr_pages, nr_moved = 0;
1865         LIST_HEAD(pages_to_free);
1866         struct page *page;
1867         enum lru_list lru;
1868
1869         while (!list_empty(list)) {
1870                 page = lru_to_page(list);
1871                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1872                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1873                         list_del(&page->lru);
1874                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1875                         putback_lru_page(page);
1876                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1877                         continue;
1878                 }
1879                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1880
1881                 SetPageLRU(page);
1882                 lru = page_lru(page);
1883
1884                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1885                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1886                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1887
1888                 if (put_page_testzero(page)) {
1889                         __ClearPageLRU(page);
1890                         __ClearPageActive(page);
1891                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1892
1893                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1894                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1895                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1896                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1897                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1898                         } else
1899                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1900                 } else {
1901                         nr_moved += nr_pages;
1902                 }
1903         }
1904
1905         /*
1906          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1907          */
1908         list_splice(&pages_to_free, list);
1909
1910         return nr_moved;
1911 }
1912
1913 /*
1914  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1915  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1916  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1917  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1918  */
1919 static int current_may_throttle(void)
1920 {
1921         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1922                 current->backing_dev_info == NULL ||
1923                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1924 }
1925
1926 /*
1927  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1928  * of reclaimed pages
1929  */
1930 static noinline_for_stack unsigned long
1931 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1932                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1933 {
1934         LIST_HEAD(page_list);
1935         unsigned long nr_scanned;
1936         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1937         unsigned long nr_taken;
1938         struct reclaim_stat stat;
1939         int file = is_file_lru(lru);
1940         enum vm_event_item item;
1941         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1942         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1943         bool stalled = false;
1944
1945         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1946                 if (stalled)
1947                         return 0;
1948
1949                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1950                 msleep(100);
1951                 stalled = true;
1952
1953                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1954                 if (fatal_signal_pending(current))
1955                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1956         }
1957
1958         lru_add_drain();
1959
1960         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1961
1962         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1963                                      &nr_scanned, sc, lru);
1964
1965         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1966         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1967
1968         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
1969         if (global_reclaim(sc))
1970                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1971         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1972         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1973
1974         if (nr_taken == 0)
1975                 return 0;
1976
1977         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1978                                 &stat, false);
1979
1980         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1981
1982         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
1983         if (global_reclaim(sc))
1984                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
1985         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
1986         reclaim_stat->recent_rotated[0] += stat.nr_activate[0];
1987         reclaim_stat->recent_rotated[1] += stat.nr_activate[1];
1988
1989         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
1990
1991         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1992
1993         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1994
1995         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1996         free_unref_page_list(&page_list);
1997
1998         /*
1999          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2000          * implies that flushers are not doing their job. This can
2001          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2002          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2003          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2004          * dirty pages grows not through writes but through memory
2005          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2006          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2007          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2008          */
2009         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2010                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2011
2012         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2013         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2014         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2015         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2016         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2017         sc->nr.taken += nr_taken;
2018         if (file)
2019                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2020
2021         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2022                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2023         return nr_reclaimed;
2024 }
2025
2026 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2027                                struct lruvec *lruvec,
2028                                struct scan_control *sc,
2029                                enum lru_list lru)
2030 {
2031         unsigned long nr_taken;
2032         unsigned long nr_scanned;
2033         unsigned long vm_flags;
2034         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2035         LIST_HEAD(l_active);
2036         LIST_HEAD(l_inactive);
2037         struct page *page;
2038         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2039         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2040         unsigned nr_rotated = 0;
2041         int file = is_file_lru(lru);
2042         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2043
2044         lru_add_drain();
2045
2046         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2047
2048         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2049                                      &nr_scanned, sc, lru);
2050
2051         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2052         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2053
2054         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2055         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2056
2057         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2058
2059         while (!list_empty(&l_hold)) {
2060                 cond_resched();
2061                 page = lru_to_page(&l_hold);
2062                 list_del(&page->lru);
2063
2064                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2065                         putback_lru_page(page);
2066                         continue;
2067                 }
2068
2069                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2070                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2071                                 if (page_has_private(page))
2072                                         try_to_release_page(page, 0);
2073                                 unlock_page(page);
2074                         }
2075                 }
2076
2077                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2078                                     &vm_flags)) {
2079                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2080                         /*
2081                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2082                          * give them one more trip around the active list. So
2083                          * that executable code get better chances to stay in
2084                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2085                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2086                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2087                          * so we ignore them here.
2088                          */
2089                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2090                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2091                                 continue;
2092                         }
2093                 }
2094
2095                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2096                 SetPageWorkingset(page);
2097                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2098         }
2099
2100         /*
2101          * Move pages back to the lru list.
2102          */
2103         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2104         /*
2105          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2106          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2107          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2108          * get_scan_count.
2109          */
2110         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2111
2112         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2113         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2114         /* Keep all free pages in l_active list */
2115         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2116
2117         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2118         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2119
2120         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2121         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2122
2123         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2124         free_unref_page_list(&l_active);
2125         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2126                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2127 }
2128
2129 /*
2130  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2131  * to do too much work.
2132  *
2133  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2134  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2135  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2136  *
2137  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2138  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2139  *
2140  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2141  *
2142  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2143  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2144  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2145  *
2146  * total     target    max
2147  * memory    ratio     inactive
2148  * -------------------------------------
2149  *   10MB       1         5MB
2150  *  100MB       1        50MB
2151  *    1GB       3       250MB
2152  *   10GB      10       0.9GB
2153  *  100GB      31         3GB
2154  *    1TB     101        10GB
2155  *   10TB     320        32GB
2156  */
2157 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2158                                  struct scan_control *sc, bool trace)
2159 {
2160         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2161         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2162         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2163         unsigned long inactive, active;
2164         unsigned long inactive_ratio;
2165         unsigned long refaults;
2166         unsigned long gb;
2167
2168         /*
2169          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2170          * is pointless.
2171          */
2172         if (!file && !total_swap_pages)
2173                 return false;
2174
2175         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2176         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2177
2178         /*
2179          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2180          * is being established. Disable active list protection to get
2181          * rid of the stale workingset quickly.
2182          */
2183         refaults = lruvec_page_state_local(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
2184         if (file && lruvec->refaults != refaults) {
2185                 inactive_ratio = 0;
2186         } else {
2187                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2188                 if (gb)
2189                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2190                 else
2191                         inactive_ratio = 1;
2192         }
2193
2194         if (trace)
2195                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2196                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2197                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2198                         inactive_ratio, file);
2199
2200         return inactive * inactive_ratio < active;
2201 }
2202
2203 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2204                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2205 {
2206         if (is_active_lru(lru)) {
2207                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru), sc, true))
2208                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2209                 return 0;
2210         }
2211
2212         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2213 }
2214
2215 enum scan_balance {
2216         SCAN_EQUAL,
2217         SCAN_FRACT,
2218         SCAN_ANON,
2219         SCAN_FILE,
2220 };
2221
2222 /*
2223  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2224  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2225  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2226  * onto the active list instead of evict.
2227  *
2228  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2229  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2230  */
2231 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2232                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2233                            unsigned long *lru_pages)
2234 {
2235         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2236         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2237         u64 fraction[2];
2238         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2239         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2240         unsigned long anon_prio, file_prio;
2241         enum scan_balance scan_balance;
2242         unsigned long anon, file;
2243         unsigned long ap, fp;
2244         enum lru_list lru;
2245
2246         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2247         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2248                 scan_balance = SCAN_FILE;
2249                 goto out;
2250         }
2251
2252         /*
2253          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2254          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2255          * disable swapping for individual groups completely when
2256          * using the memory controller's swap limit feature would be
2257          * too expensive.
2258          */
2259         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2260                 scan_balance = SCAN_FILE;
2261                 goto out;
2262         }
2263
2264         /*
2265          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2266          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2267          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2268          */
2269         if (!sc->priority && swappiness) {
2270                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2271                 goto out;
2272         }
2273
2274         /*
2275          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2276          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2277          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2278          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2279          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2280          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2281          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2282          */
2283         if (global_reclaim(sc)) {
2284                 unsigned long pgdatfile;
2285                 unsigned long pgdatfree;
2286                 int z;
2287                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2288
2289                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2290                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2291                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2292
2293                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2294                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2295                         if (!managed_zone(zone))
2296                                 continue;
2297
2298                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2299                 }
2300
2301                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2302                         /*
2303                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2304                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2305                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2306                          */
2307                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, false) &&
2308                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2309                                         >> sc->priority) {
2310                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2311                                 goto out;
2312                         }
2313                 }
2314         }
2315
2316         /*
2317          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2318          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2319          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2320          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2321          * Without the second condition we could end up never scanning an
2322          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2323          * system is under heavy pressure.
2324          */
2325         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, sc, false) &&
2326             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2327                 scan_balance = SCAN_FILE;
2328                 goto out;
2329         }
2330
2331         scan_balance = SCAN_FRACT;
2332
2333         /*
2334          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2335          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2336          */
2337         anon_prio = swappiness;
2338         file_prio = 200 - anon_prio;
2339
2340         /*
2341          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2342          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2343          * ratios to determine how valuable each cache is.
2344          *
2345          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2346          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2347          * up weighing recent references more than old ones.
2348          *
2349          * anon in [0], file in [1]
2350          */
2351
2352         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2353                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2354         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2355                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2356
2357         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2358         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2359                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2360                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2361         }
2362
2363         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2364                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2365                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2366         }
2367
2368         /*
2369          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2370          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2371          * each list that were recently referenced and in active use.
2372          */
2373         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2374         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2375
2376         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2377         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2378         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2379
2380         fraction[0] = ap;
2381         fraction[1] = fp;
2382         denominator = ap + fp + 1;
2383 out:
2384         *lru_pages = 0;
2385         for_each_evictable_lru(lru) {
2386                 int file = is_file_lru(lru);
2387                 unsigned long size;
2388                 unsigned long scan;
2389
2390                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2391                 scan = size >> sc->priority;
2392                 /*
2393                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2394                  * scrape out the remaining cache.
2395                  */
2396                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2397                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2398
2399                 switch (scan_balance) {
2400                 case SCAN_EQUAL:
2401                         /* Scan lists relative to size */
2402                         break;
2403                 case SCAN_FRACT:
2404                         /*
2405                          * Scan types proportional to swappiness and
2406                          * their relative recent reclaim efficiency.
2407                          * Make sure we don't miss the last page
2408                          * because of a round-off error.
2409                          */
2410                         scan = DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2411                                                   denominator);
2412                         break;
2413                 case SCAN_FILE:
2414                 case SCAN_ANON:
2415                         /* Scan one type exclusively */
2416                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2417                                 size = 0;
2418                                 scan = 0;
2419                         }
2420                         break;
2421                 default:
2422                         /* Look ma, no brain */
2423                         BUG();
2424                 }
2425
2426                 *lru_pages += size;
2427                 nr[lru] = scan;
2428         }
2429 }
2430
2431 /*
2432  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2433  */
2434 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2435                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2436 {
2437         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2438         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2439         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2440         unsigned long nr_to_scan;
2441         enum lru_list lru;
2442         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2443         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2444         struct blk_plug plug;
2445         bool scan_adjusted;
2446
2447         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2448
2449         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2450         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2451
2452         /*
2453          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2454          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2455          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2456          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2457          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2458          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2459          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2460          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2461          * dropped to zero at the first pass.
2462          */
2463         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2464                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2465
2466         blk_start_plug(&plug);
2467         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2468                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2469                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2470                 unsigned long nr_scanned;
2471
2472                 for_each_evictable_lru(lru) {
2473                         if (nr[lru]) {
2474                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2475                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2476
2477                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2478                                                             lruvec, sc);
2479                         }
2480                 }
2481
2482                 cond_resched();
2483
2484                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2485                         continue;
2486
2487                 /*
2488                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2489                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2490                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2491                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2492                  * proportional to the original scan target.
2493                  */
2494                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2495                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2496
2497                 /*
2498                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2499                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2500                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2501                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2502                  */
2503                 if (!nr_file || !nr_anon)
2504                         break;
2505
2506                 if (nr_file > nr_anon) {
2507                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2508                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2509                         lru = LRU_BASE;
2510                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2511                 } else {
2512                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2513                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2514                         lru = LRU_FILE;
2515                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2516                 }
2517
2518                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2519                 nr[lru] = 0;
2520                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2521
2522                 /*
2523                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2524                  * scan target and the percentage scanning already complete
2525                  */
2526                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2527                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2528                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2529                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2530
2531                 lru += LRU_ACTIVE;
2532                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2533                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2534                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2535
2536                 scan_adjusted = true;
2537         }
2538         blk_finish_plug(&plug);
2539         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2540
2541         /*
2542          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2543          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2544          */
2545         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
2546                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2547                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2548 }
2549
2550 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2551 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2552 {
2553         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2554                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2555                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2556                 return true;
2557
2558         return false;
2559 }
2560
2561 /*
2562  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2563  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2564  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2565  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2566  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2567  */
2568 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2569                                         unsigned long nr_reclaimed,
2570                                         unsigned long nr_scanned,
2571                                         struct scan_control *sc)
2572 {
2573         unsigned long pages_for_compaction;
2574         unsigned long inactive_lru_pages;
2575         int z;
2576
2577         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2578         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2579                 return false;
2580
2581         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2582         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2583                 /*
2584                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2585                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2586                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2587                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2588                  */
2589                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2590                         return false;
2591         } else {
2592                 /*
2593                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2594                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2595                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2596                  * pages that were scanned. This will return to the
2597                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2598                  * the resulting allocation attempt fails
2599                  */
2600                 if (!nr_reclaimed)
2601                         return false;
2602         }
2603
2604         /*
2605          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2606          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2607          */
2608         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2609         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2610         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2611                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2612         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2613                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2614                 return true;
2615
2616         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2617         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2618                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2619                 if (!managed_zone(zone))
2620                         continue;
2621
2622                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2623                 case COMPACT_SUCCESS:
2624                 case COMPACT_CONTINUE:
2625                         return false;
2626                 default:
2627                         /* check next zone */
2628                         ;
2629                 }
2630         }
2631         return true;
2632 }
2633
2634 static bool pgdat_memcg_congested(pg_data_t *pgdat, struct mem_cgroup *memcg)
2635 {
2636         return test_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags) ||
2637                 (memcg && memcg_congested(pgdat, memcg));
2638 }
2639
2640 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2641 {
2642         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2643         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2644         bool reclaimable = false;
2645
2646         do {
2647                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2648                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2649                         .pgdat = pgdat,
2650                         .priority = sc->priority,
2651                 };
2652                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2653                 struct mem_cgroup *memcg;
2654
2655                 memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2656
2657                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2658                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2659
2660                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2661                 do {
2662                         unsigned long lru_pages;
2663                         unsigned long reclaimed;
2664                         unsigned long scanned;
2665
2666                         switch (mem_cgroup_protected(root, memcg)) {
2667                         case MEMCG_PROT_MIN:
2668                                 /*
2669                                  * Hard protection.
2670                                  * If there is no reclaimable memory, OOM.
2671                                  */
2672                                 continue;
2673                         case MEMCG_PROT_LOW:
2674                                 /*
2675                                  * Soft protection.
2676                                  * Respect the protection only as long as
2677                                  * there is an unprotected supply
2678                                  * of reclaimable memory from other cgroups.
2679                                  */
2680                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2681                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2682                                         continue;
2683                                 }
2684                                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2685                                 break;
2686                         case MEMCG_PROT_NONE:
2687                                 break;
2688                         }
2689
2690                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2691                         scanned = sc->nr_scanned;
2692                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2693                         node_lru_pages += lru_pages;
2694
2695                         if (sc->may_shrinkslab) {
2696                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2697                                     memcg, sc->priority);
2698                         }
2699
2700                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2701                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2702                                    sc->nr_scanned - scanned,
2703                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2704
2705                         /*
2706                          * Kswapd have to scan all memory cgroups to fulfill
2707                          * the overall scan target for the node.
2708                          *
2709                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2710                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2711                          * retry with decreasing priority if one round over the
2712                          * whole hierarchy is not sufficient.
2713                          */
2714                         if (!current_is_kswapd() &&
2715                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2716                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2717                                 break;
2718                         }
2719                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2720
2721                 if (reclaim_state) {
2722                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2723                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2724                 }
2725
2726                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2727                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2728                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2729                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2730
2731                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2732                         reclaimable = true;
2733
2734                 if (current_is_kswapd()) {
2735                         /*
2736                          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2737                          * it implies that the long-lived page allocation rate
2738                          * is exceeding the page laundering rate. Either the
2739                          * global limits are not being effective at throttling
2740                          * processes due to the page distribution throughout
2741                          * zones or there is heavy usage of a slow backing
2742                          * device. The only option is to throttle from reclaim
2743                          * context which is not ideal as there is no guarantee
2744                          * the dirtying process is throttled in the same way
2745                          * balance_dirty_pages() manages.
2746                          *
2747                          * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2748                          * count the number of pages under pages flagged for
2749                          * immediate reclaim and stall if any are encountered
2750                          * in the nr_immediate check below.
2751                          */
2752                         if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2753                                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2754
2755                         /*
2756                          * Tag a node as congested if all the dirty pages
2757                          * scanned were backed by a congested BDI and
2758                          * wait_iff_congested will stall.
2759                          */
2760                         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2761                                 set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
2762
2763                         /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2764                         if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2765                                 set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2766
2767                         /*
2768                          * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2769                          * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2770                          * implies that pages are cycling through the LRU
2771                          * faster than they are written so also forcibly stall.
2772                          */
2773                         if (sc->nr.immediate)
2774                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2775                 }
2776
2777                 /*
2778                  * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2779                  * stalling in wait_iff_congested().
2780                  */
2781                 if (!global_reclaim(sc) && sane_reclaim(sc) &&
2782                     sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2783                         set_memcg_congestion(pgdat, root, true);
2784
2785                 /*
2786                  * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2787                  * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2788                  * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2789                  * the LRU too quickly.
2790                  */
2791                 if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
2792                    current_may_throttle() && pgdat_memcg_congested(pgdat, root))
2793                         wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2794
2795         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2796                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2797
2798         /*
2799          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2800          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2801          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2802          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2803          */
2804         if (reclaimable)
2805                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2806
2807         return reclaimable;
2808 }
2809
2810 /*
2811  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2812  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2813  * should reclaim first.
2814  */
2815 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2816 {
2817         unsigned long watermark;
2818         enum compact_result suitable;
2819
2820         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2821         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2822                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2823                 return true;
2824         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2825                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2826                 return false;
2827
2828         /*
2829          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2830          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2831          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2832          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2833          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2834          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2835          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2836          */
2837         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2838
2839         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2840 }
2841
2842 /*
2843  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2844  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2845  * request.
2846  *
2847  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2848  * scan then give up on it.
2849  */
2850 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2851 {
2852         struct zoneref *z;
2853         struct zone *zone;
2854         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2855         unsigned long nr_soft_scanned;
2856         gfp_t orig_mask;
2857         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2858
2859         /*
2860          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2861          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2862          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2863          */
2864         orig_mask = sc->gfp_mask;
2865         if (buffer_heads_over_limit) {
2866                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2867                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2868         }
2869
2870         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2871                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2872                 /*
2873                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2874                  * to global LRU.
2875                  */
2876                 if (global_reclaim(sc)) {
2877                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2878                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2879                                 continue;
2880
2881                         /*
2882                          * If we already have plenty of memory free for
2883                          * compaction in this zone, don't free any more.
2884                          * Even though compaction is invoked for any
2885                          * non-zero order, only frequent costly order
2886                          * reclamation is disruptive enough to become a
2887                          * noticeable problem, like transparent huge
2888                          * page allocations.
2889                          */
2890                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2891                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2892                             compaction_ready(zone, sc)) {
2893                                 sc->compaction_ready = true;
2894                                 continue;
2895                         }
2896
2897                         /*
2898                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2899                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2900                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2901                          * the user prefers lower zones being preserved.
2902                          */
2903                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2904                                 continue;
2905
2906                         /*
2907                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2908                          * and returns the number of reclaimed pages and
2909                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2910                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2911                          */
2912                         nr_soft_scanned = 0;
2913                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2914                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2915                                                 &nr_soft_scanned);
2916                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2917                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2918                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2919                 }
2920
2921                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2922                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2923                         continue;
2924                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2925                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2926         }
2927
2928         /*
2929          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2930          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2931          */
2932         sc->gfp_mask = orig_mask;
2933 }
2934
2935 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2936 {
2937         struct mem_cgroup *memcg;
2938
2939         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2940         do {
2941                 unsigned long refaults;
2942                 struct lruvec *lruvec;
2943
2944                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2945                 refaults = lruvec_page_state_local(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
2946                 lruvec->refaults = refaults;
2947         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2948 }
2949
2950 /*
2951  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2952  *
2953  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2954  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2955  *
2956  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2957  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2958  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2959  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2960  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2961  * work, and the allocation attempt will fail.
2962  *
2963  * returns:     0, if no pages reclaimed
2964  *              else, the number of pages reclaimed
2965  */
2966 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2967                                           struct scan_control *sc)
2968 {
2969         int initial_priority = sc->priority;
2970         pg_data_t *last_pgdat;
2971         struct zoneref *z;
2972         struct zone *zone;
2973 retry:
2974         delayacct_freepages_start();
2975
2976         if (global_reclaim(sc))
2977                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2978
2979         do {
2980                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2981                                 sc->priority);
2982                 sc->nr_scanned = 0;
2983                 shrink_zones(zonelist, sc);
2984
2985                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2986                         break;
2987
2988                 if (sc->compaction_ready)
2989                         break;
2990
2991                 /*
2992                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2993                  * writepage even in laptop mode.
2994                  */
2995                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2996                         sc->may_writepage = 1;
2997         } while (--sc->priority >= 0);
2998
2999         last_pgdat = NULL;
3000         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3001                                         sc->nodemask) {
3002                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3003                         continue;
3004                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3005                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3006                 set_memcg_congestion(last_pgdat, sc->target_mem_cgroup, false);
3007         }
3008
3009         delayacct_freepages_end();
3010
3011         if (sc->nr_reclaimed)
3012                 return sc->nr_reclaimed;
3013
3014         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3015         if (sc->compaction_ready)
3016                 return 1;
3017
3018         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3019         if (sc->memcg_low_skipped) {
3020                 sc->priority = initial_priority;
3021                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3022                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3023                 goto retry;
3024         }
3025
3026         return 0;
3027 }
3028
3029 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3030 {
3031         struct zone *zone;
3032         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3033         unsigned long free_pages = 0;
3034         int i;
3035         bool wmark_ok;
3036
3037         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3038                 return true;
3039
3040         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3041                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3042                 if (!managed_zone(zone))
3043                         continue;
3044
3045                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3046                         continue;
3047
3048                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3049                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3050         }
3051
3052         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3053         if (!pfmemalloc_reserve)
3054                 return true;
3055
3056         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3057
3058         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3059         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3060                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3061                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3062                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3063         }
3064
3065         return wmark_ok;
3066 }
3067
3068 /*
3069  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3070  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3071  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3072  * when the low watermark is reached.
3073  *
3074  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3075  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3076  */
3077 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3078                                         nodemask_t *nodemask)
3079 {
3080         struct zoneref *z;
3081         struct zone *zone;
3082         pg_data_t *pgdat = NULL;
3083
3084         /*
3085          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3086          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3087          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3088          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3089          * processes to block on log_wait_commit().
3090          */
3091         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3092                 goto out;
3093
3094         /*
3095          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3096          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3097          */
3098         if (fatal_signal_pending(current))
3099                 goto out;
3100
3101         /*
3102          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3103          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3104          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3105          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3106          *
3107          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3108          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3109          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3110          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3111          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3112          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3113          * should make reasonable progress.
3114          */
3115         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3116                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3117                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3118                         continue;
3119
3120                 /* Throttle based on the first usable node */
3121                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3122                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3123                         goto out;
3124                 break;
3125         }
3126
3127         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3128         if (!pgdat)
3129                 goto out;
3130
3131         /* Account for the throttling */
3132         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3133
3134         /*
3135          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3136          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3137          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3138          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3139          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3140          * second before continuing.
3141          */
3142         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3143                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3144                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3145
3146                 goto check_pending;
3147         }
3148
3149         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3150         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3151                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3152
3153 check_pending:
3154         if (fatal_signal_pending(current))
3155                 return true;
3156
3157 out:
3158         return false;
3159 }
3160
3161 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3162                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3163 {
3164         unsigned long nr_reclaimed;
3165         struct scan_control sc = {
3166                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3167                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3168                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3169                 .order = order,
3170                 .nodemask = nodemask,
3171                 .priority = DEF_PRIORITY,
3172                 .may_writepage = !laptop_mode,
3173                 .may_unmap = 1,
3174                 .may_swap = 1,
3175                 .may_shrinkslab = 1,
3176         };
3177
3178         /*
3179          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3180          * Confirm they are large enough for max values.
3181          */
3182         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3183         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3184         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3185
3186         /*
3187          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3188          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3189          * point.
3190          */
3191         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3192                 return 1;
3193
3194         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3195
3196         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3197
3198         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3199
3200         return nr_reclaimed;
3201 }
3202
3203 #ifdef CONFIG_MEMCG
3204
3205 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3206                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3207                                                 pg_data_t *pgdat,
3208                                                 unsigned long *nr_scanned)
3209 {
3210         struct scan_control sc = {
3211                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3212                 .target_mem_cgroup = memcg,
3213                 .may_writepage = !laptop_mode,
3214                 .may_unmap = 1,
3215                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3216                 .may_swap = !noswap,
3217                 .may_shrinkslab = 1,
3218         };
3219         unsigned long lru_pages;
3220
3221         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3222                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3223
3224         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3225                                                       sc.gfp_mask);
3226
3227         /*
3228          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3229          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3230          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3231          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3232          * the priority and make it zero.
3233          */
3234         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3235
3236         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3237
3238         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3239         return sc.nr_reclaimed;
3240 }
3241
3242 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3243                                            unsigned long nr_pages,
3244                                            gfp_t gfp_mask,
3245                                            bool may_swap)
3246 {
3247         struct zonelist *zonelist;
3248         unsigned long nr_reclaimed;
3249         unsigned long pflags;
3250         int nid;
3251         unsigned int noreclaim_flag;
3252         struct scan_control sc = {
3253                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3254                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3255                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3256                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3257                 .target_mem_cgroup = memcg,
3258                 .priority = DEF_PRIORITY,
3259                 .may_writepage = !laptop_mode,
3260                 .may_unmap = 1,
3261                 .may_swap = may_swap,
3262                 .may_shrinkslab = 1,
3263         };
3264
3265         /*
3266          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3267          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3268          * scan does not need to be the current node.
3269          */
3270         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3271
3272         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3273
3274         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3275
3276         psi_memstall_enter(&pflags);
3277         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3278
3279         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3280
3281         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3282         psi_memstall_leave(&pflags);
3283
3284         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3285
3286         return nr_reclaimed;
3287 }
3288 #endif
3289
3290 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3291                                 struct scan_control *sc)
3292 {
3293         struct mem_cgroup *memcg;
3294
3295         if (!total_swap_pages)
3296                 return;
3297
3298         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3299         do {
3300                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3301
3302                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
3303                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3304                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3305
3306                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3307         } while (memcg);
3308 }
3309
3310 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int classzone_idx)
3311 {
3312         int i;
3313         struct zone *zone;
3314
3315         /*
3316          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3317          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3318          * should not be checked at the time time as reclaim would
3319          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3320          * zone is balanced.
3321          */
3322         for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3323                 zone = pgdat->node_zones + i;
3324                 if (!managed_zone(zone))
3325                         continue;
3326
3327                 if (zone->watermark_boost)
3328                         return true;
3329         }
3330
3331         return false;
3332 }
3333
3334 /*
3335  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3336  * and classzone_idx
3337  */
3338 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3339 {
3340         int i;
3341         unsigned long mark = -1;
3342         struct zone *zone;
3343
3344         /*
3345          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3346          * meet watermarks.
3347          */
3348         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3349                 zone = pgdat->node_zones + i;
3350
3351                 if (!managed_zone(zone))
3352                         continue;
3353
3354                 mark = high_wmark_pages(zone);
3355                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3356                         return true;
3357         }
3358
3359         /*
3360          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3361          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3362          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3363          */
3364         if (mark == -1)
3365                 return true;
3366
3367         return false;
3368 }
3369
3370 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3371 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3372 {
3373         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3374         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3375         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3376 }
3377
3378 /*
3379  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3380  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3381  *
3382  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3383  */
3384 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3385 {
3386         /*
3387          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3388          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3389          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3390          * throttled. There is also a potential race if processes get
3391          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3392          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3393          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3394          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3395          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3396          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3397          * that here we are under prepare_to_wait().
3398          */
3399         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3400                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3401
3402         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3403         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3404                 return true;
3405
3406         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3407                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3408                 return true;
3409         }
3410
3411         return false;
3412 }
3413
3414 /*
3415  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3416  * zone that is currently unbalanced.
3417  *
3418  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3419  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3420  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3421  */
3422 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3423                                struct scan_control *sc)
3424 {
3425         struct zone *zone;
3426         int z;
3427
3428         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3429         sc->nr_to_reclaim = 0;
3430         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3431                 zone = pgdat->node_zones + z;
3432                 if (!managed_zone(zone))
3433                         continue;
3434
3435                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3436         }
3437
3438         /*
3439          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3440          * now pressure is applied based on node LRU order.
3441          */
3442         shrink_node(pgdat, sc);
3443
3444         /*
3445          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3446          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3447          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3448          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3449          * can direct reclaim/compact.
3450          */
3451         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3452                 sc->order = 0;
3453
3454         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3455 }
3456
3457 /*
3458  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3459  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3460  * balanced.
3461  *
3462  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3463  *
3464  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3465  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3466  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3467  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3468  * balanced.
3469  */
3470 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3471 {
3472         int i;
3473         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3474         unsigned long nr_soft_scanned;
3475         unsigned long pflags;
3476         unsigned long nr_boost_reclaim;
3477         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3478         bool boosted;
3479         struct zone *zone;
3480         struct scan_control sc = {
3481                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3482                 .order = order,
3483                 .may_unmap = 1,
3484         };
3485
3486         psi_memstall_enter(&pflags);
3487         __fs_reclaim_acquire();
3488
3489         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3490
3491         /*
3492          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3493          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3494          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3495          */
3496         nr_boost_reclaim = 0;
3497         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3498                 zone = pgdat->node_zones + i;
3499                 if (!managed_zone(zone))
3500                         continue;
3501
3502                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3503                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3504         }
3505         boosted = nr_boost_reclaim;
3506
3507 restart:
3508         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3509         do {
3510                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3511                 bool raise_priority = true;
3512                 bool balanced;
3513                 bool ret;
3514
3515                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3516
3517                 /*
3518                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3519                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3520                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3521                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3522                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3523                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3524                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3525                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3526                  */
3527                 if (buffer_heads_over_limit) {
3528                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3529                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3530                                 if (!managed_zone(zone))
3531                                         continue;
3532
3533                                 sc.reclaim_idx = i;
3534                                 break;
3535                         }
3536                 }
3537
3538                 /*
3539                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3540                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3541                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3542                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3543                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3544                  */
3545                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx);
3546                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3547                         nr_boost_reclaim = 0;
3548                         goto restart;
3549                 }
3550
3551                 /*
3552                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3553                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3554                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3555                  */
3556                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3557                         goto out;
3558
3559                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3560                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3561                         raise_priority = false;
3562
3563                 /*
3564                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3565                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3566                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3567                  * reclaim will be aborted.
3568                  */
3569                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3570                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3571                 sc.may_shrinkslab = !nr_boost_reclaim;
3572
3573                 /*
3574                  * Do some background aging of the anon list, to give
3575                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3576                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3577                  * about consistent aging.
3578                  */
3579                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3580
3581                 /*
3582                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3583                  * even in laptop mode.
3584                  */
3585                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3586                         sc.may_writepage = 1;
3587
3588                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3589                 sc.nr_scanned = 0;
3590                 nr_soft_scanned = 0;
3591                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3592                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3593                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3594
3595                 /*
3596                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3597                  * enough pages are already being scanned that that high
3598                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3599                  */
3600                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3601                         raise_priority = false;
3602
3603                 /*
3604                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3605                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3606                  * able to safely make forward progress. Wake them
3607                  */
3608                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3609                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3610                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3611
3612                 /* Check if kswapd should be suspending */
3613                 __fs_reclaim_release();
3614                 ret = try_to_freeze();
3615                 __fs_reclaim_acquire();
3616                 if (ret || kthread_should_stop())
3617                         break;
3618
3619                 /*
3620                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3621                  * progress in reclaiming pages
3622                  */
3623                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3624                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3625
3626                 /*
3627                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3628                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3629                  * extreme circumstances.
3630                  */
3631                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3632                         break;
3633
3634                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3635                         sc.priority--;
3636         } while (sc.priority >= 1);
3637
3638         if (!sc.nr_reclaimed)
3639                 pgdat->kswapd_failures++;
3640
3641 out:
3642         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3643         if (boosted) {
3644                 unsigned long flags;
3645
3646                 for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3647                         if (!zone_boosts[i])
3648                                 continue;
3649
3650                         /* Increments are under the zone lock */
3651                         zone = pgdat->node_zones + i;
3652                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3653                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3654                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3655                 }
3656
3657                 /*
3658                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3659                  * pageblocks.
3660                  */
3661                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, classzone_idx);
3662         }
3663
3664         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3665         __fs_reclaim_release();
3666         psi_memstall_leave(&pflags);
3667         /*
3668          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3669          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3670          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3671          * remain at the higher level.
3672          */
3673         return sc.order;
3674 }
3675
3676 /*
3677  * The pgdat->kswapd_classzone_idx is used to pass the highest zone index to be
3678  * reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is not
3679  * a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't sleep
3680  * after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that case
3681  * return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
3682  */
3683 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3684                                            enum zone_type prev_classzone_idx)
3685 {
3686         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3687                 return prev_classzone_idx;
3688         return pgdat->kswapd_classzone_idx;
3689 }
3690
3691 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3692                                 unsigned int classzone_idx)
3693 {
3694         long remaining = 0;
3695         DEFINE_WAIT(wait);
3696
3697         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3698                 return;
3699
3700         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3701
3702         /*
3703          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3704          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3705          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3706          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3707          * succeed.
3708          */
3709         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3710                 /*
3711                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3712                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3713                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3714                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3715                  */
3716                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3717
3718                 /*
3719                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3720                  * allocation of the requested order possible.
3721                  */
3722                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3723
3724                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3725
3726                 /*
3727                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3728                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3729                  * the previous request that slept prematurely.
3730                  */
3731                 if (remaining) {
3732                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3733                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3734                 }
3735
3736                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3737                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3738         }
3739
3740         /*
3741          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3742          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3743          */
3744         if (!remaining &&
3745             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3746                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3747
3748                 /*
3749                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3750                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3751                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3752                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3753                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3754                  * them before going back to sleep.
3755                  */
3756                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3757
3758                 if (!kthread_should_stop())
3759                         schedule();
3760
3761                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3762         } else {
3763                 if (remaining)
3764                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3765                 else
3766                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3767         }
3768         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3769 }
3770
3771 /*
3772  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3773  * from the init process.
3774  *
3775  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3776  * free memory available even if there is no other activity
3777  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3778  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3779  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3780  *
3781  * If there are applications that are active memory-allocators
3782  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3783  */
3784 static int kswapd(void *p)
3785 {
3786         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3787         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3788         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3789         struct task_struct *tsk = current;
3790
3791         struct reclaim_state reclaim_state = {
3792                 .reclaimed_slab = 0,
3793         };
3794         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3795
3796         if (!cpumask_empty(cpumask))
3797                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3798         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3799
3800         /*
3801          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3802          * and that if we need more memory we should get access to it
3803          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3804          * never get caught in the normal page freeing logic.
3805          *
3806          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3807          * you need a small amount of memory in order to be able to
3808          * page out something else, and this flag essentially protects
3809          * us from recursively trying to free more memory as we're
3810          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3811          */
3812         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3813         set_freezable();
3814
3815         pgdat->kswapd_order = 0;
3816         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3817         for ( ; ; ) {
3818                 bool ret;
3819
3820                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3821                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3822
3823 kswapd_try_sleep:
3824                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3825                                         classzone_idx);
3826
3827                 /* Read the new order and classzone_idx */
3828                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3829                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3830                 pgdat->kswapd_order = 0;
3831                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3832
3833                 ret = try_to_freeze();
3834                 if (kthread_should_stop())
3835                         break;
3836
3837                 /*
3838                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3839                  * after returning from the refrigerator
3840                  */
3841                 if (ret)
3842                         continue;
3843
3844                 /*
3845                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3846                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3847                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3848                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3849                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3850                  * request (alloc_order).
3851                  */
3852                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3853                                                 alloc_order);
3854                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3855                 if (reclaim_order < alloc_order)
3856                         goto kswapd_try_sleep;
3857         }
3858
3859         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3860         current->reclaim_state = NULL;
3861
3862         return 0;
3863 }
3864
3865 /*
3866  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3867  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3868  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3869  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3870  * needed.
3871  */
3872 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3873                    enum zone_type classzone_idx)
3874 {
3875         pg_data_t *pgdat;
3876
3877         if (!managed_zone(zone))
3878                 return;
3879
3880         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3881                 return;
3882         pgdat = zone->zone_pgdat;
3883
3884         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3885                 pgdat->kswapd_classzone_idx = classzone_idx;
3886         else
3887                 pgdat->kswapd_classzone_idx = max(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3888                                                   classzone_idx);
3889         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3890         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3891                 return;
3892
3893         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3894         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3895             (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx) &&
3896              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, classzone_idx))) {
3897                 /*
3898                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3899                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3900                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3901                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3902                  * ratelimit its work.
3903                  */
3904                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3905                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3906                 return;
3907         }
3908
3909         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
3910                                       gfp_flags);
3911         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3912 }
3913
3914 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3915 /*
3916  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3917  * freed pages.
3918  *
3919  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3920  * LRU order by reclaiming preferentially
3921  * inactive > active > active referenced > active mapped
3922  */
3923 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3924 {
3925         struct reclaim_state reclaim_state;
3926         struct scan_control sc = {
3927                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3928                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3929                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3930                 .priority = DEF_PRIORITY,
3931                 .may_writepage = 1,
3932                 .may_unmap = 1,
3933                 .may_swap = 1,
3934                 .hibernation_mode = 1,
3935         };
3936         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3937         struct task_struct *p = current;
3938         unsigned long nr_reclaimed;
3939         unsigned int noreclaim_flag;
3940
3941         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3942         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3943         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3944         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3945
3946         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3947
3948         p->reclaim_state = NULL;
3949         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3950         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3951
3952         return nr_reclaimed;
3953 }
3954 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3955
3956 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3957    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3958    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3959    restore their cpu bindings. */
3960 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3961 {
3962         int nid;
3963
3964         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3965                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3966                 const struct cpumask *mask;
3967
3968                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3969
3970                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3971                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3972                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3973         }
3974         return 0;
3975 }
3976
3977 /*
3978  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3979  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3980  */
3981 int kswapd_run(int nid)
3982 {
3983         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3984         int ret = 0;
3985
3986         if (pgdat->kswapd)
3987                 return 0;
3988
3989         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3990         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3991                 /* failure at boot is fatal */
3992                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3993                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3994                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3995                 pgdat->kswapd = NULL;
3996         }
3997         return ret;
3998 }
3999
4000 /*
4001  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4002  * hold mem_hotplug_begin/end().
4003  */
4004 void kswapd_stop(int nid)
4005 {
4006         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4007
4008         if (kswapd) {
4009                 kthread_stop(kswapd);
4010                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4011         }
4012 }
4013
4014 static int __init kswapd_init(void)
4015 {
4016         int nid, ret;
4017
4018         swap_setup();
4019         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4020                 kswapd_run(nid);
4021         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
4022                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
4023                                         NULL);
4024         WARN_ON(ret < 0);
4025         return 0;
4026 }
4027
4028 module_init(kswapd_init)
4029
4030 #ifdef CONFIG_NUMA
4031 /*
4032  * Node reclaim mode
4033  *
4034  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4035  * the watermarks.
4036  */
4037 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4038
4039 #define RECLAIM_OFF 0
4040 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
4041 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
4042 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
4043
4044 /*
4045  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4046  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4047  * a zone.
4048  */
4049 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4050
4051 /*
4052  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4053  * occur.
4054  */
4055 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4056
4057 /*
4058  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4059  * slab reclaim needs to occur.
4060  */
4061 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4062
4063 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4064 {
4065         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4066         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4067                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4068
4069         /*
4070          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4071          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4072          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4073          */
4074         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4075 }
4076
4077 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4078 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4079 {
4080         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4081         unsigned long delta = 0;
4082
4083         /*
4084          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4085          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4086          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4087          * a better estimate
4088          */
4089         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4090                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4091         else
4092                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4093
4094         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4095         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4096                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4097
4098         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4099         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4100                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4101
4102         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4103 }
4104
4105 /*
4106  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4107  */
4108 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4109 {
4110         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4111         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4112         struct task_struct *p = current;
4113         struct reclaim_state reclaim_state;
4114         unsigned int noreclaim_flag;
4115         struct scan_control sc = {
4116                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4117                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4118                 .order = order,
4119                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4120                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4121                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4122                 .may_swap = 1,
4123                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4124         };
4125
4126         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4127                                            sc.gfp_mask);
4128
4129         cond_resched();
4130         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4131         /*
4132          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4133          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4134          * and RECLAIM_UNMAP.
4135          */
4136         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4137         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4138         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
4139         p->reclaim_state = &reclaim_state;
4140
4141         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4142                 /*
4143                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4144                  * priorities until we have enough memory freed.
4145                  */
4146                 do {
4147                         shrink_node(pgdat, &sc);
4148                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4149         }
4150
4151         p->reclaim_state = NULL;
4152         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4153         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4154         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4155
4156         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4157
4158         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4159 }
4160
4161 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4162 {
4163         int ret;
4164
4165         /*
4166          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4167          * slab pages if we are over the defined limits.
4168          *
4169          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4170          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4171          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4172          * if less than a specified percentage of the node is used by
4173          * unmapped file backed pages.
4174          */
4175         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4176             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4177                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4178
4179         /*
4180          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4181          */
4182         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4183                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4184
4185         /*
4186          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4187          * have associated processors. This will favor the local processor
4188          * over remote processors and spread off node memory allocations
4189          * as wide as possible.
4190          */
4191         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4192                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4193
4194         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4195                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4196
4197         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4198         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4199
4200         if (!ret)
4201                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4202
4203         return ret;
4204 }
4205 #endif
4206
4207 /*
4208  * page_evictable - test whether a page is evictable
4209  * @page: the page to test
4210  *
4211  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4212  * lists vs unevictable list.
4213  *
4214  * Reasons page might not be evictable:
4215  * (1) page's mapping marked unevictable
4216  * (2) page is part of an mlocked VMA
4217  *
4218  */
4219 int page_evictable(struct page *page)
4220 {
4221         int ret;
4222
4223         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4224         rcu_read_lock();
4225         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4226         rcu_read_unlock();
4227         return ret;
4228 }
4229
4230 /**
4231  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4232  * appropriate zone lru list
4233  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4234  *
4235  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4236  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4237  * should be only used for lru pages.
4238  */
4239 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4240 {
4241         struct lruvec *lruvec;
4242         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4243         int pgscanned = 0;
4244         int pgrescued = 0;
4245         int i;
4246
4247         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4248                 struct page *page = pvec->pages[i];
4249                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4250
4251                 pgscanned++;
4252                 if (pagepgdat != pgdat) {
4253                         if (pgdat)
4254                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4255                         pgdat = pagepgdat;
4256                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4257                 }
4258                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4259
4260                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4261                         continue;
4262
4263                 if (page_evictable(page)) {
4264                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4265
4266                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4267                         ClearPageUnevictable(page);
4268                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4269                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4270                         pgrescued++;
4271                 }
4272         }
4273
4274         if (pgdat) {
4275                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4276                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4277                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4278         }
4279 }
4280 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);