mm: do not stall register_shrinker()
[linux-2.6-microblaze.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/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55
56 #include <linux/swapops.h>
57 #include <linux/balloon_compaction.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 #define CREATE_TRACE_POINTS
62 #include <trace/events/vmscan.h>
63
64 struct scan_control {
65         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
66         unsigned long nr_to_reclaim;
67
68         /* This context's GFP mask */
69         gfp_t gfp_mask;
70
71         /* Allocation order */
72         int order;
73
74         /*
75          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
76          * are scanned.
77          */
78         nodemask_t      *nodemask;
79
80         /*
81          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
82          * primary target of this reclaim invocation.
83          */
84         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
85
86         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
87         int priority;
88
89         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
90         enum zone_type reclaim_idx;
91
92         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
93         unsigned int may_writepage:1;
94
95         /* Can mapped pages be reclaimed? */
96         unsigned int may_unmap:1;
97
98         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
99         unsigned int may_swap:1;
100
101         /*
102          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
103          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
104          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
105          */
106         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
107         unsigned int memcg_low_skipped:1;
108
109         unsigned int hibernation_mode:1;
110
111         /* One of the zones is ready for compaction */
112         unsigned int compaction_ready:1;
113
114         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
115         unsigned long nr_scanned;
116
117         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
118         unsigned long nr_reclaimed;
119 };
120
121 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
122 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
123         do {                                                            \
124                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
125                         struct page *prev;                              \
126                                                                         \
127                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
128                         prefetch(&prev->_field);                        \
129                 }                                                       \
130         } while (0)
131 #else
132 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
133 #endif
134
135 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
136 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
137         do {                                                            \
138                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
139                         struct page *prev;                              \
140                                                                         \
141                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
142                         prefetchw(&prev->_field);                       \
143                 }                                                       \
144         } while (0)
145 #else
146 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
147 #endif
148
149 /*
150  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
151  */
152 int vm_swappiness = 60;
153 /*
154  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
155  * zones.
156  */
157 unsigned long vm_total_pages;
158
159 static LIST_HEAD(shrinker_list);
160 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
161
162 #ifdef CONFIG_MEMCG
163 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
164 {
165         return !sc->target_mem_cgroup;
166 }
167
168 /**
169  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
170  * @sc: scan_control in question
171  *
172  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
173  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
174  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
175  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
176  * allocation and configurability.
177  *
178  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
179  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
180  */
181 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
182 {
183         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
184
185         if (!memcg)
186                 return true;
187 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
188         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
189                 return true;
190 #endif
191         return false;
192 }
193 #else
194 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
195 {
196         return true;
197 }
198
199 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
200 {
201         return true;
202 }
203 #endif
204
205 /*
206  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
207  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
208  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
209  */
210 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
211 {
212         unsigned long nr;
213
214         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
215                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
216         if (get_nr_swap_pages() > 0)
217                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
218                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
219
220         return nr;
221 }
222
223 unsigned long pgdat_reclaimable_pages(struct pglist_data *pgdat)
224 {
225         unsigned long nr;
226
227         nr = node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
228              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
229              node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
230
231         if (get_nr_swap_pages() > 0)
232                 nr += node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ACTIVE_ANON) +
233                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_INACTIVE_ANON) +
234                       node_page_state_snapshot(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
235
236         return nr;
237 }
238
239 /**
240  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
241  * @lruvec: lru vector
242  * @lru: lru to use
243  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
244  */
245 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
246 {
247         unsigned long lru_size;
248         int zid;
249
250         if (!mem_cgroup_disabled())
251                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
252         else
253                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
254
255         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
256                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
257                 unsigned long size;
258
259                 if (!managed_zone(zone))
260                         continue;
261
262                 if (!mem_cgroup_disabled())
263                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
264                 else
265                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
266                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
267                 lru_size -= min(size, lru_size);
268         }
269
270         return lru_size;
271
272 }
273
274 /*
275  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
276  */
277 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
278 {
279         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
280
281         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
282                 size *= nr_node_ids;
283
284         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
285         if (!shrinker->nr_deferred)
286                 return -ENOMEM;
287
288         down_write(&shrinker_rwsem);
289         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
290         up_write(&shrinker_rwsem);
291         return 0;
292 }
293 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
294
295 /*
296  * Remove one
297  */
298 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
299 {
300         if (!shrinker->nr_deferred)
301                 return;
302         down_write(&shrinker_rwsem);
303         list_del(&shrinker->list);
304         up_write(&shrinker_rwsem);
305         kfree(shrinker->nr_deferred);
306         shrinker->nr_deferred = NULL;
307 }
308 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
309
310 #define SHRINK_BATCH 128
311
312 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
313                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
314 {
315         unsigned long freed = 0;
316         unsigned long long delta;
317         long total_scan;
318         long freeable;
319         long nr;
320         long new_nr;
321         int nid = shrinkctl->nid;
322         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
323                                           : SHRINK_BATCH;
324         long scanned = 0, next_deferred;
325
326         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
327         if (freeable == 0)
328                 return 0;
329
330         /*
331          * copy the current shrinker scan count into a local variable
332          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
333          * don't also do this scanning work.
334          */
335         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
336
337         total_scan = nr;
338         delta = freeable >> priority;
339         delta *= 4;
340         do_div(delta, shrinker->seeks);
341         total_scan += delta;
342         if (total_scan < 0) {
343                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
344                        shrinker->scan_objects, total_scan);
345                 total_scan = freeable;
346                 next_deferred = nr;
347         } else
348                 next_deferred = total_scan;
349
350         /*
351          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
352          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
353          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
354          * nr being built up so when a shrink that can do some work
355          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
356          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
357          * memory.
358          *
359          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
360          * a large delta change is calculated directly.
361          */
362         if (delta < freeable / 4)
363                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
364
365         /*
366          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
367          * never try to free more than twice the estimate number of
368          * freeable entries.
369          */
370         if (total_scan > freeable * 2)
371                 total_scan = freeable * 2;
372
373         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
374                                    freeable, delta, total_scan, priority);
375
376         /*
377          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
378          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
379          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
380          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
381          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
382          * objects spread over several slabs with usage less than the
383          * batch_size.
384          *
385          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
386          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
387          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
388          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
389          * possible.
390          */
391         while (total_scan >= batch_size ||
392                total_scan >= freeable) {
393                 unsigned long ret;
394                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
395
396                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
397                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
398                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
399                 if (ret == SHRINK_STOP)
400                         break;
401                 freed += ret;
402
403                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
404                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
405                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
406
407                 cond_resched();
408         }
409
410         if (next_deferred >= scanned)
411                 next_deferred -= scanned;
412         else
413                 next_deferred = 0;
414         /*
415          * move the unused scan count back into the shrinker in a
416          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
417          * scan, there is no need to do an update.
418          */
419         if (next_deferred > 0)
420                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
421                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
422         else
423                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
424
425         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
426         return freed;
427 }
428
429 /**
430  * shrink_slab - shrink slab caches
431  * @gfp_mask: allocation context
432  * @nid: node whose slab caches to target
433  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
434  * @priority: the reclaim priority
435  *
436  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
437  *
438  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
439  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
440  *
441  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
442  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
443  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise, only unaware
444  * shrinkers are called.
445  *
446  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
447  * in order to get the scan target.
448  *
449  * Returns the number of reclaimed slab objects.
450  */
451 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
452                                  struct mem_cgroup *memcg,
453                                  int priority)
454 {
455         struct shrinker *shrinker;
456         unsigned long freed = 0;
457
458         if (memcg && (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg)))
459                 return 0;
460
461         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
462                 /*
463                  * If we would return 0, our callers would understand that we
464                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
465                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
466                  * time.
467                  */
468                 freed = 1;
469                 goto out;
470         }
471
472         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
473                 struct shrink_control sc = {
474                         .gfp_mask = gfp_mask,
475                         .nid = nid,
476                         .memcg = memcg,
477                 };
478
479                 /*
480                  * If kernel memory accounting is disabled, we ignore
481                  * SHRINKER_MEMCG_AWARE flag and call all shrinkers
482                  * passing NULL for memcg.
483                  */
484                 if (memcg_kmem_enabled() &&
485                     !!memcg != !!(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
486                         continue;
487
488                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
489                         sc.nid = 0;
490
491                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
492                 /*
493                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
494                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
495                  * by parallel ongoing shrinking.
496                  */
497                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
498                         freed = freed ? : 1;
499                         break;
500                 }
501         }
502
503         up_read(&shrinker_rwsem);
504 out:
505         cond_resched();
506         return freed;
507 }
508
509 void drop_slab_node(int nid)
510 {
511         unsigned long freed;
512
513         do {
514                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
515
516                 freed = 0;
517                 do {
518                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
519                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
520         } while (freed > 10);
521 }
522
523 void drop_slab(void)
524 {
525         int nid;
526
527         for_each_online_node(nid)
528                 drop_slab_node(nid);
529 }
530
531 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
532 {
533         /*
534          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
535          * that isolated the page, the page cache radix tree and
536          * optional buffer heads at page->private.
537          */
538         int radix_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
539                 HPAGE_PMD_NR : 1;
540         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + radix_pins;
541 }
542
543 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
544 {
545         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
546                 return 1;
547         if (!inode_write_congested(inode))
548                 return 1;
549         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
550                 return 1;
551         return 0;
552 }
553
554 /*
555  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
556  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
557  * fsync(), msync() or close().
558  *
559  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
560  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
561  * that page is locked, the mapping is pinned.
562  *
563  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
564  * __GFP_FS.
565  */
566 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
567                                 struct page *page, int error)
568 {
569         lock_page(page);
570         if (page_mapping(page) == mapping)
571                 mapping_set_error(mapping, error);
572         unlock_page(page);
573 }
574
575 /* possible outcome of pageout() */
576 typedef enum {
577         /* failed to write page out, page is locked */
578         PAGE_KEEP,
579         /* move page to the active list, page is locked */
580         PAGE_ACTIVATE,
581         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
582         PAGE_SUCCESS,
583         /* page is clean and locked */
584         PAGE_CLEAN,
585 } pageout_t;
586
587 /*
588  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
589  * Calls ->writepage().
590  */
591 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
592                          struct scan_control *sc)
593 {
594         /*
595          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
596          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
597          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
598          * stalls if we need to run get_block().  We could test
599          * PagePrivate for that.
600          *
601          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
602          * this page's queue, we can perform writeback even if that
603          * will block.
604          *
605          * If the page is swapcache, write it back even if that would
606          * block, for some throttling. This happens by accident, because
607          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
608          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
609          */
610         if (!is_page_cache_freeable(page))
611                 return PAGE_KEEP;
612         if (!mapping) {
613                 /*
614                  * Some data journaling orphaned pages can have
615                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
616                  */
617                 if (page_has_private(page)) {
618                         if (try_to_free_buffers(page)) {
619                                 ClearPageDirty(page);
620                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
621                                 return PAGE_CLEAN;
622                         }
623                 }
624                 return PAGE_KEEP;
625         }
626         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
627                 return PAGE_ACTIVATE;
628         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
629                 return PAGE_KEEP;
630
631         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
632                 int res;
633                 struct writeback_control wbc = {
634                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
635                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
636                         .range_start = 0,
637                         .range_end = LLONG_MAX,
638                         .for_reclaim = 1,
639                 };
640
641                 SetPageReclaim(page);
642                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
643                 if (res < 0)
644                         handle_write_error(mapping, page, res);
645                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
646                         ClearPageReclaim(page);
647                         return PAGE_ACTIVATE;
648                 }
649
650                 if (!PageWriteback(page)) {
651                         /* synchronous write or broken a_ops? */
652                         ClearPageReclaim(page);
653                 }
654                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
655                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
656                 return PAGE_SUCCESS;
657         }
658
659         return PAGE_CLEAN;
660 }
661
662 /*
663  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
664  * gets returned with a refcount of 0.
665  */
666 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
667                             bool reclaimed)
668 {
669         unsigned long flags;
670         int refcount;
671
672         BUG_ON(!PageLocked(page));
673         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
674
675         spin_lock_irqsave(&mapping->tree_lock, flags);
676         /*
677          * The non racy check for a busy page.
678          *
679          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
680          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
681          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
682          * here, then the following race may occur:
683          *
684          * get_user_pages(&page);
685          * [user mapping goes away]
686          * write_to(page);
687          *                              !PageDirty(page)    [good]
688          * SetPageDirty(page);
689          * put_page(page);
690          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
691          *
692          * [oops, our write_to data is lost]
693          *
694          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
695          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
696          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
697          *
698          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
699          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
700          */
701         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
702                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
703         else
704                 refcount = 2;
705         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
706                 goto cannot_free;
707         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
708         if (unlikely(PageDirty(page))) {
709                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
710                 goto cannot_free;
711         }
712
713         if (PageSwapCache(page)) {
714                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
715                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
716                 __delete_from_swap_cache(page);
717                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
718                 put_swap_page(page, swap);
719         } else {
720                 void (*freepage)(struct page *);
721                 void *shadow = NULL;
722
723                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
724                 /*
725                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
726                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
727                  *
728                  * But don't store shadows in an address space that is
729                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
730                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
731                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
732                  * back.
733                  *
734                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
735                  * only page cache pages found in these are zero pages
736                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
737                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
738                  * same page_tree.
739                  */
740                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
741                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
742                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
743                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
744                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
745
746                 if (freepage != NULL)
747                         freepage(page);
748         }
749
750         return 1;
751
752 cannot_free:
753         spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
754         return 0;
755 }
756
757 /*
758  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
759  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
760  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
761  * this page.
762  */
763 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
764 {
765         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
766                 /*
767                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
768                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
769                  * atomic operation.
770                  */
771                 page_ref_unfreeze(page, 1);
772                 return 1;
773         }
774         return 0;
775 }
776
777 /**
778  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
779  * @page: page to be put back to appropriate lru list
780  *
781  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
782  * Page may still be unevictable for other reasons.
783  *
784  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
785  */
786 void putback_lru_page(struct page *page)
787 {
788         bool is_unevictable;
789         int was_unevictable = PageUnevictable(page);
790
791         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
792
793 redo:
794         ClearPageUnevictable(page);
795
796         if (page_evictable(page)) {
797                 /*
798                  * For evictable pages, we can use the cache.
799                  * In event of a race, worst case is we end up with an
800                  * unevictable page on [in]active list.
801                  * We know how to handle that.
802                  */
803                 is_unevictable = false;
804                 lru_cache_add(page);
805         } else {
806                 /*
807                  * Put unevictable pages directly on zone's unevictable
808                  * list.
809                  */
810                 is_unevictable = true;
811                 add_page_to_unevictable_list(page);
812                 /*
813                  * When racing with an mlock or AS_UNEVICTABLE clearing
814                  * (page is unlocked) make sure that if the other thread
815                  * does not observe our setting of PG_lru and fails
816                  * isolation/check_move_unevictable_pages,
817                  * we see PG_mlocked/AS_UNEVICTABLE cleared below and move
818                  * the page back to the evictable list.
819                  *
820                  * The other side is TestClearPageMlocked() or shmem_lock().
821                  */
822                 smp_mb();
823         }
824
825         /*
826          * page's status can change while we move it among lru. If an evictable
827          * page is on unevictable list, it never be freed. To avoid that,
828          * check after we added it to the list, again.
829          */
830         if (is_unevictable && page_evictable(page)) {
831                 if (!isolate_lru_page(page)) {
832                         put_page(page);
833                         goto redo;
834                 }
835                 /* This means someone else dropped this page from LRU
836                  * So, it will be freed or putback to LRU again. There is
837                  * nothing to do here.
838                  */
839         }
840
841         if (was_unevictable && !is_unevictable)
842                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGRESCUED);
843         else if (!was_unevictable && is_unevictable)
844                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCULLED);
845
846         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
847 }
848
849 enum page_references {
850         PAGEREF_RECLAIM,
851         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
852         PAGEREF_KEEP,
853         PAGEREF_ACTIVATE,
854 };
855
856 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
857                                                   struct scan_control *sc)
858 {
859         int referenced_ptes, referenced_page;
860         unsigned long vm_flags;
861
862         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
863                                           &vm_flags);
864         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
865
866         /*
867          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
868          * move the page to the unevictable list.
869          */
870         if (vm_flags & VM_LOCKED)
871                 return PAGEREF_RECLAIM;
872
873         if (referenced_ptes) {
874                 if (PageSwapBacked(page))
875                         return PAGEREF_ACTIVATE;
876                 /*
877                  * All mapped pages start out with page table
878                  * references from the instantiating fault, so we need
879                  * to look twice if a mapped file page is used more
880                  * than once.
881                  *
882                  * Mark it and spare it for another trip around the
883                  * inactive list.  Another page table reference will
884                  * lead to its activation.
885                  *
886                  * Note: the mark is set for activated pages as well
887                  * so that recently deactivated but used pages are
888                  * quickly recovered.
889                  */
890                 SetPageReferenced(page);
891
892                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
893                         return PAGEREF_ACTIVATE;
894
895                 /*
896                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
897                  */
898                 if (vm_flags & VM_EXEC)
899                         return PAGEREF_ACTIVATE;
900
901                 return PAGEREF_KEEP;
902         }
903
904         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
905         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
906                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
907
908         return PAGEREF_RECLAIM;
909 }
910
911 /* Check if a page is dirty or under writeback */
912 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
913                                        bool *dirty, bool *writeback)
914 {
915         struct address_space *mapping;
916
917         /*
918          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
919          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
920          */
921         if (!page_is_file_cache(page) ||
922             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
923                 *dirty = false;
924                 *writeback = false;
925                 return;
926         }
927
928         /* By default assume that the page flags are accurate */
929         *dirty = PageDirty(page);
930         *writeback = PageWriteback(page);
931
932         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
933         if (!page_has_private(page))
934                 return;
935
936         mapping = page_mapping(page);
937         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
938                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
939 }
940
941 struct reclaim_stat {
942         unsigned nr_dirty;
943         unsigned nr_unqueued_dirty;
944         unsigned nr_congested;
945         unsigned nr_writeback;
946         unsigned nr_immediate;
947         unsigned nr_activate;
948         unsigned nr_ref_keep;
949         unsigned nr_unmap_fail;
950 };
951
952 /*
953  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
954  */
955 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
956                                       struct pglist_data *pgdat,
957                                       struct scan_control *sc,
958                                       enum ttu_flags ttu_flags,
959                                       struct reclaim_stat *stat,
960                                       bool force_reclaim)
961 {
962         LIST_HEAD(ret_pages);
963         LIST_HEAD(free_pages);
964         int pgactivate = 0;
965         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
966         unsigned nr_dirty = 0;
967         unsigned nr_congested = 0;
968         unsigned nr_reclaimed = 0;
969         unsigned nr_writeback = 0;
970         unsigned nr_immediate = 0;
971         unsigned nr_ref_keep = 0;
972         unsigned nr_unmap_fail = 0;
973
974         cond_resched();
975
976         while (!list_empty(page_list)) {
977                 struct address_space *mapping;
978                 struct page *page;
979                 int may_enter_fs;
980                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
981                 bool dirty, writeback;
982
983                 cond_resched();
984
985                 page = lru_to_page(page_list);
986                 list_del(&page->lru);
987
988                 if (!trylock_page(page))
989                         goto keep;
990
991                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
992
993                 sc->nr_scanned++;
994
995                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
996                         goto activate_locked;
997
998                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
999                         goto keep_locked;
1000
1001                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
1002                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
1003                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
1004                         sc->nr_scanned++;
1005
1006                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1007                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1008
1009                 /*
1010                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
1011                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1012                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1013                  * is all dirty unqueued pages.
1014                  */
1015                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1016                 if (dirty || writeback)
1017                         nr_dirty++;
1018
1019                 if (dirty && !writeback)
1020                         nr_unqueued_dirty++;
1021
1022                 /*
1023                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1024                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1025                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1026                  * end of the LRU a second time.
1027                  */
1028                 mapping = page_mapping(page);
1029                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1030                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1031                     (writeback && PageReclaim(page)))
1032                         nr_congested++;
1033
1034                 /*
1035                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1036                  * are three cases to consider.
1037                  *
1038                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1039                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1040                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1041                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1042                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1043                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1044                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1045                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1046                  *    caller can stall after page list has been processed.
1047                  *
1048                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1049                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1050                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1051                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1052                  *    reclaim and continue scanning.
1053                  *
1054                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1055                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1056                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1057                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1058                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1059                  *    would probably show more reasons.
1060                  *
1061                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1062                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1063                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1064                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1065                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1066                  *
1067                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1068                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1069                  * inactive list and refilling from the active list. The
1070                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1071                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1072                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1073                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1074                  * takes to write them to disk.
1075                  */
1076                 if (PageWriteback(page)) {
1077                         /* Case 1 above */
1078                         if (current_is_kswapd() &&
1079                             PageReclaim(page) &&
1080                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1081                                 nr_immediate++;
1082                                 goto activate_locked;
1083
1084                         /* Case 2 above */
1085                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1086                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1087                                 /*
1088                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1089                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1090                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1091                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1092                                  * enough to care.  What we do want is for this
1093                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1094                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1095                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1096                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1097                                  */
1098                                 SetPageReclaim(page);
1099                                 nr_writeback++;
1100                                 goto activate_locked;
1101
1102                         /* Case 3 above */
1103                         } else {
1104                                 unlock_page(page);
1105                                 wait_on_page_writeback(page);
1106                                 /* then go back and try same page again */
1107                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1108                                 continue;
1109                         }
1110                 }
1111
1112                 if (!force_reclaim)
1113                         references = page_check_references(page, sc);
1114
1115                 switch (references) {
1116                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1117                         goto activate_locked;
1118                 case PAGEREF_KEEP:
1119                         nr_ref_keep++;
1120                         goto keep_locked;
1121                 case PAGEREF_RECLAIM:
1122                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1123                         ; /* try to reclaim the page below */
1124                 }
1125
1126                 /*
1127                  * Anonymous process memory has backing store?
1128                  * Try to allocate it some swap space here.
1129                  * Lazyfree page could be freed directly
1130                  */
1131                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1132                         if (!PageSwapCache(page)) {
1133                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1134                                         goto keep_locked;
1135                                 if (PageTransHuge(page)) {
1136                                         /* cannot split THP, skip it */
1137                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1138                                                 goto activate_locked;
1139                                         /*
1140                                          * Split pages without a PMD map right
1141                                          * away. Chances are some or all of the
1142                                          * tail pages can be freed without IO.
1143                                          */
1144                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1145                                             split_huge_page_to_list(page,
1146                                                                     page_list))
1147                                                 goto activate_locked;
1148                                 }
1149                                 if (!add_to_swap(page)) {
1150                                         if (!PageTransHuge(page))
1151                                                 goto activate_locked;
1152                                         /* Fallback to swap normal pages */
1153                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1154                                                                     page_list))
1155                                                 goto activate_locked;
1156 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1157                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1158 #endif
1159                                         if (!add_to_swap(page))
1160                                                 goto activate_locked;
1161                                 }
1162
1163                                 may_enter_fs = 1;
1164
1165                                 /* Adding to swap updated mapping */
1166                                 mapping = page_mapping(page);
1167                         }
1168                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1169                         /* Split file THP */
1170                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1171                                 goto keep_locked;
1172                 }
1173
1174                 /*
1175                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1176                  * processes. Try to unmap it here.
1177                  */
1178                 if (page_mapped(page)) {
1179                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1180
1181                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1182                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1183                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1184                                 nr_unmap_fail++;
1185                                 goto activate_locked;
1186                         }
1187                 }
1188
1189                 if (PageDirty(page)) {
1190                         /*
1191                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1192                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1193                          * injecting inefficient single-page IO into
1194                          * flusher writeback as much as possible: only
1195                          * write pages when we've encountered many
1196                          * dirty pages, and when we've already scanned
1197                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1198                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1199                          */
1200                         if (page_is_file_cache(page) &&
1201                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1202                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1203                                 /*
1204                                  * Immediately reclaim when written back.
1205                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1206                                  * except we already have the page isolated
1207                                  * and know it's dirty
1208                                  */
1209                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1210                                 SetPageReclaim(page);
1211
1212                                 goto activate_locked;
1213                         }
1214
1215                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1216                                 goto keep_locked;
1217                         if (!may_enter_fs)
1218                                 goto keep_locked;
1219                         if (!sc->may_writepage)
1220                                 goto keep_locked;
1221
1222                         /*
1223                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1224                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1225                          * starts and then write it out here.
1226                          */
1227                         try_to_unmap_flush_dirty();
1228                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1229                         case PAGE_KEEP:
1230                                 goto keep_locked;
1231                         case PAGE_ACTIVATE:
1232                                 goto activate_locked;
1233                         case PAGE_SUCCESS:
1234                                 if (PageWriteback(page))
1235                                         goto keep;
1236                                 if (PageDirty(page))
1237                                         goto keep;
1238
1239                                 /*
1240                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1241                                  * ahead and try to reclaim the page.
1242                                  */
1243                                 if (!trylock_page(page))
1244                                         goto keep;
1245                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1246                                         goto keep_locked;
1247                                 mapping = page_mapping(page);
1248                         case PAGE_CLEAN:
1249                                 ; /* try to free the page below */
1250                         }
1251                 }
1252
1253                 /*
1254                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1255                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1256                  * the page as well.
1257                  *
1258                  * We do this even if the page is PageDirty().
1259                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1260                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1261                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1262                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1263                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1264                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1265                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1266                  *
1267                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1268                  * the pages which were not successfully invalidated in
1269                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1270                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1271                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1272                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1273                  */
1274                 if (page_has_private(page)) {
1275                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1276                                 goto activate_locked;
1277                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1278                                 unlock_page(page);
1279                                 if (put_page_testzero(page))
1280                                         goto free_it;
1281                                 else {
1282                                         /*
1283                                          * rare race with speculative reference.
1284                                          * the speculative reference will free
1285                                          * this page shortly, so we may
1286                                          * increment nr_reclaimed here (and
1287                                          * leave it off the LRU).
1288                                          */
1289                                         nr_reclaimed++;
1290                                         continue;
1291                                 }
1292                         }
1293                 }
1294
1295                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1296                         /* follow __remove_mapping for reference */
1297                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1298                                 goto keep_locked;
1299                         if (PageDirty(page)) {
1300                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1301                                 goto keep_locked;
1302                         }
1303
1304                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1305                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1306                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1307                         goto keep_locked;
1308                 /*
1309                  * At this point, we have no other references and there is
1310                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1311                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1312                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1313                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1314                  */
1315                 __ClearPageLocked(page);
1316 free_it:
1317                 nr_reclaimed++;
1318
1319                 /*
1320                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1321                  * appear not as the counts should be low
1322                  */
1323                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1324                         mem_cgroup_uncharge(page);
1325                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1326                 } else
1327                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1328                 continue;
1329
1330 activate_locked:
1331                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1332                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1333                                                 PageMlocked(page)))
1334                         try_to_free_swap(page);
1335                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1336                 if (!PageMlocked(page)) {
1337                         SetPageActive(page);
1338                         pgactivate++;
1339                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1340                 }
1341 keep_locked:
1342                 unlock_page(page);
1343 keep:
1344                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1345                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1346         }
1347
1348         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1349         try_to_unmap_flush();
1350         free_unref_page_list(&free_pages);
1351
1352         list_splice(&ret_pages, page_list);
1353         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1354
1355         if (stat) {
1356                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1357                 stat->nr_congested = nr_congested;
1358                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1359                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1360                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1361                 stat->nr_activate = pgactivate;
1362                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1363                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1364         }
1365         return nr_reclaimed;
1366 }
1367
1368 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1369                                             struct list_head *page_list)
1370 {
1371         struct scan_control sc = {
1372                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1373                 .priority = DEF_PRIORITY,
1374                 .may_unmap = 1,
1375         };
1376         unsigned long ret;
1377         struct page *page, *next;
1378         LIST_HEAD(clean_pages);
1379
1380         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1381                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1382                     !__PageMovable(page)) {
1383                         ClearPageActive(page);
1384                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1385                 }
1386         }
1387
1388         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1389                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1390         list_splice(&clean_pages, page_list);
1391         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1392         return ret;
1393 }
1394
1395 /*
1396  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1397  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1398  * freed elsewhere are also ignored.
1399  *
1400  * page:        page to consider
1401  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1402  *
1403  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1404  */
1405 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1406 {
1407         int ret = -EINVAL;
1408
1409         /* Only take pages on the LRU. */
1410         if (!PageLRU(page))
1411                 return ret;
1412
1413         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1414         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1415                 return ret;
1416
1417         ret = -EBUSY;
1418
1419         /*
1420          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1421          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1422          * blocking - clean pages for the most part.
1423          *
1424          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1425          * that it is possible to migrate without blocking
1426          */
1427         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1428                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1429                 if (PageWriteback(page))
1430                         return ret;
1431
1432                 if (PageDirty(page)) {
1433                         struct address_space *mapping;
1434
1435                         /*
1436                          * Only pages without mappings or that have a
1437                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1438                          * without blocking
1439                          */
1440                         mapping = page_mapping(page);
1441                         if (mapping && !mapping->a_ops->migratepage)
1442                                 return ret;
1443                 }
1444         }
1445
1446         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1447                 return ret;
1448
1449         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1450                 /*
1451                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1452                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1453                  * page release code relies on it.
1454                  */
1455                 ClearPageLRU(page);
1456                 ret = 0;
1457         }
1458
1459         return ret;
1460 }
1461
1462
1463 /*
1464  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1465  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1466  */
1467 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1468                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1469 {
1470         int zid;
1471
1472         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1473                 if (!nr_zone_taken[zid])
1474                         continue;
1475
1476                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1477 #ifdef CONFIG_MEMCG
1478                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1479 #endif
1480         }
1481
1482 }
1483
1484 /*
1485  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1486  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1487  * and working on them outside the LRU lock.
1488  *
1489  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1490  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1491  *
1492  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1493  *
1494  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1495  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1496  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1497  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1498  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1499  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1500  * @lru:        LRU list id for isolating
1501  *
1502  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1503  */
1504 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1505                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1506                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1507                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1508 {
1509         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1510         unsigned long nr_taken = 0;
1511         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1512         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1513         unsigned long skipped = 0;
1514         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1515         LIST_HEAD(pages_skipped);
1516
1517         scan = 0;
1518         for (total_scan = 0;
1519              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1520              total_scan++) {
1521                 struct page *page;
1522
1523                 page = lru_to_page(src);
1524                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1525
1526                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1527
1528                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1529                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1530                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1531                         continue;
1532                 }
1533
1534                 /*
1535                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1536                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1537                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1538                  * pages, triggering a premature OOM.
1539                  */
1540                 scan++;
1541                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1542                 case 0:
1543                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1544                         nr_taken += nr_pages;
1545                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1546                         list_move(&page->lru, dst);
1547                         break;
1548
1549                 case -EBUSY:
1550                         /* else it is being freed elsewhere */
1551                         list_move(&page->lru, src);
1552                         continue;
1553
1554                 default:
1555                         BUG();
1556                 }
1557         }
1558
1559         /*
1560          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1561          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1562          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1563          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1564          * system at risk of premature OOM.
1565          */
1566         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1567                 int zid;
1568
1569                 list_splice(&pages_skipped, src);
1570                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1571                         if (!nr_skipped[zid])
1572                                 continue;
1573
1574                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1575                         skipped += nr_skipped[zid];
1576                 }
1577         }
1578         *nr_scanned = total_scan;
1579         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1580                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1581         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1582         return nr_taken;
1583 }
1584
1585 /**
1586  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1587  * @page: page to isolate from its LRU list
1588  *
1589  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1590  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1591  *
1592  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1593  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1594  *
1595  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1596  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1597  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1598  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1599  *
1600  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1601  * found will be decremented.
1602  *
1603  * Restrictions:
1604  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1605  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1606  *     without a stable reference).
1607  * (2) the lru_lock must not be held.
1608  * (3) interrupts must be enabled.
1609  */
1610 int isolate_lru_page(struct page *page)
1611 {
1612         int ret = -EBUSY;
1613
1614         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1615         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1616
1617         if (PageLRU(page)) {
1618                 struct zone *zone = page_zone(page);
1619                 struct lruvec *lruvec;
1620
1621                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1622                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1623                 if (PageLRU(page)) {
1624                         int lru = page_lru(page);
1625                         get_page(page);
1626                         ClearPageLRU(page);
1627                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1628                         ret = 0;
1629                 }
1630                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1631         }
1632         return ret;
1633 }
1634
1635 /*
1636  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1637  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1638  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1639  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1640  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1641  */
1642 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1643                 struct scan_control *sc)
1644 {
1645         unsigned long inactive, isolated;
1646
1647         if (current_is_kswapd())
1648                 return 0;
1649
1650         if (!sane_reclaim(sc))
1651                 return 0;
1652
1653         if (file) {
1654                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1655                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1656         } else {
1657                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1658                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1659         }
1660
1661         /*
1662          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1663          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1664          * deadlock.
1665          */
1666         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1667                 inactive >>= 3;
1668
1669         return isolated > inactive;
1670 }
1671
1672 static noinline_for_stack void
1673 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1674 {
1675         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1676         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1677         LIST_HEAD(pages_to_free);
1678
1679         /*
1680          * Put back any unfreeable pages.
1681          */
1682         while (!list_empty(page_list)) {
1683                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1684                 int lru;
1685
1686                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1687                 list_del(&page->lru);
1688                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1689                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1690                         putback_lru_page(page);
1691                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1692                         continue;
1693                 }
1694
1695                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1696
1697                 SetPageLRU(page);
1698                 lru = page_lru(page);
1699                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1700
1701                 if (is_active_lru(lru)) {
1702                         int file = is_file_lru(lru);
1703                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1704                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1705                 }
1706                 if (put_page_testzero(page)) {
1707                         __ClearPageLRU(page);
1708                         __ClearPageActive(page);
1709                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1710
1711                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1712                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1713                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1714                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1715                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1716                         } else
1717                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1718                 }
1719         }
1720
1721         /*
1722          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1723          */
1724         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1725 }
1726
1727 /*
1728  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1729  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1730  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1731  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1732  */
1733 static int current_may_throttle(void)
1734 {
1735         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1736                 current->backing_dev_info == NULL ||
1737                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1738 }
1739
1740 /*
1741  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1742  * of reclaimed pages
1743  */
1744 static noinline_for_stack unsigned long
1745 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1746                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1747 {
1748         LIST_HEAD(page_list);
1749         unsigned long nr_scanned;
1750         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1751         unsigned long nr_taken;
1752         struct reclaim_stat stat = {};
1753         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1754         int file = is_file_lru(lru);
1755         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1756         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1757         bool stalled = false;
1758
1759         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1760                 if (stalled)
1761                         return 0;
1762
1763                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1764                 msleep(100);
1765                 stalled = true;
1766
1767                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1768                 if (fatal_signal_pending(current))
1769                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1770         }
1771
1772         lru_add_drain();
1773
1774         if (!sc->may_unmap)
1775                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1776
1777         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1778
1779         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1780                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1781
1782         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1783         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1784
1785         if (current_is_kswapd()) {
1786                 if (global_reclaim(sc))
1787                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1788                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1789                                    nr_scanned);
1790         } else {
1791                 if (global_reclaim(sc))
1792                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1793                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1794                                    nr_scanned);
1795         }
1796         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1797
1798         if (nr_taken == 0)
1799                 return 0;
1800
1801         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1802                                 &stat, false);
1803
1804         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1805
1806         if (current_is_kswapd()) {
1807                 if (global_reclaim(sc))
1808                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1809                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1810                                    nr_reclaimed);
1811         } else {
1812                 if (global_reclaim(sc))
1813                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1814                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1815                                    nr_reclaimed);
1816         }
1817
1818         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1819
1820         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1821
1822         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1823
1824         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1825         free_unref_page_list(&page_list);
1826
1827         /*
1828          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1829          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1830          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1831          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1832          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1833          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1834          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1835          * same way balance_dirty_pages() manages.
1836          *
1837          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1838          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1839          * are encountered in the nr_immediate check below.
1840          */
1841         if (stat.nr_writeback && stat.nr_writeback == nr_taken)
1842                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
1843
1844         /*
1845          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
1846          * stalling here.
1847          */
1848         if (sane_reclaim(sc)) {
1849                 /*
1850                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1851                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1852                  */
1853                 if (stat.nr_dirty && stat.nr_dirty == stat.nr_congested)
1854                         set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
1855
1856                 /*
1857                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1858                  * implies that flushers are not doing their job. This can
1859                  * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1860                  * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1861                  * data has expired. It can also happen when the proportion of
1862                  * dirty pages grows not through writes but through memory
1863                  * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1864                  * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1865                  * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep, but
1866                  * also allow kswapd to start writing pages during reclaim.
1867                  */
1868                 if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1869                         wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1870                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
1871                 }
1872
1873                 /*
1874                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1875                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1876                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1877                  * they are written so also forcibly stall.
1878                  */
1879                 if (stat.nr_immediate && current_may_throttle())
1880                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1881         }
1882
1883         /*
1884          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1885          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1886          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1887          */
1888         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1889             current_may_throttle())
1890                 wait_iff_congested(pgdat, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1891
1892         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1893                         nr_scanned, nr_reclaimed,
1894                         stat.nr_dirty,  stat.nr_writeback,
1895                         stat.nr_congested, stat.nr_immediate,
1896                         stat.nr_activate, stat.nr_ref_keep,
1897                         stat.nr_unmap_fail,
1898                         sc->priority, file);
1899         return nr_reclaimed;
1900 }
1901
1902 /*
1903  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1904  *
1905  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1906  * processes, from rmap.
1907  *
1908  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1909  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1910  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1911  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1912  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1913  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1914  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1915  *
1916  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1917  * But we had to alter page->flags anyway.
1918  *
1919  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1920  */
1921
1922 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1923                                      struct list_head *list,
1924                                      struct list_head *pages_to_free,
1925                                      enum lru_list lru)
1926 {
1927         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1928         struct page *page;
1929         int nr_pages;
1930         int nr_moved = 0;
1931
1932         while (!list_empty(list)) {
1933                 page = lru_to_page(list);
1934                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1935
1936                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1937                 SetPageLRU(page);
1938
1939                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1940                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1941                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1942
1943                 if (put_page_testzero(page)) {
1944                         __ClearPageLRU(page);
1945                         __ClearPageActive(page);
1946                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1947
1948                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1949                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1950                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1951                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1952                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1953                         } else
1954                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1955                 } else {
1956                         nr_moved += nr_pages;
1957                 }
1958         }
1959
1960         if (!is_active_lru(lru)) {
1961                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1962                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
1963                                    nr_moved);
1964         }
1965
1966         return nr_moved;
1967 }
1968
1969 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1970                                struct lruvec *lruvec,
1971                                struct scan_control *sc,
1972                                enum lru_list lru)
1973 {
1974         unsigned long nr_taken;
1975         unsigned long nr_scanned;
1976         unsigned long vm_flags;
1977         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1978         LIST_HEAD(l_active);
1979         LIST_HEAD(l_inactive);
1980         struct page *page;
1981         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1982         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
1983         unsigned nr_rotated = 0;
1984         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1985         int file = is_file_lru(lru);
1986         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1987
1988         lru_add_drain();
1989
1990         if (!sc->may_unmap)
1991                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1992
1993         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1994
1995         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1996                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1997
1998         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1999         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2000
2001         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2002         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2003
2004         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2005
2006         while (!list_empty(&l_hold)) {
2007                 cond_resched();
2008                 page = lru_to_page(&l_hold);
2009                 list_del(&page->lru);
2010
2011                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2012                         putback_lru_page(page);
2013                         continue;
2014                 }
2015
2016                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2017                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2018                                 if (page_has_private(page))
2019                                         try_to_release_page(page, 0);
2020                                 unlock_page(page);
2021                         }
2022                 }
2023
2024                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2025                                     &vm_flags)) {
2026                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2027                         /*
2028                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2029                          * give them one more trip around the active list. So
2030                          * that executable code get better chances to stay in
2031                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2032                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2033                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2034                          * so we ignore them here.
2035                          */
2036                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2037                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2038                                 continue;
2039                         }
2040                 }
2041
2042                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2043                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2044         }
2045
2046         /*
2047          * Move pages back to the lru list.
2048          */
2049         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2050         /*
2051          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2052          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2053          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2054          * get_scan_count.
2055          */
2056         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2057
2058         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2059         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2060         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2061         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2062
2063         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2064         free_unref_page_list(&l_hold);
2065         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2066                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2067 }
2068
2069 /*
2070  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2071  * to do too much work.
2072  *
2073  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2074  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2075  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2076  *
2077  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2078  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2079  *
2080  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2081  *
2082  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2083  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2084  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2085  *
2086  * total     target    max
2087  * memory    ratio     inactive
2088  * -------------------------------------
2089  *   10MB       1         5MB
2090  *  100MB       1        50MB
2091  *    1GB       3       250MB
2092  *   10GB      10       0.9GB
2093  *  100GB      31         3GB
2094  *    1TB     101        10GB
2095  *   10TB     320        32GB
2096  */
2097 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2098                                  struct mem_cgroup *memcg,
2099                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2100 {
2101         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2102         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2103         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2104         unsigned long inactive, active;
2105         unsigned long inactive_ratio;
2106         unsigned long refaults;
2107         unsigned long gb;
2108
2109         /*
2110          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2111          * is pointless.
2112          */
2113         if (!file && !total_swap_pages)
2114                 return false;
2115
2116         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2117         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2118
2119         if (memcg)
2120                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2121         else
2122                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2123
2124         /*
2125          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2126          * is being established. Disable active list protection to get
2127          * rid of the stale workingset quickly.
2128          */
2129         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2130                 inactive_ratio = 0;
2131         } else {
2132                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2133                 if (gb)
2134                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2135                 else
2136                         inactive_ratio = 1;
2137         }
2138
2139         if (actual_reclaim)
2140                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2141                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2142                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2143                         inactive_ratio, file);
2144
2145         return inactive * inactive_ratio < active;
2146 }
2147
2148 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2149                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2150                                  struct scan_control *sc)
2151 {
2152         if (is_active_lru(lru)) {
2153                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2154                                          memcg, sc, true))
2155                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2156                 return 0;
2157         }
2158
2159         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2160 }
2161
2162 enum scan_balance {
2163         SCAN_EQUAL,
2164         SCAN_FRACT,
2165         SCAN_ANON,
2166         SCAN_FILE,
2167 };
2168
2169 /*
2170  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2171  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2172  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2173  * onto the active list instead of evict.
2174  *
2175  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2176  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2177  */
2178 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2179                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2180                            unsigned long *lru_pages)
2181 {
2182         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2183         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2184         u64 fraction[2];
2185         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2186         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2187         unsigned long anon_prio, file_prio;
2188         enum scan_balance scan_balance;
2189         unsigned long anon, file;
2190         unsigned long ap, fp;
2191         enum lru_list lru;
2192
2193         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2194         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2195                 scan_balance = SCAN_FILE;
2196                 goto out;
2197         }
2198
2199         /*
2200          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2201          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2202          * disable swapping for individual groups completely when
2203          * using the memory controller's swap limit feature would be
2204          * too expensive.
2205          */
2206         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2207                 scan_balance = SCAN_FILE;
2208                 goto out;
2209         }
2210
2211         /*
2212          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2213          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2214          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2215          */
2216         if (!sc->priority && swappiness) {
2217                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2218                 goto out;
2219         }
2220
2221         /*
2222          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2223          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2224          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2225          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2226          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2227          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2228          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2229          */
2230         if (global_reclaim(sc)) {
2231                 unsigned long pgdatfile;
2232                 unsigned long pgdatfree;
2233                 int z;
2234                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2235
2236                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2237                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2238                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2239
2240                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2241                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2242                         if (!managed_zone(zone))
2243                                 continue;
2244
2245                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2246                 }
2247
2248                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2249                         /*
2250                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2251                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2252                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2253                          */
2254                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2255                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2256                                         >> sc->priority) {
2257                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2258                                 goto out;
2259                         }
2260                 }
2261         }
2262
2263         /*
2264          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2265          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2266          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2267          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2268          * Without the second condition we could end up never scanning an
2269          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2270          * system is under heavy pressure.
2271          */
2272         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2273             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2274                 scan_balance = SCAN_FILE;
2275                 goto out;
2276         }
2277
2278         scan_balance = SCAN_FRACT;
2279
2280         /*
2281          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2282          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2283          */
2284         anon_prio = swappiness;
2285         file_prio = 200 - anon_prio;
2286
2287         /*
2288          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2289          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2290          * ratios to determine how valuable each cache is.
2291          *
2292          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2293          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2294          * up weighing recent references more than old ones.
2295          *
2296          * anon in [0], file in [1]
2297          */
2298
2299         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2300                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2301         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2302                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2303
2304         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2305         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2306                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2307                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2308         }
2309
2310         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2311                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2312                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2313         }
2314
2315         /*
2316          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2317          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2318          * each list that were recently referenced and in active use.
2319          */
2320         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2321         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2322
2323         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2324         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2325         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2326
2327         fraction[0] = ap;
2328         fraction[1] = fp;
2329         denominator = ap + fp + 1;
2330 out:
2331         *lru_pages = 0;
2332         for_each_evictable_lru(lru) {
2333                 int file = is_file_lru(lru);
2334                 unsigned long size;
2335                 unsigned long scan;
2336
2337                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2338                 scan = size >> sc->priority;
2339                 /*
2340                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2341                  * scrape out the remaining cache.
2342                  */
2343                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2344                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2345
2346                 switch (scan_balance) {
2347                 case SCAN_EQUAL:
2348                         /* Scan lists relative to size */
2349                         break;
2350                 case SCAN_FRACT:
2351                         /*
2352                          * Scan types proportional to swappiness and
2353                          * their relative recent reclaim efficiency.
2354                          */
2355                         scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2356                                          denominator);
2357                         break;
2358                 case SCAN_FILE:
2359                 case SCAN_ANON:
2360                         /* Scan one type exclusively */
2361                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2362                                 size = 0;
2363                                 scan = 0;
2364                         }
2365                         break;
2366                 default:
2367                         /* Look ma, no brain */
2368                         BUG();
2369                 }
2370
2371                 *lru_pages += size;
2372                 nr[lru] = scan;
2373         }
2374 }
2375
2376 /*
2377  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2378  */
2379 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2380                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2381 {
2382         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2383         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2384         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2385         unsigned long nr_to_scan;
2386         enum lru_list lru;
2387         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2388         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2389         struct blk_plug plug;
2390         bool scan_adjusted;
2391
2392         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2393
2394         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2395         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2396
2397         /*
2398          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2399          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2400          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2401          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2402          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2403          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2404          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2405          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2406          * dropped to zero at the first pass.
2407          */
2408         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2409                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2410
2411         blk_start_plug(&plug);
2412         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2413                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2414                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2415                 unsigned long nr_scanned;
2416
2417                 for_each_evictable_lru(lru) {
2418                         if (nr[lru]) {
2419                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2420                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2421
2422                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2423                                                             lruvec, memcg, sc);
2424                         }
2425                 }
2426
2427                 cond_resched();
2428
2429                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2430                         continue;
2431
2432                 /*
2433                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2434                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2435                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2436                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2437                  * proportional to the original scan target.
2438                  */
2439                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2440                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2441
2442                 /*
2443                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2444                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2445                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2446                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2447                  */
2448                 if (!nr_file || !nr_anon)
2449                         break;
2450
2451                 if (nr_file > nr_anon) {
2452                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2453                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2454                         lru = LRU_BASE;
2455                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2456                 } else {
2457                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2458                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2459                         lru = LRU_FILE;
2460                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2461                 }
2462
2463                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2464                 nr[lru] = 0;
2465                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2466
2467                 /*
2468                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2469                  * scan target and the percentage scanning already complete
2470                  */
2471                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2472                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2473                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2474                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2475
2476                 lru += LRU_ACTIVE;
2477                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2478                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2479                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2480
2481                 scan_adjusted = true;
2482         }
2483         blk_finish_plug(&plug);
2484         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2485
2486         /*
2487          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2488          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2489          */
2490         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2491                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2492                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2493 }
2494
2495 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2496 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2497 {
2498         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2499                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2500                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2501                 return true;
2502
2503         return false;
2504 }
2505
2506 /*
2507  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2508  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2509  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2510  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2511  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2512  */
2513 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2514                                         unsigned long nr_reclaimed,
2515                                         unsigned long nr_scanned,
2516                                         struct scan_control *sc)
2517 {
2518         unsigned long pages_for_compaction;
2519         unsigned long inactive_lru_pages;
2520         int z;
2521
2522         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2523         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2524                 return false;
2525
2526         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2527         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2528                 /*
2529                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2530                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2531                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2532                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2533                  */
2534                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2535                         return false;
2536         } else {
2537                 /*
2538                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2539                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2540                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2541                  * pages that were scanned. This will return to the
2542                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2543                  * the resulting allocation attempt fails
2544                  */
2545                 if (!nr_reclaimed)
2546                         return false;
2547         }
2548
2549         /*
2550          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2551          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2552          */
2553         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2554         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2555         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2556                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2557         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2558                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2559                 return true;
2560
2561         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2562         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2563                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2564                 if (!managed_zone(zone))
2565                         continue;
2566
2567                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2568                 case COMPACT_SUCCESS:
2569                 case COMPACT_CONTINUE:
2570                         return false;
2571                 default:
2572                         /* check next zone */
2573                         ;
2574                 }
2575         }
2576         return true;
2577 }
2578
2579 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2580 {
2581         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2582         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2583         bool reclaimable = false;
2584
2585         do {
2586                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2587                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2588                         .pgdat = pgdat,
2589                         .priority = sc->priority,
2590                 };
2591                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2592                 struct mem_cgroup *memcg;
2593
2594                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2595                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2596
2597                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2598                 do {
2599                         unsigned long lru_pages;
2600                         unsigned long reclaimed;
2601                         unsigned long scanned;
2602
2603                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2604                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2605                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2606                                         continue;
2607                                 }
2608                                 mem_cgroup_event(memcg, MEMCG_LOW);
2609                         }
2610
2611                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2612                         scanned = sc->nr_scanned;
2613                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2614                         node_lru_pages += lru_pages;
2615
2616                         if (memcg)
2617                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2618                                             memcg, sc->priority);
2619
2620                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2621                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2622                                    sc->nr_scanned - scanned,
2623                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2624
2625                         /*
2626                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2627                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2628                          * node.
2629                          *
2630                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2631                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2632                          * retry with decreasing priority if one round over the
2633                          * whole hierarchy is not sufficient.
2634                          */
2635                         if (!global_reclaim(sc) &&
2636                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2637                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2638                                 break;
2639                         }
2640                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2641
2642                 if (global_reclaim(sc))
2643                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2644                                     sc->priority);
2645
2646                 if (reclaim_state) {
2647                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2648                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2649                 }
2650
2651                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2652                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2653                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2654                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2655
2656                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2657                         reclaimable = true;
2658
2659         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2660                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2661
2662         /*
2663          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2664          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2665          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2666          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2667          */
2668         if (reclaimable)
2669                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2670
2671         return reclaimable;
2672 }
2673
2674 /*
2675  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2676  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2677  * should reclaim first.
2678  */
2679 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2680 {
2681         unsigned long watermark;
2682         enum compact_result suitable;
2683
2684         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2685         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2686                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2687                 return true;
2688         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2689                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2690                 return false;
2691
2692         /*
2693          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2694          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2695          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2696          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2697          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2698          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2699          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2700          */
2701         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2702
2703         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2704 }
2705
2706 /*
2707  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2708  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2709  * request.
2710  *
2711  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2712  * scan then give up on it.
2713  */
2714 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2715 {
2716         struct zoneref *z;
2717         struct zone *zone;
2718         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2719         unsigned long nr_soft_scanned;
2720         gfp_t orig_mask;
2721         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2722
2723         /*
2724          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2725          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2726          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2727          */
2728         orig_mask = sc->gfp_mask;
2729         if (buffer_heads_over_limit) {
2730                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2731                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2732         }
2733
2734         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2735                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2736                 /*
2737                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2738                  * to global LRU.
2739                  */
2740                 if (global_reclaim(sc)) {
2741                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2742                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2743                                 continue;
2744
2745                         /*
2746                          * If we already have plenty of memory free for
2747                          * compaction in this zone, don't free any more.
2748                          * Even though compaction is invoked for any
2749                          * non-zero order, only frequent costly order
2750                          * reclamation is disruptive enough to become a
2751                          * noticeable problem, like transparent huge
2752                          * page allocations.
2753                          */
2754                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2755                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2756                             compaction_ready(zone, sc)) {
2757                                 sc->compaction_ready = true;
2758                                 continue;
2759                         }
2760
2761                         /*
2762                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2763                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2764                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2765                          * the user prefers lower zones being preserved.
2766                          */
2767                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2768                                 continue;
2769
2770                         /*
2771                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2772                          * and returns the number of reclaimed pages and
2773                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2774                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2775                          */
2776                         nr_soft_scanned = 0;
2777                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2778                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2779                                                 &nr_soft_scanned);
2780                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2781                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2782                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2783                 }
2784
2785                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2786                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2787                         continue;
2788                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2789                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2790         }
2791
2792         /*
2793          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2794          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2795          */
2796         sc->gfp_mask = orig_mask;
2797 }
2798
2799 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2800 {
2801         struct mem_cgroup *memcg;
2802
2803         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2804         do {
2805                 unsigned long refaults;
2806                 struct lruvec *lruvec;
2807
2808                 if (memcg)
2809                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2810                 else
2811                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2812
2813                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2814                 lruvec->refaults = refaults;
2815         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2816 }
2817
2818 /*
2819  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2820  *
2821  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2822  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2823  *
2824  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2825  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2826  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2827  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2828  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2829  * work, and the allocation attempt will fail.
2830  *
2831  * returns:     0, if no pages reclaimed
2832  *              else, the number of pages reclaimed
2833  */
2834 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2835                                           struct scan_control *sc)
2836 {
2837         int initial_priority = sc->priority;
2838         pg_data_t *last_pgdat;
2839         struct zoneref *z;
2840         struct zone *zone;
2841 retry:
2842         delayacct_freepages_start();
2843
2844         if (global_reclaim(sc))
2845                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2846
2847         do {
2848                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2849                                 sc->priority);
2850                 sc->nr_scanned = 0;
2851                 shrink_zones(zonelist, sc);
2852
2853                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2854                         break;
2855
2856                 if (sc->compaction_ready)
2857                         break;
2858
2859                 /*
2860                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2861                  * writepage even in laptop mode.
2862                  */
2863                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2864                         sc->may_writepage = 1;
2865         } while (--sc->priority >= 0);
2866
2867         last_pgdat = NULL;
2868         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
2869                                         sc->nodemask) {
2870                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2871                         continue;
2872                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2873                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
2874         }
2875
2876         delayacct_freepages_end();
2877
2878         if (sc->nr_reclaimed)
2879                 return sc->nr_reclaimed;
2880
2881         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2882         if (sc->compaction_ready)
2883                 return 1;
2884
2885         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2886         if (sc->memcg_low_skipped) {
2887                 sc->priority = initial_priority;
2888                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
2889                 sc->memcg_low_skipped = 0;
2890                 goto retry;
2891         }
2892
2893         return 0;
2894 }
2895
2896 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
2897 {
2898         struct zone *zone;
2899         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2900         unsigned long free_pages = 0;
2901         int i;
2902         bool wmark_ok;
2903
2904         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
2905                 return true;
2906
2907         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2908                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2909                 if (!managed_zone(zone))
2910                         continue;
2911
2912                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
2913                         continue;
2914
2915                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2916                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2917         }
2918
2919         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2920         if (!pfmemalloc_reserve)
2921                 return true;
2922
2923         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2924
2925         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2926         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2927                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
2928                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2929                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2930         }
2931
2932         return wmark_ok;
2933 }
2934
2935 /*
2936  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2937  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2938  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2939  * when the low watermark is reached.
2940  *
2941  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2942  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2943  */
2944 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2945                                         nodemask_t *nodemask)
2946 {
2947         struct zoneref *z;
2948         struct zone *zone;
2949         pg_data_t *pgdat = NULL;
2950
2951         /*
2952          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2953          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2954          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2955          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2956          * processes to block on log_wait_commit().
2957          */
2958         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2959                 goto out;
2960
2961         /*
2962          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2963          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2964          */
2965         if (fatal_signal_pending(current))
2966                 goto out;
2967
2968         /*
2969          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2970          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2971          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2972          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2973          *
2974          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2975          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2976          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2977          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2978          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2979          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2980          * should make reasonable progress.
2981          */
2982         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2983                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2984                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2985                         continue;
2986
2987                 /* Throttle based on the first usable node */
2988                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2989                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
2990                         goto out;
2991                 break;
2992         }
2993
2994         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2995         if (!pgdat)
2996                 goto out;
2997
2998         /* Account for the throttling */
2999         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3000
3001         /*
3002          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3003          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3004          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3005          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3006          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3007          * second before continuing.
3008          */
3009         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3010                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3011                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3012
3013                 goto check_pending;
3014         }
3015
3016         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3017         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3018                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3019
3020 check_pending:
3021         if (fatal_signal_pending(current))
3022                 return true;
3023
3024 out:
3025         return false;
3026 }
3027
3028 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3029                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3030 {
3031         unsigned long nr_reclaimed;
3032         struct scan_control sc = {
3033                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3034                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3035                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3036                 .order = order,
3037                 .nodemask = nodemask,
3038                 .priority = DEF_PRIORITY,
3039                 .may_writepage = !laptop_mode,
3040                 .may_unmap = 1,
3041                 .may_swap = 1,
3042         };
3043
3044         /*
3045          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3046          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3047          * point.
3048          */
3049         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3050                 return 1;
3051
3052         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3053                                 sc.may_writepage,
3054                                 sc.gfp_mask,
3055                                 sc.reclaim_idx);
3056
3057         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3058
3059         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3060
3061         return nr_reclaimed;
3062 }
3063
3064 #ifdef CONFIG_MEMCG
3065
3066 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3067                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3068                                                 pg_data_t *pgdat,
3069                                                 unsigned long *nr_scanned)
3070 {
3071         struct scan_control sc = {
3072                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3073                 .target_mem_cgroup = memcg,
3074                 .may_writepage = !laptop_mode,
3075                 .may_unmap = 1,
3076                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3077                 .may_swap = !noswap,
3078         };
3079         unsigned long lru_pages;
3080
3081         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3082                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3083
3084         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3085                                                       sc.may_writepage,
3086                                                       sc.gfp_mask,
3087                                                       sc.reclaim_idx);
3088
3089         /*
3090          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3091          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3092          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3093          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3094          * the priority and make it zero.
3095          */
3096         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3097
3098         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3099
3100         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3101         return sc.nr_reclaimed;
3102 }
3103
3104 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3105                                            unsigned long nr_pages,
3106                                            gfp_t gfp_mask,
3107                                            bool may_swap)
3108 {
3109         struct zonelist *zonelist;
3110         unsigned long nr_reclaimed;
3111         int nid;
3112         unsigned int noreclaim_flag;
3113         struct scan_control sc = {
3114                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3115                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3116                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3117                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3118                 .target_mem_cgroup = memcg,
3119                 .priority = DEF_PRIORITY,
3120                 .may_writepage = !laptop_mode,
3121                 .may_unmap = 1,
3122                 .may_swap = may_swap,
3123         };
3124
3125         /*
3126          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3127          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3128          * scan does not need to be the current node.
3129          */
3130         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3131
3132         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3133
3134         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3135                                             sc.may_writepage,
3136                                             sc.gfp_mask,
3137                                             sc.reclaim_idx);
3138
3139         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3140         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3141         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3142
3143         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3144
3145         return nr_reclaimed;
3146 }
3147 #endif
3148
3149 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3150                                 struct scan_control *sc)
3151 {
3152         struct mem_cgroup *memcg;
3153
3154         if (!total_swap_pages)
3155                 return;
3156
3157         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3158         do {
3159                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3160
3161                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3162                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3163                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3164
3165                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3166         } while (memcg);
3167 }
3168
3169 /*
3170  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3171  * and classzone_idx
3172  */
3173 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3174 {
3175         int i;
3176         unsigned long mark = -1;
3177         struct zone *zone;
3178
3179         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3180                 zone = pgdat->node_zones + i;
3181
3182                 if (!managed_zone(zone))
3183                         continue;
3184
3185                 mark = high_wmark_pages(zone);
3186                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3187                         return true;
3188         }
3189
3190         /*
3191          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3192          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3193          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3194          */
3195         if (mark == -1)
3196                 return true;
3197
3198         return false;
3199 }
3200
3201 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3202 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3203 {
3204         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3205         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3206         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3207 }
3208
3209 /*
3210  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3211  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3212  *
3213  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3214  */
3215 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3216 {
3217         /*
3218          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3219          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3220          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3221          * throttled. There is also a potential race if processes get
3222          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3223          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3224          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3225          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3226          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3227          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3228          * that here we are under prepare_to_wait().
3229          */
3230         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3231                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3232
3233         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3234         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3235                 return true;
3236
3237         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3238                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3239                 return true;
3240         }
3241
3242         return false;
3243 }
3244
3245 /*
3246  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3247  * zone that is currently unbalanced.
3248  *
3249  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3250  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3251  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3252  */
3253 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3254                                struct scan_control *sc)
3255 {
3256         struct zone *zone;
3257         int z;
3258
3259         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3260         sc->nr_to_reclaim = 0;
3261         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3262                 zone = pgdat->node_zones + z;
3263                 if (!managed_zone(zone))
3264                         continue;
3265
3266                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3267         }
3268
3269         /*
3270          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3271          * now pressure is applied based on node LRU order.
3272          */
3273         shrink_node(pgdat, sc);
3274
3275         /*
3276          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3277          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3278          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3279          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3280          * can direct reclaim/compact.
3281          */
3282         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3283                 sc->order = 0;
3284
3285         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3286 }
3287
3288 /*
3289  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3290  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3291  * balanced.
3292  *
3293  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3294  *
3295  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3296  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3297  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3298  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3299  * balanced.
3300  */
3301 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3302 {
3303         int i;
3304         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3305         unsigned long nr_soft_scanned;
3306         struct zone *zone;
3307         struct scan_control sc = {
3308                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3309                 .order = order,
3310                 .priority = DEF_PRIORITY,
3311                 .may_writepage = !laptop_mode,
3312                 .may_unmap = 1,
3313                 .may_swap = 1,
3314         };
3315         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3316
3317         do {
3318                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3319                 bool raise_priority = true;
3320
3321                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3322
3323                 /*
3324                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3325                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3326                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3327                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3328                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3329                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3330                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3331                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3332                  */
3333                 if (buffer_heads_over_limit) {
3334                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3335                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3336                                 if (!managed_zone(zone))
3337                                         continue;
3338
3339                                 sc.reclaim_idx = i;
3340                                 break;
3341                         }
3342                 }
3343
3344                 /*
3345                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3346                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3347                  * have adjusted it.
3348                  */
3349                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3350                         goto out;
3351
3352                 /*
3353                  * Do some background aging of the anon list, to give
3354                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3355                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3356                  * about consistent aging.
3357                  */
3358                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3359
3360                 /*
3361                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3362                  * even in laptop mode.
3363                  */
3364                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3365                         sc.may_writepage = 1;
3366
3367                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3368                 sc.nr_scanned = 0;
3369                 nr_soft_scanned = 0;
3370                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3371                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3372                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3373
3374                 /*
3375                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3376                  * enough pages are already being scanned that that high
3377                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3378                  */
3379                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3380                         raise_priority = false;
3381
3382                 /*
3383                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3384                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3385                  * able to safely make forward progress. Wake them
3386                  */
3387                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3388                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3389                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3390
3391                 /* Check if kswapd should be suspending */
3392                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3393                         break;
3394
3395                 /*
3396                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3397                  * progress in reclaiming pages
3398                  */
3399                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3400                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3401                         sc.priority--;
3402         } while (sc.priority >= 1);
3403
3404         if (!sc.nr_reclaimed)
3405                 pgdat->kswapd_failures++;
3406
3407 out:
3408         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3409         /*
3410          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3411          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3412          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3413          * remain at the higher level.
3414          */
3415         return sc.order;
3416 }
3417
3418 /*
3419  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3420  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3421  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3422  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3423  * was recently woke for.
3424  */
3425 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3426                                            enum zone_type classzone_idx)
3427 {
3428         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3429                 return classzone_idx;
3430
3431         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3432 }
3433
3434 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3435                                 unsigned int classzone_idx)
3436 {
3437         long remaining = 0;
3438         DEFINE_WAIT(wait);
3439
3440         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3441                 return;
3442
3443         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3444
3445         /*
3446          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3447          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3448          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3449          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3450          * succeed.
3451          */
3452         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3453                 /*
3454                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3455                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3456                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3457                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3458                  */
3459                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3460
3461                 /*
3462                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3463                  * allocation of the requested order possible.
3464                  */
3465                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3466
3467                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3468
3469                 /*
3470                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3471                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3472                  * the previous request that slept prematurely.
3473                  */
3474                 if (remaining) {
3475                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3476                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3477                 }
3478
3479                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3480                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3481         }
3482
3483         /*
3484          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3485          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3486          */
3487         if (!remaining &&
3488             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3489                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3490
3491                 /*
3492                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3493                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3494                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3495                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3496                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3497                  * them before going back to sleep.
3498                  */
3499                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3500
3501                 if (!kthread_should_stop())
3502                         schedule();
3503
3504                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3505         } else {
3506                 if (remaining)
3507                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3508                 else
3509                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3510         }
3511         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3512 }
3513
3514 /*
3515  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3516  * from the init process.
3517  *
3518  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3519  * free memory available even if there is no other activity
3520  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3521  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3522  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3523  *
3524  * If there are applications that are active memory-allocators
3525  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3526  */
3527 static int kswapd(void *p)
3528 {
3529         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3530         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3531         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3532         struct task_struct *tsk = current;
3533
3534         struct reclaim_state reclaim_state = {
3535                 .reclaimed_slab = 0,
3536         };
3537         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3538
3539         if (!cpumask_empty(cpumask))
3540                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3541         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3542
3543         /*
3544          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3545          * and that if we need more memory we should get access to it
3546          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3547          * never get caught in the normal page freeing logic.
3548          *
3549          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3550          * you need a small amount of memory in order to be able to
3551          * page out something else, and this flag essentially protects
3552          * us from recursively trying to free more memory as we're
3553          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3554          */
3555         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3556         set_freezable();
3557
3558         pgdat->kswapd_order = 0;
3559         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3560         for ( ; ; ) {
3561                 bool ret;
3562
3563                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3564                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3565
3566 kswapd_try_sleep:
3567                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3568                                         classzone_idx);
3569
3570                 /* Read the new order and classzone_idx */
3571                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3572                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3573                 pgdat->kswapd_order = 0;
3574                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3575
3576                 ret = try_to_freeze();
3577                 if (kthread_should_stop())
3578                         break;
3579
3580                 /*
3581                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3582                  * after returning from the refrigerator
3583                  */
3584                 if (ret)
3585                         continue;
3586
3587                 /*
3588                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3589                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3590                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3591                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3592                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3593                  * request (alloc_order).
3594                  */
3595                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3596                                                 alloc_order);
3597                 fs_reclaim_acquire(GFP_KERNEL);
3598                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3599                 fs_reclaim_release(GFP_KERNEL);
3600                 if (reclaim_order < alloc_order)
3601                         goto kswapd_try_sleep;
3602         }
3603
3604         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3605         current->reclaim_state = NULL;
3606
3607         return 0;
3608 }
3609
3610 /*
3611  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3612  */
3613 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3614 {
3615         pg_data_t *pgdat;
3616
3617         if (!managed_zone(zone))
3618                 return;
3619
3620         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3621                 return;
3622         pgdat = zone->zone_pgdat;
3623         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3624                                                            classzone_idx);
3625         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3626         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3627                 return;
3628
3629         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3630         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3631                 return;
3632
3633         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx))
3634                 return;
3635
3636         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order);
3637         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3638 }
3639
3640 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3641 /*
3642  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3643  * freed pages.
3644  *
3645  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3646  * LRU order by reclaiming preferentially
3647  * inactive > active > active referenced > active mapped
3648  */
3649 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3650 {
3651         struct reclaim_state reclaim_state;
3652         struct scan_control sc = {
3653                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3654                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3655                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3656                 .priority = DEF_PRIORITY,
3657                 .may_writepage = 1,
3658                 .may_unmap = 1,
3659                 .may_swap = 1,
3660                 .hibernation_mode = 1,
3661         };
3662         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3663         struct task_struct *p = current;
3664         unsigned long nr_reclaimed;
3665         unsigned int noreclaim_flag;
3666
3667         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3668         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3669         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3670         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3671
3672         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3673
3674         p->reclaim_state = NULL;
3675         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3676         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3677
3678         return nr_reclaimed;
3679 }
3680 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3681
3682 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3683    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3684    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3685    restore their cpu bindings. */
3686 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3687 {
3688         int nid;
3689
3690         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3691                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3692                 const struct cpumask *mask;
3693
3694                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3695
3696                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3697                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3698                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3699         }
3700         return 0;
3701 }
3702
3703 /*
3704  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3705  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3706  */
3707 int kswapd_run(int nid)
3708 {
3709         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3710         int ret = 0;
3711
3712         if (pgdat->kswapd)
3713                 return 0;
3714
3715         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3716         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3717                 /* failure at boot is fatal */
3718                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3719                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3720                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3721                 pgdat->kswapd = NULL;
3722         }
3723         return ret;
3724 }
3725
3726 /*
3727  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3728  * hold mem_hotplug_begin/end().
3729  */
3730 void kswapd_stop(int nid)
3731 {
3732         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3733
3734         if (kswapd) {
3735                 kthread_stop(kswapd);
3736                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3737         }
3738 }
3739
3740 static int __init kswapd_init(void)
3741 {
3742         int nid, ret;
3743
3744         swap_setup();
3745         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3746                 kswapd_run(nid);
3747         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3748                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3749                                         NULL);
3750         WARN_ON(ret < 0);
3751         return 0;
3752 }
3753
3754 module_init(kswapd_init)
3755
3756 #ifdef CONFIG_NUMA
3757 /*
3758  * Node reclaim mode
3759  *
3760  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3761  * the watermarks.
3762  */
3763 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3764
3765 #define RECLAIM_OFF 0
3766 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3767 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3768 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3769
3770 /*
3771  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3772  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3773  * a zone.
3774  */
3775 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3776
3777 /*
3778  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3779  * occur.
3780  */
3781 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3782
3783 /*
3784  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3785  * slab reclaim needs to occur.
3786  */
3787 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3788
3789 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3790 {
3791         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3792         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3793                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3794
3795         /*
3796          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3797          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3798          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3799          */
3800         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3801 }
3802
3803 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3804 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3805 {
3806         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3807         unsigned long delta = 0;
3808
3809         /*
3810          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3811          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3812          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3813          * a better estimate
3814          */
3815         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3816                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3817         else
3818                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3819
3820         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3821         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3822                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3823
3824         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3825         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3826                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3827
3828         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3829 }
3830
3831 /*
3832  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3833  */
3834 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3835 {
3836         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3837         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3838         struct task_struct *p = current;
3839         struct reclaim_state reclaim_state;
3840         unsigned int noreclaim_flag;
3841         struct scan_control sc = {
3842                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3843                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3844                 .order = order,
3845                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3846                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3847                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3848                 .may_swap = 1,
3849                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3850         };
3851
3852         cond_resched();
3853         /*
3854          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3855          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3856          * and RECLAIM_UNMAP.
3857          */
3858         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3859         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
3860         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3861         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3862         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3863
3864         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3865                 /*
3866                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3867                  * priorities until we have enough memory freed.
3868                  */
3869                 do {
3870                         shrink_node(pgdat, &sc);
3871                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3872         }
3873
3874         p->reclaim_state = NULL;
3875         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3876         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
3877         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3878         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3879 }
3880
3881 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3882 {
3883         int ret;
3884
3885         /*
3886          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3887          * slab pages if we are over the defined limits.
3888          *
3889          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3890          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3891          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3892          * if less than a specified percentage of the node is used by
3893          * unmapped file backed pages.
3894          */
3895         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3896             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3897                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3898
3899         /*
3900          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3901          */
3902         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3903                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3904
3905         /*
3906          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3907          * have associated processors. This will favor the local processor
3908          * over remote processors and spread off node memory allocations
3909          * as wide as possible.
3910          */
3911         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3912                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3913
3914         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3915                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3916
3917         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3918         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3919
3920         if (!ret)
3921                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3922
3923         return ret;
3924 }
3925 #endif
3926
3927 /*
3928  * page_evictable - test whether a page is evictable
3929  * @page: the page to test
3930  *
3931  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3932  * lists vs unevictable list.
3933  *
3934  * Reasons page might not be evictable:
3935  * (1) page's mapping marked unevictable
3936  * (2) page is part of an mlocked VMA
3937  *
3938  */
3939 int page_evictable(struct page *page)
3940 {
3941         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3942 }
3943
3944 #ifdef CONFIG_SHMEM
3945 /**
3946  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3947  * @pages:      array of pages to check
3948  * @nr_pages:   number of pages to check
3949  *
3950  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3951  *
3952  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3953  */
3954 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3955 {
3956         struct lruvec *lruvec;
3957         struct pglist_data *pgdat = NULL;
3958         int pgscanned = 0;
3959         int pgrescued = 0;
3960         int i;
3961
3962         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3963                 struct page *page = pages[i];
3964                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
3965
3966                 pgscanned++;
3967                 if (pagepgdat != pgdat) {
3968                         if (pgdat)
3969                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3970                         pgdat = pagepgdat;
3971                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
3972                 }
3973                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
3974
3975                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3976                         continue;
3977
3978                 if (page_evictable(page)) {
3979                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3980
3981                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3982                         ClearPageUnevictable(page);
3983                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3984                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3985                         pgrescued++;
3986                 }
3987         }
3988
3989         if (pgdat) {
3990                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3991                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3992                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3993         }
3994 }
3995 #endif /* CONFIG_SHMEM */