memcg: refactor mem_cgroup_oom
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/migrate.h>
45 #include <linux/delayacct.h>
46 #include <linux/sysctl.h>
47 #include <linux/oom.h>
48 #include <linux/pagevec.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52 #include <linux/psi.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/div64.h>
56
57 #include <linux/swapops.h>
58 #include <linux/balloon_compaction.h>
59
60 #include "internal.h"
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/vmscan.h>
64
65 struct scan_control {
66         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
67         unsigned long nr_to_reclaim;
68
69         /*
70          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
71          * are scanned.
72          */
73         nodemask_t      *nodemask;
74
75         /*
76          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
77          * primary target of this reclaim invocation.
78          */
79         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
80
81         /*
82          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
83          */
84         unsigned long   anon_cost;
85         unsigned long   file_cost;
86
87         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
88 #define DEACTIVATE_ANON 1
89 #define DEACTIVATE_FILE 2
90         unsigned int may_deactivate:2;
91         unsigned int force_deactivate:1;
92         unsigned int skipped_deactivate:1;
93
94         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
95         unsigned int may_writepage:1;
96
97         /* Can mapped pages be reclaimed? */
98         unsigned int may_unmap:1;
99
100         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
101         unsigned int may_swap:1;
102
103         /*
104          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
105          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
106          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
107          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
108          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
109          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
110          */
111         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
112         unsigned int memcg_low_skipped:1;
113
114         unsigned int hibernation_mode:1;
115
116         /* One of the zones is ready for compaction */
117         unsigned int compaction_ready:1;
118
119         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
120         unsigned int cache_trim_mode:1;
121
122         /* The file pages on the current node are dangerously low */
123         unsigned int file_is_tiny:1;
124
125         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
126         unsigned int no_demotion:1;
127
128         /* Allocation order */
129         s8 order;
130
131         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
132         s8 priority;
133
134         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
135         s8 reclaim_idx;
136
137         /* This context's GFP mask */
138         gfp_t gfp_mask;
139
140         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
141         unsigned long nr_scanned;
142
143         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
144         unsigned long nr_reclaimed;
145
146         struct {
147                 unsigned int dirty;
148                 unsigned int unqueued_dirty;
149                 unsigned int congested;
150                 unsigned int writeback;
151                 unsigned int immediate;
152                 unsigned int file_taken;
153                 unsigned int taken;
154         } nr;
155
156         /* for recording the reclaimed slab by now */
157         struct reclaim_state reclaim_state;
158 };
159
160 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
162         do {                                                            \
163                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
164                         struct page *prev;                              \
165                                                                         \
166                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
167                         prefetchw(&prev->_field);                       \
168                 }                                                       \
169         } while (0)
170 #else
171 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
172 #endif
173
174 /*
175  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
176  */
177 int vm_swappiness = 60;
178
179 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
180                                    struct reclaim_state *rs)
181 {
182         /* Check for an overwrite */
183         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
184
185         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
186         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
187
188         task->reclaim_state = rs;
189 }
190
191 static LIST_HEAD(shrinker_list);
192 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
193
194 #ifdef CONFIG_MEMCG
195 static int shrinker_nr_max;
196
197 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
198 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
199 {
200         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
201 }
202
203 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
204 {
205         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
206 }
207
208 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
209                                                      int nid)
210 {
211         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
212                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
213 }
214
215 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
216                                     int map_size, int defer_size,
217                                     int old_map_size, int old_defer_size)
218 {
219         struct shrinker_info *new, *old;
220         struct mem_cgroup_per_node *pn;
221         int nid;
222         int size = map_size + defer_size;
223
224         for_each_node(nid) {
225                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
226                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
227                 /* Not yet online memcg */
228                 if (!old)
229                         return 0;
230
231                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
232                 if (!new)
233                         return -ENOMEM;
234
235                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
236                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
237
238                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
239                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
240                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
241                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
242                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
243                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
244                        defer_size - old_defer_size);
245
246                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
247                 kvfree_rcu(old, rcu);
248         }
249
250         return 0;
251 }
252
253 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
254 {
255         struct mem_cgroup_per_node *pn;
256         struct shrinker_info *info;
257         int nid;
258
259         for_each_node(nid) {
260                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
261                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
262                 kvfree(info);
263                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
264         }
265 }
266
267 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
268 {
269         struct shrinker_info *info;
270         int nid, size, ret = 0;
271         int map_size, defer_size = 0;
272
273         down_write(&shrinker_rwsem);
274         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
275         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
276         size = map_size + defer_size;
277         for_each_node(nid) {
278                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
279                 if (!info) {
280                         free_shrinker_info(memcg);
281                         ret = -ENOMEM;
282                         break;
283                 }
284                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
285                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
286                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
287         }
288         up_write(&shrinker_rwsem);
289
290         return ret;
291 }
292
293 static inline bool need_expand(int nr_max)
294 {
295         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
296                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
297 }
298
299 static int expand_shrinker_info(int new_id)
300 {
301         int ret = 0;
302         int new_nr_max = new_id + 1;
303         int map_size, defer_size = 0;
304         int old_map_size, old_defer_size = 0;
305         struct mem_cgroup *memcg;
306
307         if (!need_expand(new_nr_max))
308                 goto out;
309
310         if (!root_mem_cgroup)
311                 goto out;
312
313         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
314
315         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
316         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
317         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
318         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
319
320         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
321         do {
322                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
323                                                old_map_size, old_defer_size);
324                 if (ret) {
325                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
326                         goto out;
327                 }
328         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
329 out:
330         if (!ret)
331                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
332
333         return ret;
334 }
335
336 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
337 {
338         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
339                 struct shrinker_info *info;
340
341                 rcu_read_lock();
342                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
343                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
344                 smp_mb__before_atomic();
345                 set_bit(shrinker_id, info->map);
346                 rcu_read_unlock();
347         }
348 }
349
350 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
351
352 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
353 {
354         int id, ret = -ENOMEM;
355
356         if (mem_cgroup_disabled())
357                 return -ENOSYS;
358
359         down_write(&shrinker_rwsem);
360         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
361         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
362         if (id < 0)
363                 goto unlock;
364
365         if (id >= shrinker_nr_max) {
366                 if (expand_shrinker_info(id)) {
367                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
368                         goto unlock;
369                 }
370         }
371         shrinker->id = id;
372         ret = 0;
373 unlock:
374         up_write(&shrinker_rwsem);
375         return ret;
376 }
377
378 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
379 {
380         int id = shrinker->id;
381
382         BUG_ON(id < 0);
383
384         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
385
386         idr_remove(&shrinker_idr, id);
387 }
388
389 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
390                                    struct mem_cgroup *memcg)
391 {
392         struct shrinker_info *info;
393
394         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
395         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
396 }
397
398 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
399                                   struct mem_cgroup *memcg)
400 {
401         struct shrinker_info *info;
402
403         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
404         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
405 }
406
407 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
408 {
409         int i, nid;
410         long nr;
411         struct mem_cgroup *parent;
412         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
413
414         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
415         if (!parent)
416                 parent = root_mem_cgroup;
417
418         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
419         down_read(&shrinker_rwsem);
420         for_each_node(nid) {
421                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
422                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
423                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
424                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
425                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
426                 }
427         }
428         up_read(&shrinker_rwsem);
429 }
430
431 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
432 {
433         return sc->target_mem_cgroup;
434 }
435
436 /**
437  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
438  * @sc: scan_control in question
439  *
440  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
441  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
442  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
443  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
444  * allocation and configurability.
445  *
446  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
447  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
448  */
449 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
450 {
451         if (!cgroup_reclaim(sc))
452                 return true;
453 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
454         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
455                 return true;
456 #endif
457         return false;
458 }
459 #else
460 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
461 {
462         return -ENOSYS;
463 }
464
465 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
466 {
467 }
468
469 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
470                                    struct mem_cgroup *memcg)
471 {
472         return 0;
473 }
474
475 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
476                                   struct mem_cgroup *memcg)
477 {
478         return 0;
479 }
480
481 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
482 {
483         return false;
484 }
485
486 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
487 {
488         return true;
489 }
490 #endif
491
492 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
493                              struct shrink_control *sc)
494 {
495         int nid = sc->nid;
496
497         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
498                 nid = 0;
499
500         if (sc->memcg &&
501             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
502                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
503                                               sc->memcg);
504
505         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
506 }
507
508
509 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
510                             struct shrink_control *sc)
511 {
512         int nid = sc->nid;
513
514         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
515                 nid = 0;
516
517         if (sc->memcg &&
518             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
519                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
520                                              sc->memcg);
521
522         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
523 }
524
525 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
526 {
527         if (!numa_demotion_enabled)
528                 return false;
529         if (sc) {
530                 if (sc->no_demotion)
531                         return false;
532                 /* It is pointless to do demotion in memcg reclaim */
533                 if (cgroup_reclaim(sc))
534                         return false;
535         }
536         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
537                 return false;
538
539         return true;
540 }
541
542 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
543                                           int nid,
544                                           struct scan_control *sc)
545 {
546         if (memcg == NULL) {
547                 /*
548                  * For non-memcg reclaim, is there
549                  * space in any swap device?
550                  */
551                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
552                         return true;
553         } else {
554                 /* Is the memcg below its swap limit? */
555                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
556                         return true;
557         }
558
559         /*
560          * The page can not be swapped.
561          *
562          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
563          */
564         return can_demote(nid, sc);
565 }
566
567 /*
568  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
569  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
570  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
571  */
572 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
573 {
574         unsigned long nr;
575
576         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
577                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
578         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
579                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
580                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
581
582         return nr;
583 }
584
585 /**
586  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
587  * @lruvec: lru vector
588  * @lru: lru to use
589  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
590  */
591 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
592                                      int zone_idx)
593 {
594         unsigned long size = 0;
595         int zid;
596
597         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
598                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
599
600                 if (!managed_zone(zone))
601                         continue;
602
603                 if (!mem_cgroup_disabled())
604                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
605                 else
606                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
607         }
608         return size;
609 }
610
611 /*
612  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
613  */
614 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
615 {
616         unsigned int size;
617         int err;
618
619         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
620                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
621                 if (err != -ENOSYS)
622                         return err;
623
624                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
625         }
626
627         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
628         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
629                 size *= nr_node_ids;
630
631         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
632         if (!shrinker->nr_deferred)
633                 return -ENOMEM;
634
635         return 0;
636 }
637
638 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
639 {
640         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
641                 down_write(&shrinker_rwsem);
642                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
643                 up_write(&shrinker_rwsem);
644                 return;
645         }
646
647         kfree(shrinker->nr_deferred);
648         shrinker->nr_deferred = NULL;
649 }
650
651 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
652 {
653         down_write(&shrinker_rwsem);
654         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
655         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
656         up_write(&shrinker_rwsem);
657 }
658
659 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
660 {
661         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
662
663         if (err)
664                 return err;
665         register_shrinker_prepared(shrinker);
666         return 0;
667 }
668 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
669
670 /*
671  * Remove one
672  */
673 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
674 {
675         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
676                 return;
677
678         down_write(&shrinker_rwsem);
679         list_del(&shrinker->list);
680         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
681         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
682                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
683         up_write(&shrinker_rwsem);
684
685         kfree(shrinker->nr_deferred);
686         shrinker->nr_deferred = NULL;
687 }
688 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
689
690 /**
691  * synchronize_shrinkers - Wait for all running shrinkers to complete.
692  *
693  * This is equivalent to calling unregister_shrink() and register_shrinker(),
694  * but atomically and with less overhead. This is useful to guarantee that all
695  * shrinker invocations have seen an update, before freeing memory, similar to
696  * rcu.
697  */
698 void synchronize_shrinkers(void)
699 {
700         down_write(&shrinker_rwsem);
701         up_write(&shrinker_rwsem);
702 }
703 EXPORT_SYMBOL(synchronize_shrinkers);
704
705 #define SHRINK_BATCH 128
706
707 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
708                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
709 {
710         unsigned long freed = 0;
711         unsigned long long delta;
712         long total_scan;
713         long freeable;
714         long nr;
715         long new_nr;
716         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
717                                           : SHRINK_BATCH;
718         long scanned = 0, next_deferred;
719
720         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
721         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
722                 return freeable;
723
724         /*
725          * copy the current shrinker scan count into a local variable
726          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
727          * don't also do this scanning work.
728          */
729         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
730
731         if (shrinker->seeks) {
732                 delta = freeable >> priority;
733                 delta *= 4;
734                 do_div(delta, shrinker->seeks);
735         } else {
736                 /*
737                  * These objects don't require any IO to create. Trim
738                  * them aggressively under memory pressure to keep
739                  * them from causing refetches in the IO caches.
740                  */
741                 delta = freeable / 2;
742         }
743
744         total_scan = nr >> priority;
745         total_scan += delta;
746         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
747
748         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
749                                    freeable, delta, total_scan, priority);
750
751         /*
752          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
753          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
754          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
755          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
756          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
757          * objects spread over several slabs with usage less than the
758          * batch_size.
759          *
760          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
761          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
762          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
763          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
764          * possible.
765          */
766         while (total_scan >= batch_size ||
767                total_scan >= freeable) {
768                 unsigned long ret;
769                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
770
771                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
772                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
773                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
774                 if (ret == SHRINK_STOP)
775                         break;
776                 freed += ret;
777
778                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
779                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
780                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
781
782                 cond_resched();
783         }
784
785         /*
786          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
787          * done, decreased by old deferred work that was done now.
788          *
789          * And it is capped to two times of the freeable items.
790          */
791         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
792         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
793
794         /*
795          * move the unused scan count back into the shrinker in a
796          * manner that handles concurrent updates.
797          */
798         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
799
800         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
801         return freed;
802 }
803
804 #ifdef CONFIG_MEMCG
805 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
806                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
807 {
808         struct shrinker_info *info;
809         unsigned long ret, freed = 0;
810         int i;
811
812         if (!mem_cgroup_online(memcg))
813                 return 0;
814
815         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
816                 return 0;
817
818         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
819         if (unlikely(!info))
820                 goto unlock;
821
822         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
823                 struct shrink_control sc = {
824                         .gfp_mask = gfp_mask,
825                         .nid = nid,
826                         .memcg = memcg,
827                 };
828                 struct shrinker *shrinker;
829
830                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
831                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
832                         if (!shrinker)
833                                 clear_bit(i, info->map);
834                         continue;
835                 }
836
837                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
838                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
839                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
840                         continue;
841
842                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
843                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
844                         clear_bit(i, info->map);
845                         /*
846                          * After the shrinker reported that it had no objects to
847                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
848                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
849                          * added. To make sure, we have the bit set in this
850                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
851                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
852                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
853                          * set_shrinker_bit():
854                          *
855                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
856                          *   list_add_tail()    clear_bit()
857                          *   <MB>               <MB>
858                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
859                          */
860                         smp_mb__after_atomic();
861                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
862                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
863                                 ret = 0;
864                         else
865                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
866                 }
867                 freed += ret;
868
869                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
870                         freed = freed ? : 1;
871                         break;
872                 }
873         }
874 unlock:
875         up_read(&shrinker_rwsem);
876         return freed;
877 }
878 #else /* CONFIG_MEMCG */
879 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
880                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
881 {
882         return 0;
883 }
884 #endif /* CONFIG_MEMCG */
885
886 /**
887  * shrink_slab - shrink slab caches
888  * @gfp_mask: allocation context
889  * @nid: node whose slab caches to target
890  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
891  * @priority: the reclaim priority
892  *
893  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
894  *
895  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
896  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
897  *
898  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
899  * are called only if it is the root cgroup.
900  *
901  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
902  * in order to get the scan target.
903  *
904  * Returns the number of reclaimed slab objects.
905  */
906 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
907                                  struct mem_cgroup *memcg,
908                                  int priority)
909 {
910         unsigned long ret, freed = 0;
911         struct shrinker *shrinker;
912
913         /*
914          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
915          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
916          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
917          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
918          * oom.
919          */
920         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
921                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
922
923         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
924                 goto out;
925
926         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
927                 struct shrink_control sc = {
928                         .gfp_mask = gfp_mask,
929                         .nid = nid,
930                         .memcg = memcg,
931                 };
932
933                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
934                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
935                         ret = 0;
936                 freed += ret;
937                 /*
938                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
939                  * prevent the registration from being stalled for long periods
940                  * by parallel ongoing shrinking.
941                  */
942                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
943                         freed = freed ? : 1;
944                         break;
945                 }
946         }
947
948         up_read(&shrinker_rwsem);
949 out:
950         cond_resched();
951         return freed;
952 }
953
954 static void drop_slab_node(int nid)
955 {
956         unsigned long freed;
957         int shift = 0;
958
959         do {
960                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
961
962                 if (fatal_signal_pending(current))
963                         return;
964
965                 freed = 0;
966                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
967                 do {
968                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
969                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
970         } while ((freed >> shift++) > 1);
971 }
972
973 void drop_slab(void)
974 {
975         int nid;
976
977         for_each_online_node(nid)
978                 drop_slab_node(nid);
979 }
980
981 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
982 {
983         /*
984          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
985          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
986          * heads at page->private.
987          */
988         int page_cache_pins = thp_nr_pages(page);
989         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
990 }
991
992 /*
993  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
994  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
995  * fsync(), msync() or close().
996  *
997  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
998  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
999  * that page is locked, the mapping is pinned.
1000  *
1001  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
1002  * __GFP_FS.
1003  */
1004 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
1005                                 struct page *page, int error)
1006 {
1007         lock_page(page);
1008         if (page_mapping(page) == mapping)
1009                 mapping_set_error(mapping, error);
1010         unlock_page(page);
1011 }
1012
1013 static bool skip_throttle_noprogress(pg_data_t *pgdat)
1014 {
1015         int reclaimable = 0, write_pending = 0;
1016         int i;
1017
1018         /*
1019          * If kswapd is disabled, reschedule if necessary but do not
1020          * throttle as the system is likely near OOM.
1021          */
1022         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
1023                 return true;
1024
1025         /*
1026          * If there are a lot of dirty/writeback pages then do not
1027          * throttle as throttling will occur when the pages cycle
1028          * towards the end of the LRU if still under writeback.
1029          */
1030         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1031                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
1032
1033                 if (!populated_zone(zone))
1034                         continue;
1035
1036                 reclaimable += zone_reclaimable_pages(zone);
1037                 write_pending += zone_page_state_snapshot(zone,
1038                                                   NR_ZONE_WRITE_PENDING);
1039         }
1040         if (2 * write_pending <= reclaimable)
1041                 return true;
1042
1043         return false;
1044 }
1045
1046 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
1047 {
1048         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
1049         long timeout, ret;
1050         DEFINE_WAIT(wait);
1051
1052         /*
1053          * Do not throttle IO workers, kthreads other than kswapd or
1054          * workqueues. They may be required for reclaim to make
1055          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
1056          */
1057         if (!current_is_kswapd() &&
1058             current->flags & (PF_IO_WORKER|PF_KTHREAD)) {
1059                 cond_resched();
1060                 return;
1061         }
1062
1063         /*
1064          * These figures are pulled out of thin air.
1065          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
1066          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
1067          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
1068          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
1069          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
1070          * writeback to a slow device to excessive references pages at the tail
1071          * of the inactive LRU.
1072          */
1073         switch(reason) {
1074         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
1075                 timeout = HZ/10;
1076
1077                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
1078                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
1079                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
1080                 }
1081
1082                 break;
1083         case VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED:
1084                 fallthrough;
1085         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
1086                 if (skip_throttle_noprogress(pgdat)) {
1087                         cond_resched();
1088                         return;
1089                 }
1090
1091                 timeout = 1;
1092
1093                 break;
1094         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
1095                 timeout = HZ/50;
1096                 break;
1097         default:
1098                 WARN_ON_ONCE(1);
1099                 timeout = HZ;
1100                 break;
1101         }
1102
1103         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1104         ret = schedule_timeout(timeout);
1105         finish_wait(wqh, &wait);
1106
1107         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
1108                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
1109
1110         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
1111                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
1112                                 reason);
1113 }
1114
1115 /*
1116  * Account for pages written if tasks are throttled waiting on dirty
1117  * pages to clean. If enough pages have been cleaned since throttling
1118  * started then wakeup the throttled tasks.
1119  */
1120 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
1121                                                         int nr_throttled)
1122 {
1123         unsigned long nr_written;
1124
1125         node_stat_add_folio(folio, NR_THROTTLED_WRITTEN);
1126
1127         /*
1128          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
1129          * be synchronised. However, given that the system is
1130          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
1131          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
1132          * timeout guarantees forward progress.
1133          */
1134         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
1135                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
1136
1137         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
1138                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
1139 }
1140
1141 /* possible outcome of pageout() */
1142 typedef enum {
1143         /* failed to write page out, page is locked */
1144         PAGE_KEEP,
1145         /* move page to the active list, page is locked */
1146         PAGE_ACTIVATE,
1147         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
1148         PAGE_SUCCESS,
1149         /* page is clean and locked */
1150         PAGE_CLEAN,
1151 } pageout_t;
1152
1153 /*
1154  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
1155  * Calls ->writepage().
1156  */
1157 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
1158 {
1159         /*
1160          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
1161          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
1162          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
1163          * stalls if we need to run get_block().  We could test
1164          * PagePrivate for that.
1165          *
1166          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
1167          * this page's queue, we can perform writeback even if that
1168          * will block.
1169          *
1170          * If the page is swapcache, write it back even if that would
1171          * block, for some throttling. This happens by accident, because
1172          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
1173          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
1174          */
1175         if (!is_page_cache_freeable(page))
1176                 return PAGE_KEEP;
1177         if (!mapping) {
1178                 /*
1179                  * Some data journaling orphaned pages can have
1180                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
1181                  */
1182                 if (page_has_private(page)) {
1183                         if (try_to_free_buffers(page)) {
1184                                 ClearPageDirty(page);
1185                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
1186                                 return PAGE_CLEAN;
1187                         }
1188                 }
1189                 return PAGE_KEEP;
1190         }
1191         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1192                 return PAGE_ACTIVATE;
1193
1194         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
1195                 int res;
1196                 struct writeback_control wbc = {
1197                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1198                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1199                         .range_start = 0,
1200                         .range_end = LLONG_MAX,
1201                         .for_reclaim = 1,
1202                 };
1203
1204                 SetPageReclaim(page);
1205                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
1206                 if (res < 0)
1207                         handle_write_error(mapping, page, res);
1208                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1209                         ClearPageReclaim(page);
1210                         return PAGE_ACTIVATE;
1211                 }
1212
1213                 if (!PageWriteback(page)) {
1214                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1215                         ClearPageReclaim(page);
1216                 }
1217                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
1218                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
1219                 return PAGE_SUCCESS;
1220         }
1221
1222         return PAGE_CLEAN;
1223 }
1224
1225 /*
1226  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
1227  * gets returned with a refcount of 0.
1228  */
1229 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
1230                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1231 {
1232         int refcount;
1233         void *shadow = NULL;
1234
1235         BUG_ON(!PageLocked(page));
1236         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
1237
1238         if (!PageSwapCache(page))
1239                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
1240         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
1241         /*
1242          * The non racy check for a busy page.
1243          *
1244          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1245          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
1246          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
1247          * here, then the following race may occur:
1248          *
1249          * get_user_pages(&page);
1250          * [user mapping goes away]
1251          * write_to(page);
1252          *                              !PageDirty(page)    [good]
1253          * SetPageDirty(page);
1254          * put_page(page);
1255          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
1256          *
1257          * [oops, our write_to data is lost]
1258          *
1259          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1260          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
1261          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
1262          *
1263          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
1264          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1265          */
1266         refcount = 1 + compound_nr(page);
1267         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
1268                 goto cannot_free;
1269         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
1270         if (unlikely(PageDirty(page))) {
1271                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
1272                 goto cannot_free;
1273         }
1274
1275         if (PageSwapCache(page)) {
1276                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
1277                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
1278                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1279                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1280                 __delete_from_swap_cache(page, swap, shadow);
1281                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1282                 put_swap_page(page, swap);
1283         } else {
1284                 void (*freepage)(struct page *);
1285
1286                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
1287                 /*
1288                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1289                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1290                  *
1291                  * But don't store shadows in an address space that is
1292                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1293                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1294                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1295                  * back.
1296                  *
1297                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1298                  * only page cache pages found in these are zero pages
1299                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1300                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1301                  * same address_space.
1302                  */
1303                 if (reclaimed && page_is_file_lru(page) &&
1304                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1305                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1306                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
1307                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1308                 if (mapping_shrinkable(mapping))
1309                         inode_add_lru(mapping->host);
1310                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1311
1312                 if (freepage != NULL)
1313                         freepage(page);
1314         }
1315
1316         return 1;
1317
1318 cannot_free:
1319         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1320         if (!PageSwapCache(page))
1321                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1322         return 0;
1323 }
1324
1325 /*
1326  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
1327  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
1328  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
1329  * this page.
1330  */
1331 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
1332 {
1333         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
1334                 /*
1335                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
1336                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1337                  * atomic operation.
1338                  */
1339                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1340                 return 1;
1341         }
1342         return 0;
1343 }
1344
1345 /**
1346  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1347  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1348  *
1349  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1350  * Page may still be unevictable for other reasons.
1351  *
1352  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1353  */
1354 void putback_lru_page(struct page *page)
1355 {
1356         lru_cache_add(page);
1357         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1358 }
1359
1360 enum page_references {
1361         PAGEREF_RECLAIM,
1362         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1363         PAGEREF_KEEP,
1364         PAGEREF_ACTIVATE,
1365 };
1366
1367 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1368                                                   struct scan_control *sc)
1369 {
1370         int referenced_ptes, referenced_page;
1371         unsigned long vm_flags;
1372
1373         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1374                                           &vm_flags);
1375         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1376
1377         /*
1378          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1379          * move the page to the unevictable list.
1380          */
1381         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1382                 return PAGEREF_RECLAIM;
1383
1384         if (referenced_ptes) {
1385                 /*
1386                  * All mapped pages start out with page table
1387                  * references from the instantiating fault, so we need
1388                  * to look twice if a mapped file page is used more
1389                  * than once.
1390                  *
1391                  * Mark it and spare it for another trip around the
1392                  * inactive list.  Another page table reference will
1393                  * lead to its activation.
1394                  *
1395                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1396                  * so that recently deactivated but used pages are
1397                  * quickly recovered.
1398                  */
1399                 SetPageReferenced(page);
1400
1401                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1402                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1403
1404                 /*
1405                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1406                  */
1407                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && !PageSwapBacked(page))
1408                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1409
1410                 return PAGEREF_KEEP;
1411         }
1412
1413         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1414         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1415                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1416
1417         return PAGEREF_RECLAIM;
1418 }
1419
1420 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1421 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1422                                        bool *dirty, bool *writeback)
1423 {
1424         struct address_space *mapping;
1425
1426         /*
1427          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1428          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1429          */
1430         if (!page_is_file_lru(page) ||
1431             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1432                 *dirty = false;
1433                 *writeback = false;
1434                 return;
1435         }
1436
1437         /* By default assume that the page flags are accurate */
1438         *dirty = PageDirty(page);
1439         *writeback = PageWriteback(page);
1440
1441         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1442         if (!page_has_private(page))
1443                 return;
1444
1445         mapping = page_mapping(page);
1446         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1447                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1448 }
1449
1450 static struct page *alloc_demote_page(struct page *page, unsigned long node)
1451 {
1452         struct migration_target_control mtc = {
1453                 /*
1454                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
1455                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
1456                  * instead of migrated.
1457                  */
1458                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) |
1459                             __GFP_THISNODE  | __GFP_NOWARN |
1460                             __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
1461                 .nid = node
1462         };
1463
1464         return alloc_migration_target(page, (unsigned long)&mtc);
1465 }
1466
1467 /*
1468  * Take pages on @demote_list and attempt to demote them to
1469  * another node.  Pages which are not demoted are left on
1470  * @demote_pages.
1471  */
1472 static unsigned int demote_page_list(struct list_head *demote_pages,
1473                                      struct pglist_data *pgdat)
1474 {
1475         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
1476         unsigned int nr_succeeded;
1477
1478         if (list_empty(demote_pages))
1479                 return 0;
1480
1481         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
1482                 return 0;
1483
1484         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
1485         migrate_pages(demote_pages, alloc_demote_page, NULL,
1486                             target_nid, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
1487                             &nr_succeeded);
1488
1489         if (current_is_kswapd())
1490                 __count_vm_events(PGDEMOTE_KSWAPD, nr_succeeded);
1491         else
1492                 __count_vm_events(PGDEMOTE_DIRECT, nr_succeeded);
1493
1494         return nr_succeeded;
1495 }
1496
1497 /*
1498  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1499  */
1500 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1501                                      struct pglist_data *pgdat,
1502                                      struct scan_control *sc,
1503                                      struct reclaim_stat *stat,
1504                                      bool ignore_references)
1505 {
1506         LIST_HEAD(ret_pages);
1507         LIST_HEAD(free_pages);
1508         LIST_HEAD(demote_pages);
1509         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1510         unsigned int pgactivate = 0;
1511         bool do_demote_pass;
1512
1513         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1514         cond_resched();
1515         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1516
1517 retry:
1518         while (!list_empty(page_list)) {
1519                 struct address_space *mapping;
1520                 struct page *page;
1521                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1522                 bool dirty, writeback, may_enter_fs;
1523                 unsigned int nr_pages;
1524
1525                 cond_resched();
1526
1527                 page = lru_to_page(page_list);
1528                 list_del(&page->lru);
1529
1530                 if (!trylock_page(page))
1531                         goto keep;
1532
1533                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1534
1535                 nr_pages = compound_nr(page);
1536
1537                 /* Account the number of base pages even though THP */
1538                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1539
1540                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1541                         goto activate_locked;
1542
1543                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1544                         goto keep_locked;
1545
1546                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1547                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1548
1549                 /*
1550                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1551                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1552                  * pages if the tail of the LRU is all dirty unqueued pages.
1553                  */
1554                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1555                 if (dirty || writeback)
1556                         stat->nr_dirty++;
1557
1558                 if (dirty && !writeback)
1559                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1560
1561                 /*
1562                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1563                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1564                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1565                  * end of the LRU a second time.
1566                  */
1567                 mapping = page_mapping(page);
1568                 if (writeback && PageReclaim(page))
1569                         stat->nr_congested++;
1570
1571                 /*
1572                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1573                  * are three cases to consider.
1574                  *
1575                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1576                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1577                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1578                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1579                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1580                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1581                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1582                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1583                  *    caller can stall after page list has been processed.
1584                  *
1585                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1586                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1587                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1588                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1589                  *    reclaim and continue scanning.
1590                  *
1591                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1592                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1593                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1594                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1595                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1596                  *    would probably show more reasons.
1597                  *
1598                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1599                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1600                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1601                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1602                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1603                  *
1604                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1605                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1606                  * inactive list and refilling from the active list. The
1607                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1608                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1609                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1610                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1611                  * takes to write them to disk.
1612                  */
1613                 if (PageWriteback(page)) {
1614                         /* Case 1 above */
1615                         if (current_is_kswapd() &&
1616                             PageReclaim(page) &&
1617                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1618                                 stat->nr_immediate++;
1619                                 goto activate_locked;
1620
1621                         /* Case 2 above */
1622                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1623                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1624                                 /*
1625                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1626                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1627                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1628                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1629                                  * enough to care.  What we do want is for this
1630                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1631                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1632                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1633                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1634                                  */
1635                                 SetPageReclaim(page);
1636                                 stat->nr_writeback++;
1637                                 goto activate_locked;
1638
1639                         /* Case 3 above */
1640                         } else {
1641                                 unlock_page(page);
1642                                 wait_on_page_writeback(page);
1643                                 /* then go back and try same page again */
1644                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1645                                 continue;
1646                         }
1647                 }
1648
1649                 if (!ignore_references)
1650                         references = page_check_references(page, sc);
1651
1652                 switch (references) {
1653                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1654                         goto activate_locked;
1655                 case PAGEREF_KEEP:
1656                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1657                         goto keep_locked;
1658                 case PAGEREF_RECLAIM:
1659                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1660                         ; /* try to reclaim the page below */
1661                 }
1662
1663                 /*
1664                  * Before reclaiming the page, try to relocate
1665                  * its contents to another node.
1666                  */
1667                 if (do_demote_pass &&
1668                     (thp_migration_supported() || !PageTransHuge(page))) {
1669                         list_add(&page->lru, &demote_pages);
1670                         unlock_page(page);
1671                         continue;
1672                 }
1673
1674                 /*
1675                  * Anonymous process memory has backing store?
1676                  * Try to allocate it some swap space here.
1677                  * Lazyfree page could be freed directly
1678                  */
1679                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1680                         if (!PageSwapCache(page)) {
1681                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1682                                         goto keep_locked;
1683                                 if (page_maybe_dma_pinned(page))
1684                                         goto keep_locked;
1685                                 if (PageTransHuge(page)) {
1686                                         /* cannot split THP, skip it */
1687                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1688                                                 goto activate_locked;
1689                                         /*
1690                                          * Split pages without a PMD map right
1691                                          * away. Chances are some or all of the
1692                                          * tail pages can be freed without IO.
1693                                          */
1694                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1695                                             split_huge_page_to_list(page,
1696                                                                     page_list))
1697                                                 goto activate_locked;
1698                                 }
1699                                 if (!add_to_swap(page)) {
1700                                         if (!PageTransHuge(page))
1701                                                 goto activate_locked_split;
1702                                         /* Fallback to swap normal pages */
1703                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1704                                                                     page_list))
1705                                                 goto activate_locked;
1706 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1707                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1708 #endif
1709                                         if (!add_to_swap(page))
1710                                                 goto activate_locked_split;
1711                                 }
1712
1713                                 may_enter_fs = true;
1714
1715                                 /* Adding to swap updated mapping */
1716                                 mapping = page_mapping(page);
1717                         }
1718                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1719                         /* Split file THP */
1720                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1721                                 goto keep_locked;
1722                 }
1723
1724                 /*
1725                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1726                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1727                  *
1728                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1729                  * reach here.
1730                  */
1731                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1732                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1733                         nr_pages = 1;
1734                 }
1735
1736                 /*
1737                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1738                  * processes. Try to unmap it here.
1739                  */
1740                 if (page_mapped(page)) {
1741                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1742                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1743
1744                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1745                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1746
1747                         try_to_unmap(page, flags);
1748                         if (page_mapped(page)) {
1749                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1750                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1751                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1752                                 goto activate_locked;
1753                         }
1754                 }
1755
1756                 if (PageDirty(page)) {
1757                         /*
1758                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1759                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1760                          * injecting inefficient single-page IO into
1761                          * flusher writeback as much as possible: only
1762                          * write pages when we've encountered many
1763                          * dirty pages, and when we've already scanned
1764                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1765                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1766                          */
1767                         if (page_is_file_lru(page) &&
1768                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1769                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1770                                 /*
1771                                  * Immediately reclaim when written back.
1772                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1773                                  * except we already have the page isolated
1774                                  * and know it's dirty
1775                                  */
1776                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1777                                 SetPageReclaim(page);
1778
1779                                 goto activate_locked;
1780                         }
1781
1782                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1783                                 goto keep_locked;
1784                         if (!may_enter_fs)
1785                                 goto keep_locked;
1786                         if (!sc->may_writepage)
1787                                 goto keep_locked;
1788
1789                         /*
1790                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1791                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1792                          * starts and then write it out here.
1793                          */
1794                         try_to_unmap_flush_dirty();
1795                         switch (pageout(page, mapping)) {
1796                         case PAGE_KEEP:
1797                                 goto keep_locked;
1798                         case PAGE_ACTIVATE:
1799                                 goto activate_locked;
1800                         case PAGE_SUCCESS:
1801                                 stat->nr_pageout += thp_nr_pages(page);
1802
1803                                 if (PageWriteback(page))
1804                                         goto keep;
1805                                 if (PageDirty(page))
1806                                         goto keep;
1807
1808                                 /*
1809                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1810                                  * ahead and try to reclaim the page.
1811                                  */
1812                                 if (!trylock_page(page))
1813                                         goto keep;
1814                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1815                                         goto keep_locked;
1816                                 mapping = page_mapping(page);
1817                                 fallthrough;
1818                         case PAGE_CLEAN:
1819                                 ; /* try to free the page below */
1820                         }
1821                 }
1822
1823                 /*
1824                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1825                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1826                  * the page as well.
1827                  *
1828                  * We do this even if the page is PageDirty().
1829                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1830                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1831                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1832                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1833                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1834                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1835                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1836                  *
1837                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1838                  * the pages which were not successfully invalidated in
1839                  * truncate_cleanup_page().  We try to drop those buffers here
1840                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1841                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1842                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1843                  */
1844                 if (page_has_private(page)) {
1845                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1846                                 goto activate_locked;
1847                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1848                                 unlock_page(page);
1849                                 if (put_page_testzero(page))
1850                                         goto free_it;
1851                                 else {
1852                                         /*
1853                                          * rare race with speculative reference.
1854                                          * the speculative reference will free
1855                                          * this page shortly, so we may
1856                                          * increment nr_reclaimed here (and
1857                                          * leave it off the LRU).
1858                                          */
1859                                         nr_reclaimed++;
1860                                         continue;
1861                                 }
1862                         }
1863                 }
1864
1865                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1866                         /* follow __remove_mapping for reference */
1867                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1868                                 goto keep_locked;
1869                         /*
1870                          * The page has only one reference left, which is
1871                          * from the isolation. After the caller puts the
1872                          * page back on lru and drops the reference, the
1873                          * page will be freed anyway. It doesn't matter
1874                          * which lru it goes. So we don't bother checking
1875                          * PageDirty here.
1876                          */
1877                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1878                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1879                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1880                                                          sc->target_mem_cgroup))
1881                         goto keep_locked;
1882
1883                 unlock_page(page);
1884 free_it:
1885                 /*
1886                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1887                  * all base pages.
1888                  */
1889                 nr_reclaimed += nr_pages;
1890
1891                 /*
1892                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1893                  * appear not as the counts should be low
1894                  */
1895                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1896                         destroy_compound_page(page);
1897                 else
1898                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1899                 continue;
1900
1901 activate_locked_split:
1902                 /*
1903                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1904                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1905                  */
1906                 if (nr_pages > 1) {
1907                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1908                         nr_pages = 1;
1909                 }
1910 activate_locked:
1911                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1912                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1913                                                 PageMlocked(page)))
1914                         try_to_free_swap(page);
1915                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1916                 if (!PageMlocked(page)) {
1917                         int type = page_is_file_lru(page);
1918                         SetPageActive(page);
1919                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1920                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1921                 }
1922 keep_locked:
1923                 unlock_page(page);
1924 keep:
1925                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1926                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1927         }
1928         /* 'page_list' is always empty here */
1929
1930         /* Migrate pages selected for demotion */
1931         nr_reclaimed += demote_page_list(&demote_pages, pgdat);
1932         /* Pages that could not be demoted are still in @demote_pages */
1933         if (!list_empty(&demote_pages)) {
1934                 /* Pages which failed to demoted go back on @page_list for retry: */
1935                 list_splice_init(&demote_pages, page_list);
1936                 do_demote_pass = false;
1937                 goto retry;
1938         }
1939
1940         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1941
1942         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1943         try_to_unmap_flush();
1944         free_unref_page_list(&free_pages);
1945
1946         list_splice(&ret_pages, page_list);
1947         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1948
1949         return nr_reclaimed;
1950 }
1951
1952 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1953                                             struct list_head *page_list)
1954 {
1955         struct scan_control sc = {
1956                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1957                 .may_unmap = 1,
1958         };
1959         struct reclaim_stat stat;
1960         unsigned int nr_reclaimed;
1961         struct page *page, *next;
1962         LIST_HEAD(clean_pages);
1963         unsigned int noreclaim_flag;
1964
1965         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1966                 if (!PageHuge(page) && page_is_file_lru(page) &&
1967                     !PageDirty(page) && !__PageMovable(page) &&
1968                     !PageUnevictable(page)) {
1969                         ClearPageActive(page);
1970                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1971                 }
1972         }
1973
1974         /*
1975          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1976          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1977          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1978          * change in the future.
1979          */
1980         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1981         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1982                                         &stat, true);
1983         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1984
1985         list_splice(&clean_pages, page_list);
1986         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1987                             -(long)nr_reclaimed);
1988         /*
1989          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1990          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1991          * discard so isolated count will be mismatched.
1992          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1993          */
1994         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1995                             stat.nr_lazyfree_fail);
1996         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1997                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1998         return nr_reclaimed;
1999 }
2000
2001 /*
2002  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
2003  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
2004  * freed elsewhere are also ignored.
2005  *
2006  * page:        page to consider
2007  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
2008  *
2009  * returns true on success, false on failure.
2010  */
2011 bool __isolate_lru_page_prepare(struct page *page, isolate_mode_t mode)
2012 {
2013         /* Only take pages on the LRU. */
2014         if (!PageLRU(page))
2015                 return false;
2016
2017         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
2018         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
2019                 return false;
2020
2021         /*
2022          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
2023          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
2024          * blocking - clean pages for the most part.
2025          *
2026          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
2027          * that it is possible to migrate without blocking
2028          */
2029         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
2030                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
2031                 if (PageWriteback(page))
2032                         return false;
2033
2034                 if (PageDirty(page)) {
2035                         struct address_space *mapping;
2036                         bool migrate_dirty;
2037
2038                         /*
2039                          * Only pages without mappings or that have a
2040                          * ->migratepage callback are possible to migrate
2041                          * without blocking. However, we can be racing with
2042                          * truncation so it's necessary to lock the page
2043                          * to stabilise the mapping as truncation holds
2044                          * the page lock until after the page is removed
2045                          * from the page cache.
2046                          */
2047                         if (!trylock_page(page))
2048                                 return false;
2049
2050                         mapping = page_mapping(page);
2051                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
2052                         unlock_page(page);
2053                         if (!migrate_dirty)
2054                                 return false;
2055                 }
2056         }
2057
2058         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
2059                 return false;
2060
2061         return true;
2062 }
2063
2064 /*
2065  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
2066  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
2067  */
2068 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
2069                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
2070 {
2071         int zid;
2072
2073         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2074                 if (!nr_zone_taken[zid])
2075                         continue;
2076
2077                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
2078         }
2079
2080 }
2081
2082 /*
2083  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
2084  *
2085  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
2086  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
2087  * and working on them outside the LRU lock.
2088  *
2089  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
2090  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
2091  *
2092  * Lru_lock must be held before calling this function.
2093  *
2094  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
2095  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
2096  * @dst:        The temp list to put pages on to.
2097  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
2098  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
2099  * @lru:        LRU list id for isolating
2100  *
2101  * returns how many pages were moved onto *@dst.
2102  */
2103 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
2104                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
2105                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
2106                 enum lru_list lru)
2107 {
2108         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
2109         unsigned long nr_taken = 0;
2110         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
2111         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
2112         unsigned long skipped = 0;
2113         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
2114         LIST_HEAD(pages_skipped);
2115         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
2116
2117         total_scan = 0;
2118         scan = 0;
2119         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
2120                 struct page *page;
2121
2122                 page = lru_to_page(src);
2123                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
2124
2125                 nr_pages = compound_nr(page);
2126                 total_scan += nr_pages;
2127
2128                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
2129                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
2130                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2131                         continue;
2132                 }
2133
2134                 /*
2135                  * Do not count skipped pages because that makes the function
2136                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
2137                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
2138                  * pages, triggering a premature OOM.
2139                  *
2140                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
2141                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
2142                  * only when the page is being freed somewhere else.
2143                  */
2144                 scan += nr_pages;
2145                 if (!__isolate_lru_page_prepare(page, mode)) {
2146                         /* It is being freed elsewhere */
2147                         list_move(&page->lru, src);
2148                         continue;
2149                 }
2150                 /*
2151                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
2152                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
2153                  * page release code relies on it.
2154                  */
2155                 if (unlikely(!get_page_unless_zero(page))) {
2156                         list_move(&page->lru, src);
2157                         continue;
2158                 }
2159
2160                 if (!TestClearPageLRU(page)) {
2161                         /* Another thread is already isolating this page */
2162                         put_page(page);
2163                         list_move(&page->lru, src);
2164                         continue;
2165                 }
2166
2167                 nr_taken += nr_pages;
2168                 nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2169                 list_move(&page->lru, dst);
2170         }
2171
2172         /*
2173          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
2174          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
2175          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
2176          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
2177          * system at risk of premature OOM.
2178          */
2179         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
2180                 int zid;
2181
2182                 list_splice(&pages_skipped, src);
2183                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2184                         if (!nr_skipped[zid])
2185                                 continue;
2186
2187                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
2188                         skipped += nr_skipped[zid];
2189                 }
2190         }
2191         *nr_scanned = total_scan;
2192         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
2193                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
2194         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
2195         return nr_taken;
2196 }
2197
2198 /**
2199  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
2200  * @page: page to isolate from its LRU list
2201  *
2202  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
2203  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
2204  *
2205  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
2206  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
2207  *
2208  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
2209  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
2210  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
2211  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
2212  *
2213  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
2214  * found will be decremented.
2215  *
2216  * Restrictions:
2217  *
2218  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
2219  *     fundamental difference from isolate_lru_pages (which is called
2220  *     without a stable reference).
2221  * (2) the lru_lock must not be held.
2222  * (3) interrupts must be enabled.
2223  */
2224 int isolate_lru_page(struct page *page)
2225 {
2226         struct folio *folio = page_folio(page);
2227         int ret = -EBUSY;
2228
2229         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2230         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
2231
2232         if (TestClearPageLRU(page)) {
2233                 struct lruvec *lruvec;
2234
2235                 get_page(page);
2236                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
2237                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
2238                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
2239                 ret = 0;
2240         }
2241
2242         return ret;
2243 }
2244
2245 /*
2246  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
2247  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
2248  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
2249  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
2250  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
2251  */
2252 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
2253                 struct scan_control *sc)
2254 {
2255         unsigned long inactive, isolated;
2256         bool too_many;
2257
2258         if (current_is_kswapd())
2259                 return 0;
2260
2261         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2262                 return 0;
2263
2264         if (file) {
2265                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2266                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2267         } else {
2268                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2269                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2270         }
2271
2272         /*
2273          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2274          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2275          * deadlock.
2276          */
2277         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2278                 inactive >>= 3;
2279
2280         too_many = isolated > inactive;
2281
2282         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
2283         if (!too_many)
2284                 wake_throttle_isolated(pgdat);
2285
2286         return too_many;
2287 }
2288
2289 /*
2290  * move_pages_to_lru() moves pages from private @list to appropriate LRU list.
2291  * On return, @list is reused as a list of pages to be freed by the caller.
2292  *
2293  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2294  */
2295 static unsigned int move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2296                                       struct list_head *list)
2297 {
2298         int nr_pages, nr_moved = 0;
2299         LIST_HEAD(pages_to_free);
2300         struct page *page;
2301
2302         while (!list_empty(list)) {
2303                 page = lru_to_page(list);
2304                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2305                 list_del(&page->lru);
2306                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2307                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2308                         putback_lru_page(page);
2309                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2310                         continue;
2311                 }
2312
2313                 /*
2314                  * The SetPageLRU needs to be kept here for list integrity.
2315                  * Otherwise:
2316                  *   #0 move_pages_to_lru             #1 release_pages
2317                  *   if !put_page_testzero
2318                  *                                    if (put_page_testzero())
2319                  *                                      !PageLRU //skip lru_lock
2320                  *     SetPageLRU()
2321                  *     list_add(&page->lru,)
2322                  *                                        list_add(&page->lru,)
2323                  */
2324                 SetPageLRU(page);
2325
2326                 if (unlikely(put_page_testzero(page))) {
2327                         __clear_page_lru_flags(page);
2328
2329                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2330                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2331                                 destroy_compound_page(page);
2332                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2333                         } else
2334                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
2335
2336                         continue;
2337                 }
2338
2339                 /*
2340                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2341                  * inhibits memcg migration).
2342                  */
2343                 VM_BUG_ON_PAGE(!folio_matches_lruvec(page_folio(page), lruvec), page);
2344                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
2345                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
2346                 nr_moved += nr_pages;
2347                 if (PageActive(page))
2348                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2349         }
2350
2351         /*
2352          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2353          */
2354         list_splice(&pages_to_free, list);
2355
2356         return nr_moved;
2357 }
2358
2359 /*
2360  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
2361  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE.
2362  * In that case we should only throttle if the backing device it is
2363  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
2364  */
2365 static int current_may_throttle(void)
2366 {
2367         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE);
2368 }
2369
2370 /*
2371  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2372  * of reclaimed pages
2373  */
2374 static unsigned long
2375 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
2376                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
2377 {
2378         LIST_HEAD(page_list);
2379         unsigned long nr_scanned;
2380         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2381         unsigned long nr_taken;
2382         struct reclaim_stat stat;
2383         bool file = is_file_lru(lru);
2384         enum vm_event_item item;
2385         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2386         bool stalled = false;
2387
2388         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2389                 if (stalled)
2390                         return 0;
2391
2392                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2393                 stalled = true;
2394                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
2395
2396                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2397                 if (fatal_signal_pending(current))
2398                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2399         }
2400
2401         lru_add_drain();
2402
2403         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2404
2405         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
2406                                      &nr_scanned, sc, lru);
2407
2408         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2409         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2410         if (!cgroup_reclaim(sc))
2411                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2412         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2413         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2414
2415         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2416
2417         if (nr_taken == 0)
2418                 return 0;
2419
2420         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, &stat, false);
2421
2422         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2423         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2424
2425         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2426         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2427         if (!cgroup_reclaim(sc))
2428                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2429         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2430         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2431         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2432
2433         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2434         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2435         free_unref_page_list(&page_list);
2436
2437         /*
2438          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2439          * implies that flushers are not doing their job. This can
2440          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2441          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2442          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2443          * dirty pages grows not through writes but through memory
2444          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2445          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2446          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2447          */
2448         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2449                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2450
2451         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2452         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2453         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2454         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2455         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2456         sc->nr.taken += nr_taken;
2457         if (file)
2458                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2459
2460         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2461                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2462         return nr_reclaimed;
2463 }
2464
2465 /*
2466  * shrink_active_list() moves pages from the active LRU to the inactive LRU.
2467  *
2468  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2469  * processes.
2470  *
2471  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2472  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2473  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()), so
2474  * we should drop lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2475  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2476  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2477  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2478  *
2479  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2480  * But we had to alter page->flags anyway.
2481  */
2482 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2483                                struct lruvec *lruvec,
2484                                struct scan_control *sc,
2485                                enum lru_list lru)
2486 {
2487         unsigned long nr_taken;
2488         unsigned long nr_scanned;
2489         unsigned long vm_flags;
2490         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2491         LIST_HEAD(l_active);
2492         LIST_HEAD(l_inactive);
2493         struct page *page;
2494         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2495         unsigned nr_rotated = 0;
2496         int file = is_file_lru(lru);
2497         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2498
2499         lru_add_drain();
2500
2501         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2502
2503         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2504                                      &nr_scanned, sc, lru);
2505
2506         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2507
2508         if (!cgroup_reclaim(sc))
2509                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2510         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2511
2512         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2513
2514         while (!list_empty(&l_hold)) {
2515                 cond_resched();
2516                 page = lru_to_page(&l_hold);
2517                 list_del(&page->lru);
2518
2519                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2520                         putback_lru_page(page);
2521                         continue;
2522                 }
2523
2524                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2525                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2526                                 if (page_has_private(page))
2527                                         try_to_release_page(page, 0);
2528                                 unlock_page(page);
2529                         }
2530                 }
2531
2532                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2533                                     &vm_flags)) {
2534                         /*
2535                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2536                          * give them one more trip around the active list. So
2537                          * that executable code get better chances to stay in
2538                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2539                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2540                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2541                          * so we ignore them here.
2542                          */
2543                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2544                                 nr_rotated += thp_nr_pages(page);
2545                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2546                                 continue;
2547                         }
2548                 }
2549
2550                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2551                 SetPageWorkingset(page);
2552                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2553         }
2554
2555         /*
2556          * Move pages back to the lru list.
2557          */
2558         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2559
2560         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2561         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2562         /* Keep all free pages in l_active list */
2563         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2564
2565         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2566         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2567
2568         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2569         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2570
2571         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2572         free_unref_page_list(&l_active);
2573         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2574                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2575 }
2576
2577 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2578 {
2579         int nid = NUMA_NO_NODE;
2580         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2581         LIST_HEAD(node_page_list);
2582         struct reclaim_stat dummy_stat;
2583         struct page *page;
2584         unsigned int noreclaim_flag;
2585         struct scan_control sc = {
2586                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2587                 .may_writepage = 1,
2588                 .may_unmap = 1,
2589                 .may_swap = 1,
2590                 .no_demotion = 1,
2591         };
2592
2593         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2594
2595         while (!list_empty(page_list)) {
2596                 page = lru_to_page(page_list);
2597                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2598                         nid = page_to_nid(page);
2599                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2600                 }
2601
2602                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2603                         ClearPageActive(page);
2604                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2605                         continue;
2606                 }
2607
2608                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2609                                                 NODE_DATA(nid),
2610                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2611                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2612                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2613                         list_del(&page->lru);
2614                         putback_lru_page(page);
2615                 }
2616
2617                 nid = NUMA_NO_NODE;
2618         }
2619
2620         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2621                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2622                                                 NODE_DATA(nid),
2623                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2624                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2625                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2626                         list_del(&page->lru);
2627                         putback_lru_page(page);
2628                 }
2629         }
2630
2631         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2632
2633         return nr_reclaimed;
2634 }
2635
2636 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2637                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2638 {
2639         if (is_active_lru(lru)) {
2640                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2641                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2642                 else
2643                         sc->skipped_deactivate = 1;
2644                 return 0;
2645         }
2646
2647         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2648 }
2649
2650 /*
2651  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2652  * to do too much work.
2653  *
2654  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2655  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2656  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2657  *
2658  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2659  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2660  *
2661  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2662  *
2663  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2664  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2665  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2666  *
2667  * total     target    max
2668  * memory    ratio     inactive
2669  * -------------------------------------
2670  *   10MB       1         5MB
2671  *  100MB       1        50MB
2672  *    1GB       3       250MB
2673  *   10GB      10       0.9GB
2674  *  100GB      31         3GB
2675  *    1TB     101        10GB
2676  *   10TB     320        32GB
2677  */
2678 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2679 {
2680         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2681         unsigned long inactive, active;
2682         unsigned long inactive_ratio;
2683         unsigned long gb;
2684
2685         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2686         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2687
2688         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2689         if (gb)
2690                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2691         else
2692                 inactive_ratio = 1;
2693
2694         return inactive * inactive_ratio < active;
2695 }
2696
2697 enum scan_balance {
2698         SCAN_EQUAL,
2699         SCAN_FRACT,
2700         SCAN_ANON,
2701         SCAN_FILE,
2702 };
2703
2704 /*
2705  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2706  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2707  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2708  * onto the active list instead of evict.
2709  *
2710  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2711  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2712  */
2713 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2714                            unsigned long *nr)
2715 {
2716         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2717         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2718         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2719         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2720         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2721         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2722         enum scan_balance scan_balance;
2723         unsigned long ap, fp;
2724         enum lru_list lru;
2725
2726         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2727         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2728                 scan_balance = SCAN_FILE;
2729                 goto out;
2730         }
2731
2732         /*
2733          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2734          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2735          * disable swapping for individual groups completely when
2736          * using the memory controller's swap limit feature would be
2737          * too expensive.
2738          */
2739         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2740                 scan_balance = SCAN_FILE;
2741                 goto out;
2742         }
2743
2744         /*
2745          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2746          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2747          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2748          */
2749         if (!sc->priority && swappiness) {
2750                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2751                 goto out;
2752         }
2753
2754         /*
2755          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2756          */
2757         if (sc->file_is_tiny) {
2758                 scan_balance = SCAN_ANON;
2759                 goto out;
2760         }
2761
2762         /*
2763          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2764          * anything from the anonymous working right now.
2765          */
2766         if (sc->cache_trim_mode) {
2767                 scan_balance = SCAN_FILE;
2768                 goto out;
2769         }
2770
2771         scan_balance = SCAN_FRACT;
2772         /*
2773          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2774          *
2775          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2776          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2777          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2778          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2779          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2780          *
2781          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2782          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2783          * applied, before swappiness.
2784          *
2785          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2786          */
2787         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2788         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2789         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2790         total_cost = anon_cost + file_cost;
2791
2792         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2793         ap /= anon_cost + 1;
2794
2795         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2796         fp /= file_cost + 1;
2797
2798         fraction[0] = ap;
2799         fraction[1] = fp;
2800         denominator = ap + fp;
2801 out:
2802         for_each_evictable_lru(lru) {
2803                 int file = is_file_lru(lru);
2804                 unsigned long lruvec_size;
2805                 unsigned long low, min;
2806                 unsigned long scan;
2807
2808                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2809                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2810                                       &min, &low);
2811
2812                 if (min || low) {
2813                         /*
2814                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2815                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2816                          * setting.
2817                          *
2818                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2819                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2820                          * approach the memory protection threshold, to totally
2821                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2822                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2823                          * also means we simply get no protection at all if we
2824                          * set it too low, which is not ideal.
2825                          *
2826                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2827                          * pressure by how much of the total memory used is
2828                          * within protection thresholds.
2829                          *
2830                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2831                          * we skip over all groups that are within their low
2832                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2833                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2834                          * the best-effort low protection. However, we still
2835                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2836                          * that case instead of simply punishing them all
2837                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2838                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2839                          * again by how much of the total memory used is under
2840                          * hard protection.
2841                          */
2842                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2843                         unsigned long protection;
2844
2845                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2846                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2847                                 protection = low;
2848                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2849                         } else {
2850                                 protection = min;
2851                         }
2852
2853                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2854                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2855
2856                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2857                                 (cgroup_size + 1);
2858
2859                         /*
2860                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2861                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2862                          * sc->priority further than desirable.
2863                          */
2864                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2865                 } else {
2866                         scan = lruvec_size;
2867                 }
2868
2869                 scan >>= sc->priority;
2870
2871                 /*
2872                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2873                  * scrape out the remaining cache.
2874                  */
2875                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2876                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2877
2878                 switch (scan_balance) {
2879                 case SCAN_EQUAL:
2880                         /* Scan lists relative to size */
2881                         break;
2882                 case SCAN_FRACT:
2883                         /*
2884                          * Scan types proportional to swappiness and
2885                          * their relative recent reclaim efficiency.
2886                          * Make sure we don't miss the last page on
2887                          * the offlined memory cgroups because of a
2888                          * round-off error.
2889                          */
2890                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2891                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2892                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2893                                                   denominator);
2894                         break;
2895                 case SCAN_FILE:
2896                 case SCAN_ANON:
2897                         /* Scan one type exclusively */
2898                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2899                                 scan = 0;
2900                         break;
2901                 default:
2902                         /* Look ma, no brain */
2903                         BUG();
2904                 }
2905
2906                 nr[lru] = scan;
2907         }
2908 }
2909
2910 /*
2911  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2912  * ultimately no way to reclaim the memory.
2913  */
2914 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2915                                struct scan_control *sc)
2916 {
2917         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2918         if (total_swap_pages > 0)
2919                 return true;
2920
2921         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2922         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2923 }
2924
2925 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2926 {
2927         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2928         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2929         unsigned long nr_to_scan;
2930         enum lru_list lru;
2931         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2932         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2933         struct blk_plug plug;
2934         bool scan_adjusted;
2935
2936         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2937
2938         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2939         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2940
2941         /*
2942          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2943          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2944          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2945          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2946          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2947          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2948          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2949          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2950          * dropped to zero at the first pass.
2951          */
2952         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2953                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2954
2955         blk_start_plug(&plug);
2956         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2957                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2958                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2959                 unsigned long nr_scanned;
2960
2961                 for_each_evictable_lru(lru) {
2962                         if (nr[lru]) {
2963                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2964                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2965
2966                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2967                                                             lruvec, sc);
2968                         }
2969                 }
2970
2971                 cond_resched();
2972
2973                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2974                         continue;
2975
2976                 /*
2977                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2978                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2979                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2980                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2981                  * proportional to the original scan target.
2982                  */
2983                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2984                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2985
2986                 /*
2987                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2988                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2989                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2990                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2991                  */
2992                 if (!nr_file || !nr_anon)
2993                         break;
2994
2995                 if (nr_file > nr_anon) {
2996                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2997                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2998                         lru = LRU_BASE;
2999                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
3000                 } else {
3001                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
3002                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
3003                         lru = LRU_FILE;
3004                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
3005                 }
3006
3007                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
3008                 nr[lru] = 0;
3009                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
3010
3011                 /*
3012                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
3013                  * scan target and the percentage scanning already complete
3014                  */
3015                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
3016                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
3017                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
3018                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
3019
3020                 lru += LRU_ACTIVE;
3021                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
3022                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
3023                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
3024
3025                 scan_adjusted = true;
3026         }
3027         blk_finish_plug(&plug);
3028         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
3029
3030         /*
3031          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
3032          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
3033          */
3034         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
3035             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3036                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3037                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3038 }
3039
3040 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
3041 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
3042 {
3043         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
3044                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
3045                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
3046                 return true;
3047
3048         return false;
3049 }
3050
3051 /*
3052  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
3053  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
3054  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
3055  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
3056  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
3057  */
3058 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
3059                                         unsigned long nr_reclaimed,
3060                                         struct scan_control *sc)
3061 {
3062         unsigned long pages_for_compaction;
3063         unsigned long inactive_lru_pages;
3064         int z;
3065
3066         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
3067         if (!in_reclaim_compaction(sc))
3068                 return false;
3069
3070         /*
3071          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
3072          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
3073          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
3074          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
3075          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
3076          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
3077          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
3078          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
3079          */
3080         if (!nr_reclaimed)
3081                 return false;
3082
3083         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
3084         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3085                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3086                 if (!managed_zone(zone))
3087                         continue;
3088
3089                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
3090                 case COMPACT_SUCCESS:
3091                 case COMPACT_CONTINUE:
3092                         return false;
3093                 default:
3094                         /* check next zone */
3095                         ;
3096                 }
3097         }
3098
3099         /*
3100          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
3101          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
3102          */
3103         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
3104         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3105         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
3106                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3107
3108         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
3109 }
3110
3111 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3112 {
3113         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
3114         struct mem_cgroup *memcg;
3115
3116         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
3117         do {
3118                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3119                 unsigned long reclaimed;
3120                 unsigned long scanned;
3121
3122                 /*
3123                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
3124                  * aren't eligible for reclaim - either because they
3125                  * don't have any reclaimable pages, or because their
3126                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
3127                  */
3128                 cond_resched();
3129
3130                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
3131
3132                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
3133                         /*
3134                          * Hard protection.
3135                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
3136                          */
3137                         continue;
3138                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
3139                         /*
3140                          * Soft protection.
3141                          * Respect the protection only as long as
3142                          * there is an unprotected supply
3143                          * of reclaimable memory from other cgroups.
3144                          */
3145                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
3146                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
3147                                 continue;
3148                         }
3149                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
3150                 }
3151
3152                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3153                 scanned = sc->nr_scanned;
3154
3155                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
3156
3157                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
3158                             sc->priority);
3159
3160                 /* Record the group's reclaim efficiency */
3161                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
3162                            sc->nr_scanned - scanned,
3163                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
3164
3165         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
3166 }
3167
3168 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3169 {
3170         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
3171         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
3172         struct lruvec *target_lruvec;
3173         bool reclaimable = false;
3174         unsigned long file;
3175
3176         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
3177
3178 again:
3179         /*
3180          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
3181          * lruvec stats for heuristics.
3182          */
3183         mem_cgroup_flush_stats();
3184
3185         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
3186
3187         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3188         nr_scanned = sc->nr_scanned;
3189
3190         /*
3191          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
3192          */
3193         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3194         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
3195         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
3196         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3197
3198         /*
3199          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
3200          * and file LRU lists.
3201          */
3202         if (!sc->force_deactivate) {
3203                 unsigned long refaults;
3204
3205                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3206                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3207                 if (refaults != target_lruvec->refaults[0] ||
3208                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3209                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
3210                 else
3211                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
3212
3213                 /*
3214                  * When refaults are being observed, it means a new
3215                  * workingset is being established. Deactivate to get
3216                  * rid of any stale active pages quickly.
3217                  */
3218                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3219                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3220                 if (refaults != target_lruvec->refaults[1] ||
3221                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
3222                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
3223                 else
3224                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
3225         } else
3226                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
3227
3228         /*
3229          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
3230          * thrashing, try to reclaim those first before touching
3231          * anonymous pages.
3232          */
3233         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
3234         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
3235                 sc->cache_trim_mode = 1;
3236         else
3237                 sc->cache_trim_mode = 0;
3238
3239         /*
3240          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
3241          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
3242          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
3243          * shrinks, so does the window for rotation from references.
3244          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
3245          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
3246          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
3247          */
3248         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3249                 unsigned long total_high_wmark = 0;
3250                 unsigned long free, anon;
3251                 int z;
3252
3253                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
3254                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
3255                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3256
3257                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
3258                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3259                         if (!managed_zone(zone))
3260                                 continue;
3261
3262                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
3263                 }
3264
3265                 /*
3266                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
3267                  * runaway file reclaim problem, but rather just
3268                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
3269                  */
3270                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3271
3272                 sc->file_is_tiny =
3273                         file + free <= total_high_wmark &&
3274                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
3275                         anon >> sc->priority;
3276         }
3277
3278         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
3279
3280         if (reclaim_state) {
3281                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
3282                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
3283         }
3284
3285         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
3286         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
3287                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
3288                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
3289
3290         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
3291                 reclaimable = true;
3292
3293         if (current_is_kswapd()) {
3294                 /*
3295                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
3296                  * it implies that the long-lived page allocation rate
3297                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
3298                  * global limits are not being effective at throttling
3299                  * processes due to the page distribution throughout
3300                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
3301                  * device. The only option is to throttle from reclaim
3302                  * context which is not ideal as there is no guarantee
3303                  * the dirtying process is throttled in the same way
3304                  * balance_dirty_pages() manages.
3305                  *
3306                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
3307                  * count the number of pages under pages flagged for
3308                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
3309                  * in the nr_immediate check below.
3310                  */
3311                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
3312                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3313
3314                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
3315                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
3316                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3317
3318                 /*
3319                  * If kswapd scans pages marked for immediate
3320                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
3321                  * implies that pages are cycling through the LRU
3322                  * faster than they are written so forcibly stall
3323                  * until some pages complete writeback.
3324                  */
3325                 if (sc->nr.immediate)
3326                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
3327         }
3328
3329         /*
3330          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
3331          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
3332          *
3333          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
3334          * stalling in reclaim_throttle().
3335          */
3336         if ((current_is_kswapd() ||
3337              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
3338             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
3339                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
3340
3341         /*
3342          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
3343          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
3344          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
3345          * the LRU too quickly.
3346          */
3347         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
3348             !sc->hibernation_mode &&
3349             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
3350                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED);
3351
3352         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
3353                                     sc))
3354                 goto again;
3355
3356         /*
3357          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
3358          * many failures to reclaim anything from them and goes to
3359          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
3360          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
3361          */
3362         if (reclaimable)
3363                 pgdat->kswapd_failures = 0;
3364 }
3365
3366 /*
3367  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
3368  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
3369  * should reclaim first.
3370  */
3371 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
3372 {
3373         unsigned long watermark;
3374         enum compact_result suitable;
3375
3376         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
3377         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
3378                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
3379                 return true;
3380         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
3381                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
3382                 return false;
3383
3384         /*
3385          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
3386          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
3387          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
3388          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
3389          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
3390          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
3391          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
3392          */
3393         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
3394
3395         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
3396 }
3397
3398 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3399 {
3400         /*
3401          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
3402          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
3403          */
3404         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
3405                 wait_queue_head_t *wqh;
3406
3407                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
3408                 if (waitqueue_active(wqh))
3409                         wake_up(wqh);
3410
3411                 return;
3412         }
3413
3414         /*
3415          * Do not throttle kswapd or cgroup reclaim on NOPROGRESS as it will
3416          * throttle on VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages
3417          * under writeback and marked for immediate reclaim at the tail of the
3418          * LRU.
3419          */
3420         if (current_is_kswapd() || cgroup_reclaim(sc))
3421                 return;
3422
3423         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
3424         if (sc->priority == 1 && !sc->nr_reclaimed)
3425                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
3426 }
3427
3428 /*
3429  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
3430  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
3431  * request.
3432  *
3433  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
3434  * scan then give up on it.
3435  */
3436 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
3437 {
3438         struct zoneref *z;
3439         struct zone *zone;
3440         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3441         unsigned long nr_soft_scanned;
3442         gfp_t orig_mask;
3443         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3444         pg_data_t *first_pgdat = NULL;
3445
3446         /*
3447          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
3448          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
3449          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
3450          */
3451         orig_mask = sc->gfp_mask;
3452         if (buffer_heads_over_limit) {
3453                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3454                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
3455         }
3456
3457         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3458                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
3459                 /*
3460                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
3461                  * to global LRU.
3462                  */
3463                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3464                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
3465                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3466                                 continue;
3467
3468                         /*
3469                          * If we already have plenty of memory free for
3470                          * compaction in this zone, don't free any more.
3471                          * Even though compaction is invoked for any
3472                          * non-zero order, only frequent costly order
3473                          * reclamation is disruptive enough to become a
3474                          * noticeable problem, like transparent huge
3475                          * page allocations.
3476                          */
3477                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
3478                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3479                             compaction_ready(zone, sc)) {
3480                                 sc->compaction_ready = true;
3481                                 continue;
3482                         }
3483
3484                         /*
3485                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
3486                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
3487                          * node may be shrunk multiple times but in that case
3488                          * the user prefers lower zones being preserved.
3489                          */
3490                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3491                                 continue;
3492
3493                         /*
3494                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3495                          * and returns the number of reclaimed pages and
3496                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3497                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3498                          */
3499                         nr_soft_scanned = 0;
3500                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3501                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3502                                                 &nr_soft_scanned);
3503                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3504                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3505                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3506                 }
3507
3508                 if (!first_pgdat)
3509                         first_pgdat = zone->zone_pgdat;
3510
3511                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3512                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3513                         continue;
3514                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3515                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3516         }
3517
3518         if (first_pgdat)
3519                 consider_reclaim_throttle(first_pgdat, sc);
3520
3521         /*
3522          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3523          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3524          */
3525         sc->gfp_mask = orig_mask;
3526 }
3527
3528 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3529 {
3530         struct lruvec *target_lruvec;
3531         unsigned long refaults;
3532
3533         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3534         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3535         target_lruvec->refaults[0] = refaults;
3536         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3537         target_lruvec->refaults[1] = refaults;
3538 }
3539
3540 /*
3541  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3542  *
3543  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3544  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3545  *
3546  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3547  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3548  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3549  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3550  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3551  * work, and the allocation attempt will fail.
3552  *
3553  * returns:     0, if no pages reclaimed
3554  *              else, the number of pages reclaimed
3555  */
3556 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3557                                           struct scan_control *sc)
3558 {
3559         int initial_priority = sc->priority;
3560         pg_data_t *last_pgdat;
3561         struct zoneref *z;
3562         struct zone *zone;
3563 retry:
3564         delayacct_freepages_start();
3565
3566         if (!cgroup_reclaim(sc))
3567                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3568
3569         do {
3570                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3571                                 sc->priority);
3572                 sc->nr_scanned = 0;
3573                 shrink_zones(zonelist, sc);
3574
3575                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3576                         break;
3577
3578                 if (sc->compaction_ready)
3579                         break;
3580
3581                 /*
3582                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3583                  * writepage even in laptop mode.
3584                  */
3585                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3586                         sc->may_writepage = 1;
3587         } while (--sc->priority >= 0);
3588
3589         last_pgdat = NULL;
3590         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3591                                         sc->nodemask) {
3592                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3593                         continue;
3594                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3595
3596                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3597
3598                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3599                         struct lruvec *lruvec;
3600
3601                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3602                                                    zone->zone_pgdat);
3603                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3604                 }
3605         }
3606
3607         delayacct_freepages_end();
3608
3609         if (sc->nr_reclaimed)
3610                 return sc->nr_reclaimed;
3611
3612         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3613         if (sc->compaction_ready)
3614                 return 1;
3615
3616         /*
3617          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3618          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3619          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3620          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3621          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3622          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3623          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3624          */
3625         if (sc->skipped_deactivate) {
3626                 sc->priority = initial_priority;
3627                 sc->force_deactivate = 1;
3628                 sc->skipped_deactivate = 0;
3629                 goto retry;
3630         }
3631
3632         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3633         if (sc->memcg_low_skipped) {
3634                 sc->priority = initial_priority;
3635                 sc->force_deactivate = 0;
3636                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3637                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3638                 goto retry;
3639         }
3640
3641         return 0;
3642 }
3643
3644 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3645 {
3646         struct zone *zone;
3647         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3648         unsigned long free_pages = 0;
3649         int i;
3650         bool wmark_ok;
3651
3652         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3653                 return true;
3654
3655         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3656                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3657                 if (!managed_zone(zone))
3658                         continue;
3659
3660                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3661                         continue;
3662
3663                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3664                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3665         }
3666
3667         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3668         if (!pfmemalloc_reserve)
3669                 return true;
3670
3671         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3672
3673         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3674         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3675                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3676                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3677
3678                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3679         }
3680
3681         return wmark_ok;
3682 }
3683
3684 /*
3685  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3686  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3687  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3688  * when the low watermark is reached.
3689  *
3690  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3691  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3692  */
3693 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3694                                         nodemask_t *nodemask)
3695 {
3696         struct zoneref *z;
3697         struct zone *zone;
3698         pg_data_t *pgdat = NULL;
3699
3700         /*
3701          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3702          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3703          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3704          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3705          * processes to block on log_wait_commit().
3706          */
3707         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3708                 goto out;
3709
3710         /*
3711          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3712          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3713          */
3714         if (fatal_signal_pending(current))
3715                 goto out;
3716
3717         /*
3718          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3719          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3720          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3721          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3722          *
3723          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3724          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3725          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3726          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3727          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3728          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3729          * should make reasonable progress.
3730          */
3731         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3732                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3733                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3734                         continue;
3735
3736                 /* Throttle based on the first usable node */
3737                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3738                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3739                         goto out;
3740                 break;
3741         }
3742
3743         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3744         if (!pgdat)
3745                 goto out;
3746
3747         /* Account for the throttling */
3748         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3749
3750         /*
3751          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3752          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3753          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3754          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3755          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3756          * second before continuing.
3757          */
3758         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3759                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3760                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3761         else
3762                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
3763                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3764                         allow_direct_reclaim(pgdat));
3765
3766         if (fatal_signal_pending(current))
3767                 return true;
3768
3769 out:
3770         return false;
3771 }
3772
3773 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3774                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3775 {
3776         unsigned long nr_reclaimed;
3777         struct scan_control sc = {
3778                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3779                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3780                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3781                 .order = order,
3782                 .nodemask = nodemask,
3783                 .priority = DEF_PRIORITY,
3784                 .may_writepage = !laptop_mode,
3785                 .may_unmap = 1,
3786                 .may_swap = 1,
3787         };
3788
3789         /*
3790          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3791          * Confirm they are large enough for max values.
3792          */
3793         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3794         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3795         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3796
3797         /*
3798          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3799          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3800          * point.
3801          */
3802         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3803                 return 1;
3804
3805         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3806         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3807
3808         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3809
3810         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3811         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3812
3813         return nr_reclaimed;
3814 }
3815
3816 #ifdef CONFIG_MEMCG
3817
3818 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3819 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3820                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3821                                                 pg_data_t *pgdat,
3822                                                 unsigned long *nr_scanned)
3823 {
3824         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3825         struct scan_control sc = {
3826                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3827                 .target_mem_cgroup = memcg,
3828                 .may_writepage = !laptop_mode,
3829                 .may_unmap = 1,
3830                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3831                 .may_swap = !noswap,
3832         };
3833
3834         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3835
3836         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3837                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3838
3839         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3840                                                       sc.gfp_mask);
3841
3842         /*
3843          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3844          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3845          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3846          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3847          * the priority and make it zero.
3848          */
3849         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3850
3851         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3852
3853         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3854
3855         return sc.nr_reclaimed;
3856 }
3857
3858 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3859                                            unsigned long nr_pages,
3860                                            gfp_t gfp_mask,
3861                                            bool may_swap)
3862 {
3863         unsigned long nr_reclaimed;
3864         unsigned int noreclaim_flag;
3865         struct scan_control sc = {
3866                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3867                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3868                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3869                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3870                 .target_mem_cgroup = memcg,
3871                 .priority = DEF_PRIORITY,
3872                 .may_writepage = !laptop_mode,
3873                 .may_unmap = 1,
3874                 .may_swap = may_swap,
3875         };
3876         /*
3877          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3878          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3879          * the reclaim does not bail out early.
3880          */
3881         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3882
3883         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3884         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3885         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3886
3887         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3888
3889         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3890         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3891         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3892
3893         return nr_reclaimed;
3894 }
3895 #endif
3896
3897 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3898                                 struct scan_control *sc)
3899 {
3900         struct mem_cgroup *memcg;
3901         struct lruvec *lruvec;
3902
3903         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
3904                 return;
3905
3906         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3907         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3908                 return;
3909
3910         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3911         do {
3912                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3913                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3914                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3915                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3916         } while (memcg);
3917 }
3918
3919 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3920 {
3921         int i;
3922         struct zone *zone;
3923
3924         /*
3925          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3926          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3927          * should not be checked at the same time as reclaim would
3928          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3929          * zone is balanced.
3930          */
3931         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3932                 zone = pgdat->node_zones + i;
3933                 if (!managed_zone(zone))
3934                         continue;
3935
3936                 if (zone->watermark_boost)
3937                         return true;
3938         }
3939
3940         return false;
3941 }
3942
3943 /*
3944  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3945  * and highest_zoneidx
3946  */
3947 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3948 {
3949         int i;
3950         unsigned long mark = -1;
3951         struct zone *zone;
3952
3953         /*
3954          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3955          * meet watermarks.
3956          */
3957         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3958                 zone = pgdat->node_zones + i;
3959
3960                 if (!managed_zone(zone))
3961                         continue;
3962
3963                 mark = high_wmark_pages(zone);
3964                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3965                         return true;
3966         }
3967
3968         /*
3969          * If a node has no populated zone within highest_zoneidx, it does not
3970          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3971          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3972          */
3973         if (mark == -1)
3974                 return true;
3975
3976         return false;
3977 }
3978
3979 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3980 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3981 {
3982         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3983
3984         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3985         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3986         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3987 }
3988
3989 /*
3990  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3991  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3992  *
3993  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3994  */
3995 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
3996                                 int highest_zoneidx)
3997 {
3998         /*
3999          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
4000          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
4001          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
4002          * throttled. There is also a potential race if processes get
4003          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
4004          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
4005          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
4006          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
4007          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
4008          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
4009          * that here we are under prepare_to_wait().
4010          */
4011         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
4012                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4013
4014         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
4015         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
4016                 return true;
4017
4018         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
4019                 clear_pgdat_congested(pgdat);
4020                 return true;
4021         }
4022
4023         return false;
4024 }
4025
4026 /*
4027  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
4028  * zone that is currently unbalanced.
4029  *
4030  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
4031  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
4032  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
4033  */
4034 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
4035                                struct scan_control *sc)
4036 {
4037         struct zone *zone;
4038         int z;
4039
4040         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
4041         sc->nr_to_reclaim = 0;
4042         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
4043                 zone = pgdat->node_zones + z;
4044                 if (!managed_zone(zone))
4045                         continue;
4046
4047                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
4048         }
4049
4050         /*
4051          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
4052          * now pressure is applied based on node LRU order.
4053          */
4054         shrink_node(pgdat, sc);
4055
4056         /*
4057          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
4058          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
4059          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
4060          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
4061          * can direct reclaim/compact.
4062          */
4063         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
4064                 sc->order = 0;
4065
4066         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
4067 }
4068
4069 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
4070 static inline void
4071 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
4072 {
4073         int i;
4074         struct zone *zone;
4075
4076         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4077                 zone = pgdat->node_zones + i;
4078
4079                 if (!managed_zone(zone))
4080                         continue;
4081
4082                 if (active)
4083                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4084                 else
4085                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4086         }
4087 }
4088
4089 static inline void
4090 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4091 {
4092         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
4093 }
4094
4095 static inline void
4096 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4097 {
4098         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
4099 }
4100
4101 /*
4102  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
4103  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
4104  * balanced.
4105  *
4106  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
4107  *
4108  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
4109  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
4110  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
4111  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
4112  * balanced.
4113  */
4114 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
4115 {
4116         int i;
4117         unsigned long nr_soft_reclaimed;
4118         unsigned long nr_soft_scanned;
4119         unsigned long pflags;
4120         unsigned long nr_boost_reclaim;
4121         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
4122         bool boosted;
4123         struct zone *zone;
4124         struct scan_control sc = {
4125                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
4126                 .order = order,
4127                 .may_unmap = 1,
4128         };
4129
4130         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4131         psi_memstall_enter(&pflags);
4132         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4133
4134         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
4135
4136         /*
4137          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
4138          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
4139          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
4140          */
4141         nr_boost_reclaim = 0;
4142         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4143                 zone = pgdat->node_zones + i;
4144                 if (!managed_zone(zone))
4145                         continue;
4146
4147                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
4148                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
4149         }
4150         boosted = nr_boost_reclaim;
4151
4152 restart:
4153         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4154         sc.priority = DEF_PRIORITY;
4155         do {
4156                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
4157                 bool raise_priority = true;
4158                 bool balanced;
4159                 bool ret;
4160
4161                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
4162
4163                 /*
4164                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
4165                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
4166                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
4167                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
4168                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
4169                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
4170                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
4171                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
4172                  */
4173                 if (buffer_heads_over_limit) {
4174                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
4175                                 zone = pgdat->node_zones + i;
4176                                 if (!managed_zone(zone))
4177                                         continue;
4178
4179                                 sc.reclaim_idx = i;
4180                                 break;
4181                         }
4182                 }
4183
4184                 /*
4185                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
4186                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
4187                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
4188                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
4189                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
4190                  */
4191                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
4192                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
4193                         nr_boost_reclaim = 0;
4194                         goto restart;
4195                 }
4196
4197                 /*
4198                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
4199                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
4200                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
4201                  */
4202                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
4203                         goto out;
4204
4205                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
4206                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
4207                         raise_priority = false;
4208
4209                 /*
4210                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
4211                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
4212                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
4213                  * reclaim will be aborted.
4214                  */
4215                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
4216                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
4217
4218                 /*
4219                  * Do some background aging of the anon list, to give
4220                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
4221                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
4222                  * about consistent aging.
4223                  */
4224                 age_active_anon(pgdat, &sc);
4225
4226                 /*
4227                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
4228                  * even in laptop mode.
4229                  */
4230                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
4231                         sc.may_writepage = 1;
4232
4233                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
4234                 sc.nr_scanned = 0;
4235                 nr_soft_scanned = 0;
4236                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
4237                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
4238                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
4239
4240                 /*
4241                  * There should be no need to raise the scanning priority if
4242                  * enough pages are already being scanned that that high
4243                  * watermark would be met at 100% efficiency.
4244                  */
4245                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
4246                         raise_priority = false;
4247
4248                 /*
4249                  * If the low watermark is met there is no need for processes
4250                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
4251                  * able to safely make forward progress. Wake them
4252                  */
4253                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
4254                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
4255                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4256
4257                 /* Check if kswapd should be suspending */
4258                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4259                 ret = try_to_freeze();
4260                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4261                 if (ret || kthread_should_stop())
4262                         break;
4263
4264                 /*
4265                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
4266                  * progress in reclaiming pages
4267                  */
4268                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
4269                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
4270
4271                 /*
4272                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
4273                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
4274                  * extreme circumstances.
4275                  */
4276                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
4277                         break;
4278
4279                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
4280                         sc.priority--;
4281         } while (sc.priority >= 1);
4282
4283         if (!sc.nr_reclaimed)
4284                 pgdat->kswapd_failures++;
4285
4286 out:
4287         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4288
4289         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
4290         if (boosted) {
4291                 unsigned long flags;
4292
4293                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4294                         if (!zone_boosts[i])
4295                                 continue;
4296
4297                         /* Increments are under the zone lock */
4298                         zone = pgdat->node_zones + i;
4299                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4300                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
4301                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4302                 }
4303
4304                 /*
4305                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
4306                  * pageblocks.
4307                  */
4308                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
4309         }
4310
4311         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
4312         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4313         psi_memstall_leave(&pflags);
4314         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4315
4316         /*
4317          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
4318          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
4319          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
4320          * remain at the higher level.
4321          */
4322         return sc.order;
4323 }
4324
4325 /*
4326  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
4327  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
4328  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
4329  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
4330  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
4331  */
4332 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
4333                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
4334 {
4335         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4336
4337         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
4338 }
4339
4340 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
4341                                 unsigned int highest_zoneidx)
4342 {
4343         long remaining = 0;
4344         DEFINE_WAIT(wait);
4345
4346         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
4347                 return;
4348
4349         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4350
4351         /*
4352          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
4353          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
4354          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
4355          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
4356          * succeed.
4357          */
4358         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4359                 /*
4360                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
4361                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
4362                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
4363                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
4364                  */
4365                 reset_isolation_suitable(pgdat);
4366
4367                 /*
4368                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
4369                  * allocation of the requested order possible.
4370                  */
4371                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
4372
4373                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
4374
4375                 /*
4376                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
4377                  * order. The values will either be from a wakeup request or
4378                  * the previous request that slept prematurely.
4379                  */
4380                 if (remaining) {
4381                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
4382                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4383                                                         highest_zoneidx));
4384
4385                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
4386                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
4387                 }
4388
4389                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4390                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4391         }
4392
4393         /*
4394          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
4395          * go fully to sleep until explicitly woken up.
4396          */
4397         if (!remaining &&
4398             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4399                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
4400
4401                 /*
4402                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
4403                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
4404                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
4405                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
4406                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
4407                  * them before going back to sleep.
4408                  */
4409                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
4410
4411                 if (!kthread_should_stop())
4412                         schedule();
4413
4414                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
4415         } else {
4416                 if (remaining)
4417                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
4418                 else
4419                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
4420         }
4421         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4422 }
4423
4424 /*
4425  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
4426  * from the init process.
4427  *
4428  * This basically trickles out pages so that we have _some_
4429  * free memory available even if there is no other activity
4430  * that frees anything up. This is needed for things like routing
4431  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
4432  * asynchronous contexts that cannot page things out.
4433  *
4434  * If there are applications that are active memory-allocators
4435  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
4436  */
4437 static int kswapd(void *p)
4438 {
4439         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
4440         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
4441         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
4442         struct task_struct *tsk = current;
4443         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4444
4445         if (!cpumask_empty(cpumask))
4446                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
4447
4448         /*
4449          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
4450          * and that if we need more memory we should get access to it
4451          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
4452          * never get caught in the normal page freeing logic.
4453          *
4454          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
4455          * you need a small amount of memory in order to be able to
4456          * page out something else, and this flag essentially protects
4457          * us from recursively trying to free more memory as we're
4458          * trying to free the first piece of memory in the first place).
4459          */
4460         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
4461         set_freezable();
4462
4463         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4464         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4465         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
4466         for ( ; ; ) {
4467                 bool ret;
4468
4469                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4470                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4471                                                         highest_zoneidx);
4472
4473 kswapd_try_sleep:
4474                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
4475                                         highest_zoneidx);
4476
4477                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
4478                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4479                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4480                                                         highest_zoneidx);
4481                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4482                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4483
4484                 ret = try_to_freeze();
4485                 if (kthread_should_stop())
4486                         break;
4487
4488                 /*
4489                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
4490                  * after returning from the refrigerator
4491                  */
4492                 if (ret)
4493                         continue;
4494
4495                 /*
4496                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
4497                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
4498                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
4499                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
4500                  * but kcompactd is woken to compact for the original
4501                  * request (alloc_order).
4502                  */
4503                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
4504                                                 alloc_order);
4505                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
4506                                                 highest_zoneidx);
4507                 if (reclaim_order < alloc_order)
4508                         goto kswapd_try_sleep;
4509         }
4510
4511         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
4512
4513         return 0;
4514 }
4515
4516 /*
4517  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
4518  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
4519  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
4520  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
4521  * needed.
4522  */
4523 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
4524                    enum zone_type highest_zoneidx)
4525 {
4526         pg_data_t *pgdat;
4527         enum zone_type curr_idx;
4528
4529         if (!managed_zone(zone))
4530                 return;
4531
4532         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
4533                 return;
4534
4535         pgdat = zone->zone_pgdat;
4536         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4537
4538         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
4539                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
4540
4541         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
4542                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
4543
4544         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
4545                 return;
4546
4547         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
4548         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
4549             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
4550              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
4551                 /*
4552                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
4553                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
4554                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4555                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4556                  * ratelimit its work.
4557                  */
4558                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4559                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4560                 return;
4561         }
4562
4563         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4564                                       gfp_flags);
4565         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4566 }
4567
4568 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4569 /*
4570  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4571  * freed pages.
4572  *
4573  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4574  * LRU order by reclaiming preferentially
4575  * inactive > active > active referenced > active mapped
4576  */
4577 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4578 {
4579         struct scan_control sc = {
4580                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4581                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4582                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4583                 .priority = DEF_PRIORITY,
4584                 .may_writepage = 1,
4585                 .may_unmap = 1,
4586                 .may_swap = 1,
4587                 .hibernation_mode = 1,
4588         };
4589         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4590         unsigned long nr_reclaimed;
4591         unsigned int noreclaim_flag;
4592
4593         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4594         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4595         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4596
4597         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4598
4599         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4600         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4601         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4602
4603         return nr_reclaimed;
4604 }
4605 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4606
4607 /*
4608  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4609  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4610  */
4611 void kswapd_run(int nid)
4612 {
4613         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4614
4615         if (pgdat->kswapd)
4616                 return;
4617
4618         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4619         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4620                 /* failure at boot is fatal */
4621                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4622                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4623                 pgdat->kswapd = NULL;
4624         }
4625 }
4626
4627 /*
4628  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4629  * hold mem_hotplug_begin/end().
4630  */
4631 void kswapd_stop(int nid)
4632 {
4633         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4634
4635         if (kswapd) {
4636                 kthread_stop(kswapd);
4637                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4638         }
4639 }
4640
4641 static int __init kswapd_init(void)
4642 {
4643         int nid;
4644
4645         swap_setup();
4646         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4647                 kswapd_run(nid);
4648         return 0;
4649 }
4650
4651 module_init(kswapd_init)
4652
4653 #ifdef CONFIG_NUMA
4654 /*
4655  * Node reclaim mode
4656  *
4657  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4658  * the watermarks.
4659  */
4660 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4661
4662 /*
4663  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4664  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4665  * a zone.
4666  */
4667 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4668
4669 /*
4670  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4671  * occur.
4672  */
4673 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4674
4675 /*
4676  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4677  * slab reclaim needs to occur.
4678  */
4679 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4680
4681 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4682 {
4683         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4684         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4685                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4686
4687         /*
4688          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4689          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4690          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4691          */
4692         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4693 }
4694
4695 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4696 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4697 {
4698         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4699         unsigned long delta = 0;
4700
4701         /*
4702          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4703          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4704          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4705          * a better estimate
4706          */
4707         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4708                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4709         else
4710                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4711
4712         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4713         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4714                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4715
4716         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4717         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4718                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4719
4720         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4721 }
4722
4723 /*
4724  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4725  */
4726 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4727 {
4728         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4729         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4730         struct task_struct *p = current;
4731         unsigned int noreclaim_flag;
4732         struct scan_control sc = {
4733                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4734                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4735                 .order = order,
4736                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4737                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4738                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4739                 .may_swap = 1,
4740                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4741         };
4742         unsigned long pflags;
4743
4744         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4745                                            sc.gfp_mask);
4746
4747         cond_resched();
4748         psi_memstall_enter(&pflags);
4749         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4750         /*
4751          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4752          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4753          * and RECLAIM_UNMAP.
4754          */
4755         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4756         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4757         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4758
4759         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4760                 /*
4761                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4762                  * priorities until we have enough memory freed.
4763                  */
4764                 do {
4765                         shrink_node(pgdat, &sc);
4766                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4767         }
4768
4769         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4770         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4771         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4772         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4773         psi_memstall_leave(&pflags);
4774
4775         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4776
4777         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4778 }
4779
4780 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4781 {
4782         int ret;
4783
4784         /*
4785          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4786          * slab pages if we are over the defined limits.
4787          *
4788          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4789          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4790          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4791          * if less than a specified percentage of the node is used by
4792          * unmapped file backed pages.
4793          */
4794         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4795             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
4796             pgdat->min_slab_pages)
4797                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4798
4799         /*
4800          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4801          */
4802         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4803                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4804
4805         /*
4806          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4807          * have associated processors. This will favor the local processor
4808          * over remote processors and spread off node memory allocations
4809          * as wide as possible.
4810          */
4811         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4812                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4813
4814         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4815                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4816
4817         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4818         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4819
4820         if (!ret)
4821                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4822
4823         return ret;
4824 }
4825 #endif
4826
4827 /**
4828  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4829  * appropriate zone lru list
4830  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4831  *
4832  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4833  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4834  * should be only used for lru pages.
4835  */
4836 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4837 {
4838         struct lruvec *lruvec = NULL;
4839         int pgscanned = 0;
4840         int pgrescued = 0;
4841         int i;
4842
4843         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4844                 struct page *page = pvec->pages[i];
4845                 struct folio *folio = page_folio(page);
4846                 int nr_pages;
4847
4848                 if (PageTransTail(page))
4849                         continue;
4850
4851                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
4852                 pgscanned += nr_pages;
4853
4854                 /* block memcg migration during page moving between lru */
4855                 if (!TestClearPageLRU(page))
4856                         continue;
4857
4858                 lruvec = folio_lruvec_relock_irq(folio, lruvec);
4859                 if (page_evictable(page) && PageUnevictable(page)) {
4860                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
4861                         ClearPageUnevictable(page);
4862                         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
4863                         pgrescued += nr_pages;
4864                 }
4865                 SetPageLRU(page);
4866         }
4867
4868         if (lruvec) {
4869                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4870                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4871                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
4872         } else if (pgscanned) {
4873                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4874         }
4875 }
4876 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);