Merge tag 's390-5.2-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/s390/linux
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
83         unsigned int may_writepage:1;
84
85         /* Can mapped pages be reclaimed? */
86         unsigned int may_unmap:1;
87
88         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
89         unsigned int may_swap:1;
90
91         /* e.g. boosted watermark reclaim leaves slabs alone */
92         unsigned int may_shrinkslab:1;
93
94         /*
95          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
96          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
97          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
98          */
99         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
100         unsigned int memcg_low_skipped:1;
101
102         unsigned int hibernation_mode:1;
103
104         /* One of the zones is ready for compaction */
105         unsigned int compaction_ready:1;
106
107         /* Allocation order */
108         s8 order;
109
110         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
111         s8 priority;
112
113         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
114         s8 reclaim_idx;
115
116         /* This context's GFP mask */
117         gfp_t gfp_mask;
118
119         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
120         unsigned long nr_scanned;
121
122         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
123         unsigned long nr_reclaimed;
124
125         struct {
126                 unsigned int dirty;
127                 unsigned int unqueued_dirty;
128                 unsigned int congested;
129                 unsigned int writeback;
130                 unsigned int immediate;
131                 unsigned int file_taken;
132                 unsigned int taken;
133         } nr;
134 };
135
136 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
137 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
138         do {                                                            \
139                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
140                         struct page *prev;                              \
141                                                                         \
142                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
143                         prefetch(&prev->_field);                        \
144                 }                                                       \
145         } while (0)
146 #else
147 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
148 #endif
149
150 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
151 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
152         do {                                                            \
153                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
154                         struct page *prev;                              \
155                                                                         \
156                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
157                         prefetchw(&prev->_field);                       \
158                 }                                                       \
159         } while (0)
160 #else
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
162 #endif
163
164 /*
165  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
166  */
167 int vm_swappiness = 60;
168 /*
169  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
170  * zones.
171  */
172 unsigned long vm_total_pages;
173
174 static LIST_HEAD(shrinker_list);
175 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
176
177 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
178
179 /*
180  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
181  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
182  * for the shrinker, since we don't want to impose
183  * restrictions on their internal registration order.
184  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
185  * bit is set in the shrinkers map.
186  *
187  * This value is used by the function to detect registering
188  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
189  */
190 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
191
192 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
193 static int shrinker_nr_max;
194
195 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
196 {
197         int id, ret = -ENOMEM;
198
199         down_write(&shrinker_rwsem);
200         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
201         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
202         if (id < 0)
203                 goto unlock;
204
205         if (id >= shrinker_nr_max) {
206                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
207                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
208                         goto unlock;
209                 }
210
211                 shrinker_nr_max = id + 1;
212         }
213         shrinker->id = id;
214         ret = 0;
215 unlock:
216         up_write(&shrinker_rwsem);
217         return ret;
218 }
219
220 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
221 {
222         int id = shrinker->id;
223
224         BUG_ON(id < 0);
225
226         down_write(&shrinker_rwsem);
227         idr_remove(&shrinker_idr, id);
228         up_write(&shrinker_rwsem);
229 }
230 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
231 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
232 {
233         return 0;
234 }
235
236 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
237 {
238 }
239 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
240
241 #ifdef CONFIG_MEMCG
242 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
243 {
244         return !sc->target_mem_cgroup;
245 }
246
247 /**
248  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
249  * @sc: scan_control in question
250  *
251  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
252  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
253  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
254  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
255  * allocation and configurability.
256  *
257  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
258  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
259  */
260 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
261 {
262         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
263
264         if (!memcg)
265                 return true;
266 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
267         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
268                 return true;
269 #endif
270         return false;
271 }
272
273 static void set_memcg_congestion(pg_data_t *pgdat,
274                                 struct mem_cgroup *memcg,
275                                 bool congested)
276 {
277         struct mem_cgroup_per_node *mn;
278
279         if (!memcg)
280                 return;
281
282         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
283         WRITE_ONCE(mn->congested, congested);
284 }
285
286 static bool memcg_congested(pg_data_t *pgdat,
287                         struct mem_cgroup *memcg)
288 {
289         struct mem_cgroup_per_node *mn;
290
291         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
292         return READ_ONCE(mn->congested);
293
294 }
295 #else
296 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
297 {
298         return true;
299 }
300
301 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
302 {
303         return true;
304 }
305
306 static inline void set_memcg_congestion(struct pglist_data *pgdat,
307                                 struct mem_cgroup *memcg, bool congested)
308 {
309 }
310
311 static inline bool memcg_congested(struct pglist_data *pgdat,
312                         struct mem_cgroup *memcg)
313 {
314         return false;
315
316 }
317 #endif
318
319 /*
320  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
321  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
322  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
323  */
324 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
325 {
326         unsigned long nr;
327
328         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
329                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
330         if (get_nr_swap_pages() > 0)
331                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
332                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
333
334         return nr;
335 }
336
337 /**
338  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
339  * @lruvec: lru vector
340  * @lru: lru to use
341  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
342  */
343 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
344 {
345         unsigned long lru_size;
346         int zid;
347
348         if (!mem_cgroup_disabled())
349                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
350         else
351                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
352
353         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
354                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
355                 unsigned long size;
356
357                 if (!managed_zone(zone))
358                         continue;
359
360                 if (!mem_cgroup_disabled())
361                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
362                 else
363                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
364                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
365                 lru_size -= min(size, lru_size);
366         }
367
368         return lru_size;
369
370 }
371
372 /*
373  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
374  */
375 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
376 {
377         unsigned int size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
378
379         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
380                 size *= nr_node_ids;
381
382         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
383         if (!shrinker->nr_deferred)
384                 return -ENOMEM;
385
386         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
387                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
388                         goto free_deferred;
389         }
390
391         return 0;
392
393 free_deferred:
394         kfree(shrinker->nr_deferred);
395         shrinker->nr_deferred = NULL;
396         return -ENOMEM;
397 }
398
399 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
400 {
401         if (!shrinker->nr_deferred)
402                 return;
403
404         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
405                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
406
407         kfree(shrinker->nr_deferred);
408         shrinker->nr_deferred = NULL;
409 }
410
411 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
412 {
413         down_write(&shrinker_rwsem);
414         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
415 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
416         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
417                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
418 #endif
419         up_write(&shrinker_rwsem);
420 }
421
422 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
423 {
424         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
425
426         if (err)
427                 return err;
428         register_shrinker_prepared(shrinker);
429         return 0;
430 }
431 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
432
433 /*
434  * Remove one
435  */
436 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
437 {
438         if (!shrinker->nr_deferred)
439                 return;
440         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
441                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
442         down_write(&shrinker_rwsem);
443         list_del(&shrinker->list);
444         up_write(&shrinker_rwsem);
445         kfree(shrinker->nr_deferred);
446         shrinker->nr_deferred = NULL;
447 }
448 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
449
450 #define SHRINK_BATCH 128
451
452 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
453                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
454 {
455         unsigned long freed = 0;
456         unsigned long long delta;
457         long total_scan;
458         long freeable;
459         long nr;
460         long new_nr;
461         int nid = shrinkctl->nid;
462         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
463                                           : SHRINK_BATCH;
464         long scanned = 0, next_deferred;
465
466         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
467                 nid = 0;
468
469         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
470         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
471                 return freeable;
472
473         /*
474          * copy the current shrinker scan count into a local variable
475          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
476          * don't also do this scanning work.
477          */
478         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
479
480         total_scan = nr;
481         if (shrinker->seeks) {
482                 delta = freeable >> priority;
483                 delta *= 4;
484                 do_div(delta, shrinker->seeks);
485         } else {
486                 /*
487                  * These objects don't require any IO to create. Trim
488                  * them aggressively under memory pressure to keep
489                  * them from causing refetches in the IO caches.
490                  */
491                 delta = freeable / 2;
492         }
493
494         total_scan += delta;
495         if (total_scan < 0) {
496                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
497                        shrinker->scan_objects, total_scan);
498                 total_scan = freeable;
499                 next_deferred = nr;
500         } else
501                 next_deferred = total_scan;
502
503         /*
504          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
505          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
506          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
507          * nr being built up so when a shrink that can do some work
508          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
509          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
510          * memory.
511          *
512          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
513          * a large delta change is calculated directly.
514          */
515         if (delta < freeable / 4)
516                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
517
518         /*
519          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
520          * never try to free more than twice the estimate number of
521          * freeable entries.
522          */
523         if (total_scan > freeable * 2)
524                 total_scan = freeable * 2;
525
526         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
527                                    freeable, delta, total_scan, priority);
528
529         /*
530          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
531          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
532          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
533          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
534          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
535          * objects spread over several slabs with usage less than the
536          * batch_size.
537          *
538          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
539          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
540          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
541          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
542          * possible.
543          */
544         while (total_scan >= batch_size ||
545                total_scan >= freeable) {
546                 unsigned long ret;
547                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
548
549                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
550                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
551                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
552                 if (ret == SHRINK_STOP)
553                         break;
554                 freed += ret;
555
556                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
557                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
558                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
559
560                 cond_resched();
561         }
562
563         if (next_deferred >= scanned)
564                 next_deferred -= scanned;
565         else
566                 next_deferred = 0;
567         /*
568          * move the unused scan count back into the shrinker in a
569          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
570          * scan, there is no need to do an update.
571          */
572         if (next_deferred > 0)
573                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
574                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
575         else
576                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
577
578         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
579         return freed;
580 }
581
582 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
583 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
584                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
585 {
586         struct memcg_shrinker_map *map;
587         unsigned long ret, freed = 0;
588         int i;
589
590         if (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg))
591                 return 0;
592
593         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
594                 return 0;
595
596         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
597                                         true);
598         if (unlikely(!map))
599                 goto unlock;
600
601         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
602                 struct shrink_control sc = {
603                         .gfp_mask = gfp_mask,
604                         .nid = nid,
605                         .memcg = memcg,
606                 };
607                 struct shrinker *shrinker;
608
609                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
610                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
611                         if (!shrinker)
612                                 clear_bit(i, map->map);
613                         continue;
614                 }
615
616                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
617                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
618                         clear_bit(i, map->map);
619                         /*
620                          * After the shrinker reported that it had no objects to
621                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
622                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
623                          * added. To make sure, we have the bit set in this
624                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
625                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
626                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
627                          * memcg_set_shrinker_bit():
628                          *
629                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
630                          *   list_add_tail()    clear_bit()
631                          *   <MB>               <MB>
632                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
633                          */
634                         smp_mb__after_atomic();
635                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
636                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
637                                 ret = 0;
638                         else
639                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
640                 }
641                 freed += ret;
642
643                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
644                         freed = freed ? : 1;
645                         break;
646                 }
647         }
648 unlock:
649         up_read(&shrinker_rwsem);
650         return freed;
651 }
652 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
653 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
654                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
655 {
656         return 0;
657 }
658 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
659
660 /**
661  * shrink_slab - shrink slab caches
662  * @gfp_mask: allocation context
663  * @nid: node whose slab caches to target
664  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
665  * @priority: the reclaim priority
666  *
667  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
668  *
669  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
670  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
671  *
672  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
673  * are called only if it is the root cgroup.
674  *
675  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
676  * in order to get the scan target.
677  *
678  * Returns the number of reclaimed slab objects.
679  */
680 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
681                                  struct mem_cgroup *memcg,
682                                  int priority)
683 {
684         unsigned long ret, freed = 0;
685         struct shrinker *shrinker;
686
687         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
688                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
689
690         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
691                 goto out;
692
693         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
694                 struct shrink_control sc = {
695                         .gfp_mask = gfp_mask,
696                         .nid = nid,
697                         .memcg = memcg,
698                 };
699
700                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
701                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
702                         ret = 0;
703                 freed += ret;
704                 /*
705                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
706                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
707                  * by parallel ongoing shrinking.
708                  */
709                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
710                         freed = freed ? : 1;
711                         break;
712                 }
713         }
714
715         up_read(&shrinker_rwsem);
716 out:
717         cond_resched();
718         return freed;
719 }
720
721 void drop_slab_node(int nid)
722 {
723         unsigned long freed;
724
725         do {
726                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
727
728                 freed = 0;
729                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
730                 do {
731                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
732                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
733         } while (freed > 10);
734 }
735
736 void drop_slab(void)
737 {
738         int nid;
739
740         for_each_online_node(nid)
741                 drop_slab_node(nid);
742 }
743
744 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
745 {
746         /*
747          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
748          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
749          * heads at page->private.
750          */
751         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
752                 HPAGE_PMD_NR : 1;
753         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
754 }
755
756 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
757 {
758         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
759                 return 1;
760         if (!inode_write_congested(inode))
761                 return 1;
762         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
763                 return 1;
764         return 0;
765 }
766
767 /*
768  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
769  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
770  * fsync(), msync() or close().
771  *
772  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
773  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
774  * that page is locked, the mapping is pinned.
775  *
776  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
777  * __GFP_FS.
778  */
779 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
780                                 struct page *page, int error)
781 {
782         lock_page(page);
783         if (page_mapping(page) == mapping)
784                 mapping_set_error(mapping, error);
785         unlock_page(page);
786 }
787
788 /* possible outcome of pageout() */
789 typedef enum {
790         /* failed to write page out, page is locked */
791         PAGE_KEEP,
792         /* move page to the active list, page is locked */
793         PAGE_ACTIVATE,
794         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
795         PAGE_SUCCESS,
796         /* page is clean and locked */
797         PAGE_CLEAN,
798 } pageout_t;
799
800 /*
801  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
802  * Calls ->writepage().
803  */
804 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
805                          struct scan_control *sc)
806 {
807         /*
808          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
809          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
810          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
811          * stalls if we need to run get_block().  We could test
812          * PagePrivate for that.
813          *
814          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
815          * this page's queue, we can perform writeback even if that
816          * will block.
817          *
818          * If the page is swapcache, write it back even if that would
819          * block, for some throttling. This happens by accident, because
820          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
821          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
822          */
823         if (!is_page_cache_freeable(page))
824                 return PAGE_KEEP;
825         if (!mapping) {
826                 /*
827                  * Some data journaling orphaned pages can have
828                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
829                  */
830                 if (page_has_private(page)) {
831                         if (try_to_free_buffers(page)) {
832                                 ClearPageDirty(page);
833                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
834                                 return PAGE_CLEAN;
835                         }
836                 }
837                 return PAGE_KEEP;
838         }
839         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
840                 return PAGE_ACTIVATE;
841         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
842                 return PAGE_KEEP;
843
844         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
845                 int res;
846                 struct writeback_control wbc = {
847                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
848                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
849                         .range_start = 0,
850                         .range_end = LLONG_MAX,
851                         .for_reclaim = 1,
852                 };
853
854                 SetPageReclaim(page);
855                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
856                 if (res < 0)
857                         handle_write_error(mapping, page, res);
858                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
859                         ClearPageReclaim(page);
860                         return PAGE_ACTIVATE;
861                 }
862
863                 if (!PageWriteback(page)) {
864                         /* synchronous write or broken a_ops? */
865                         ClearPageReclaim(page);
866                 }
867                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
868                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
869                 return PAGE_SUCCESS;
870         }
871
872         return PAGE_CLEAN;
873 }
874
875 /*
876  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
877  * gets returned with a refcount of 0.
878  */
879 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
880                             bool reclaimed)
881 {
882         unsigned long flags;
883         int refcount;
884
885         BUG_ON(!PageLocked(page));
886         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
887
888         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
889         /*
890          * The non racy check for a busy page.
891          *
892          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
893          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
894          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
895          * here, then the following race may occur:
896          *
897          * get_user_pages(&page);
898          * [user mapping goes away]
899          * write_to(page);
900          *                              !PageDirty(page)    [good]
901          * SetPageDirty(page);
902          * put_page(page);
903          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
904          *
905          * [oops, our write_to data is lost]
906          *
907          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
908          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
909          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
910          *
911          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
912          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
913          */
914         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
915                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
916         else
917                 refcount = 2;
918         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
919                 goto cannot_free;
920         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
921         if (unlikely(PageDirty(page))) {
922                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
923                 goto cannot_free;
924         }
925
926         if (PageSwapCache(page)) {
927                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
928                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
929                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
930                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
931                 put_swap_page(page, swap);
932         } else {
933                 void (*freepage)(struct page *);
934                 void *shadow = NULL;
935
936                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
937                 /*
938                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
939                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
940                  *
941                  * But don't store shadows in an address space that is
942                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
943                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
944                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
945                  * back.
946                  *
947                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
948                  * only page cache pages found in these are zero pages
949                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
950                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
951                  * same address_space.
952                  */
953                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
954                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
955                         shadow = workingset_eviction(page);
956                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
957                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
958
959                 if (freepage != NULL)
960                         freepage(page);
961         }
962
963         return 1;
964
965 cannot_free:
966         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
967         return 0;
968 }
969
970 /*
971  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
972  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
973  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
974  * this page.
975  */
976 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
977 {
978         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
979                 /*
980                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
981                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
982                  * atomic operation.
983                  */
984                 page_ref_unfreeze(page, 1);
985                 return 1;
986         }
987         return 0;
988 }
989
990 /**
991  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
992  * @page: page to be put back to appropriate lru list
993  *
994  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
995  * Page may still be unevictable for other reasons.
996  *
997  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
998  */
999 void putback_lru_page(struct page *page)
1000 {
1001         lru_cache_add(page);
1002         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1003 }
1004
1005 enum page_references {
1006         PAGEREF_RECLAIM,
1007         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1008         PAGEREF_KEEP,
1009         PAGEREF_ACTIVATE,
1010 };
1011
1012 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1013                                                   struct scan_control *sc)
1014 {
1015         int referenced_ptes, referenced_page;
1016         unsigned long vm_flags;
1017
1018         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1019                                           &vm_flags);
1020         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1021
1022         /*
1023          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1024          * move the page to the unevictable list.
1025          */
1026         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1027                 return PAGEREF_RECLAIM;
1028
1029         if (referenced_ptes) {
1030                 if (PageSwapBacked(page))
1031                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1032                 /*
1033                  * All mapped pages start out with page table
1034                  * references from the instantiating fault, so we need
1035                  * to look twice if a mapped file page is used more
1036                  * than once.
1037                  *
1038                  * Mark it and spare it for another trip around the
1039                  * inactive list.  Another page table reference will
1040                  * lead to its activation.
1041                  *
1042                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1043                  * so that recently deactivated but used pages are
1044                  * quickly recovered.
1045                  */
1046                 SetPageReferenced(page);
1047
1048                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1049                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1050
1051                 /*
1052                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1053                  */
1054                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1055                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1056
1057                 return PAGEREF_KEEP;
1058         }
1059
1060         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1061         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1062                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1063
1064         return PAGEREF_RECLAIM;
1065 }
1066
1067 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1068 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1069                                        bool *dirty, bool *writeback)
1070 {
1071         struct address_space *mapping;
1072
1073         /*
1074          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1075          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1076          */
1077         if (!page_is_file_cache(page) ||
1078             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1079                 *dirty = false;
1080                 *writeback = false;
1081                 return;
1082         }
1083
1084         /* By default assume that the page flags are accurate */
1085         *dirty = PageDirty(page);
1086         *writeback = PageWriteback(page);
1087
1088         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1089         if (!page_has_private(page))
1090                 return;
1091
1092         mapping = page_mapping(page);
1093         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1094                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1095 }
1096
1097 /*
1098  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1099  */
1100 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1101                                       struct pglist_data *pgdat,
1102                                       struct scan_control *sc,
1103                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1104                                       struct reclaim_stat *stat,
1105                                       bool force_reclaim)
1106 {
1107         LIST_HEAD(ret_pages);
1108         LIST_HEAD(free_pages);
1109         unsigned nr_reclaimed = 0;
1110
1111         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1112         cond_resched();
1113
1114         while (!list_empty(page_list)) {
1115                 struct address_space *mapping;
1116                 struct page *page;
1117                 int may_enter_fs;
1118                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1119                 bool dirty, writeback;
1120
1121                 cond_resched();
1122
1123                 page = lru_to_page(page_list);
1124                 list_del(&page->lru);
1125
1126                 if (!trylock_page(page))
1127                         goto keep;
1128
1129                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1130
1131                 sc->nr_scanned++;
1132
1133                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1134                         goto activate_locked;
1135
1136                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1137                         goto keep_locked;
1138
1139                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
1140                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
1141                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
1142                         sc->nr_scanned++;
1143
1144                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1145                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1146
1147                 /*
1148                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1149                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1150                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1151                  * is all dirty unqueued pages.
1152                  */
1153                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1154                 if (dirty || writeback)
1155                         stat->nr_dirty++;
1156
1157                 if (dirty && !writeback)
1158                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1159
1160                 /*
1161                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1162                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1163                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1164                  * end of the LRU a second time.
1165                  */
1166                 mapping = page_mapping(page);
1167                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1168                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1169                     (writeback && PageReclaim(page)))
1170                         stat->nr_congested++;
1171
1172                 /*
1173                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1174                  * are three cases to consider.
1175                  *
1176                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1177                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1178                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1179                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1180                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1181                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1182                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1183                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1184                  *    caller can stall after page list has been processed.
1185                  *
1186                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1187                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1188                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1189                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1190                  *    reclaim and continue scanning.
1191                  *
1192                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1193                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1194                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1195                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1196                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1197                  *    would probably show more reasons.
1198                  *
1199                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1200                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1201                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1202                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1203                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1204                  *
1205                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1206                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1207                  * inactive list and refilling from the active list. The
1208                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1209                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1210                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1211                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1212                  * takes to write them to disk.
1213                  */
1214                 if (PageWriteback(page)) {
1215                         /* Case 1 above */
1216                         if (current_is_kswapd() &&
1217                             PageReclaim(page) &&
1218                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1219                                 stat->nr_immediate++;
1220                                 goto activate_locked;
1221
1222                         /* Case 2 above */
1223                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1224                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1225                                 /*
1226                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1227                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1228                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1229                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1230                                  * enough to care.  What we do want is for this
1231                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1232                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1233                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1234                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1235                                  */
1236                                 SetPageReclaim(page);
1237                                 stat->nr_writeback++;
1238                                 goto activate_locked;
1239
1240                         /* Case 3 above */
1241                         } else {
1242                                 unlock_page(page);
1243                                 wait_on_page_writeback(page);
1244                                 /* then go back and try same page again */
1245                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1246                                 continue;
1247                         }
1248                 }
1249
1250                 if (!force_reclaim)
1251                         references = page_check_references(page, sc);
1252
1253                 switch (references) {
1254                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1255                         goto activate_locked;
1256                 case PAGEREF_KEEP:
1257                         stat->nr_ref_keep++;
1258                         goto keep_locked;
1259                 case PAGEREF_RECLAIM:
1260                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1261                         ; /* try to reclaim the page below */
1262                 }
1263
1264                 /*
1265                  * Anonymous process memory has backing store?
1266                  * Try to allocate it some swap space here.
1267                  * Lazyfree page could be freed directly
1268                  */
1269                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1270                         if (!PageSwapCache(page)) {
1271                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1272                                         goto keep_locked;
1273                                 if (PageTransHuge(page)) {
1274                                         /* cannot split THP, skip it */
1275                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1276                                                 goto activate_locked;
1277                                         /*
1278                                          * Split pages without a PMD map right
1279                                          * away. Chances are some or all of the
1280                                          * tail pages can be freed without IO.
1281                                          */
1282                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1283                                             split_huge_page_to_list(page,
1284                                                                     page_list))
1285                                                 goto activate_locked;
1286                                 }
1287                                 if (!add_to_swap(page)) {
1288                                         if (!PageTransHuge(page))
1289                                                 goto activate_locked;
1290                                         /* Fallback to swap normal pages */
1291                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1292                                                                     page_list))
1293                                                 goto activate_locked;
1294 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1295                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1296 #endif
1297                                         if (!add_to_swap(page))
1298                                                 goto activate_locked;
1299                                 }
1300
1301                                 may_enter_fs = 1;
1302
1303                                 /* Adding to swap updated mapping */
1304                                 mapping = page_mapping(page);
1305                         }
1306                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1307                         /* Split file THP */
1308                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1309                                 goto keep_locked;
1310                 }
1311
1312                 /*
1313                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1314                  * processes. Try to unmap it here.
1315                  */
1316                 if (page_mapped(page)) {
1317                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1318
1319                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1320                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1321                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1322                                 stat->nr_unmap_fail++;
1323                                 goto activate_locked;
1324                         }
1325                 }
1326
1327                 if (PageDirty(page)) {
1328                         /*
1329                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1330                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1331                          * injecting inefficient single-page IO into
1332                          * flusher writeback as much as possible: only
1333                          * write pages when we've encountered many
1334                          * dirty pages, and when we've already scanned
1335                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1336                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1337                          */
1338                         if (page_is_file_cache(page) &&
1339                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1340                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1341                                 /*
1342                                  * Immediately reclaim when written back.
1343                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1344                                  * except we already have the page isolated
1345                                  * and know it's dirty
1346                                  */
1347                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1348                                 SetPageReclaim(page);
1349
1350                                 goto activate_locked;
1351                         }
1352
1353                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1354                                 goto keep_locked;
1355                         if (!may_enter_fs)
1356                                 goto keep_locked;
1357                         if (!sc->may_writepage)
1358                                 goto keep_locked;
1359
1360                         /*
1361                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1362                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1363                          * starts and then write it out here.
1364                          */
1365                         try_to_unmap_flush_dirty();
1366                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1367                         case PAGE_KEEP:
1368                                 goto keep_locked;
1369                         case PAGE_ACTIVATE:
1370                                 goto activate_locked;
1371                         case PAGE_SUCCESS:
1372                                 if (PageWriteback(page))
1373                                         goto keep;
1374                                 if (PageDirty(page))
1375                                         goto keep;
1376
1377                                 /*
1378                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1379                                  * ahead and try to reclaim the page.
1380                                  */
1381                                 if (!trylock_page(page))
1382                                         goto keep;
1383                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1384                                         goto keep_locked;
1385                                 mapping = page_mapping(page);
1386                         case PAGE_CLEAN:
1387                                 ; /* try to free the page below */
1388                         }
1389                 }
1390
1391                 /*
1392                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1393                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1394                  * the page as well.
1395                  *
1396                  * We do this even if the page is PageDirty().
1397                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1398                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1399                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1400                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1401                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1402                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1403                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1404                  *
1405                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1406                  * the pages which were not successfully invalidated in
1407                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1408                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1409                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1410                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1411                  */
1412                 if (page_has_private(page)) {
1413                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1414                                 goto activate_locked;
1415                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1416                                 unlock_page(page);
1417                                 if (put_page_testzero(page))
1418                                         goto free_it;
1419                                 else {
1420                                         /*
1421                                          * rare race with speculative reference.
1422                                          * the speculative reference will free
1423                                          * this page shortly, so we may
1424                                          * increment nr_reclaimed here (and
1425                                          * leave it off the LRU).
1426                                          */
1427                                         nr_reclaimed++;
1428                                         continue;
1429                                 }
1430                         }
1431                 }
1432
1433                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1434                         /* follow __remove_mapping for reference */
1435                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1436                                 goto keep_locked;
1437                         if (PageDirty(page)) {
1438                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1439                                 goto keep_locked;
1440                         }
1441
1442                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1443                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1444                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1445                         goto keep_locked;
1446
1447                 unlock_page(page);
1448 free_it:
1449                 nr_reclaimed++;
1450
1451                 /*
1452                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1453                  * appear not as the counts should be low
1454                  */
1455                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1456                         mem_cgroup_uncharge(page);
1457                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1458                 } else
1459                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1460                 continue;
1461
1462 activate_locked:
1463                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1464                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1465                                                 PageMlocked(page)))
1466                         try_to_free_swap(page);
1467                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1468                 if (!PageMlocked(page)) {
1469                         SetPageActive(page);
1470                         stat->nr_activate++;
1471                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1472                 }
1473 keep_locked:
1474                 unlock_page(page);
1475 keep:
1476                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1477                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1478         }
1479
1480         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1481         try_to_unmap_flush();
1482         free_unref_page_list(&free_pages);
1483
1484         list_splice(&ret_pages, page_list);
1485         count_vm_events(PGACTIVATE, stat->nr_activate);
1486
1487         return nr_reclaimed;
1488 }
1489
1490 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1491                                             struct list_head *page_list)
1492 {
1493         struct scan_control sc = {
1494                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1495                 .priority = DEF_PRIORITY,
1496                 .may_unmap = 1,
1497         };
1498         struct reclaim_stat dummy_stat;
1499         unsigned long ret;
1500         struct page *page, *next;
1501         LIST_HEAD(clean_pages);
1502
1503         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1504                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1505                     !__PageMovable(page)) {
1506                         ClearPageActive(page);
1507                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1508                 }
1509         }
1510
1511         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1512                         TTU_IGNORE_ACCESS, &dummy_stat, true);
1513         list_splice(&clean_pages, page_list);
1514         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1515         return ret;
1516 }
1517
1518 /*
1519  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1520  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1521  * freed elsewhere are also ignored.
1522  *
1523  * page:        page to consider
1524  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1525  *
1526  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1527  */
1528 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1529 {
1530         int ret = -EINVAL;
1531
1532         /* Only take pages on the LRU. */
1533         if (!PageLRU(page))
1534                 return ret;
1535
1536         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1537         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1538                 return ret;
1539
1540         ret = -EBUSY;
1541
1542         /*
1543          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1544          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1545          * blocking - clean pages for the most part.
1546          *
1547          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1548          * that it is possible to migrate without blocking
1549          */
1550         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1551                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1552                 if (PageWriteback(page))
1553                         return ret;
1554
1555                 if (PageDirty(page)) {
1556                         struct address_space *mapping;
1557                         bool migrate_dirty;
1558
1559                         /*
1560                          * Only pages without mappings or that have a
1561                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1562                          * without blocking. However, we can be racing with
1563                          * truncation so it's necessary to lock the page
1564                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1565                          * the page lock until after the page is removed
1566                          * from the page cache.
1567                          */
1568                         if (!trylock_page(page))
1569                                 return ret;
1570
1571                         mapping = page_mapping(page);
1572                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1573                         unlock_page(page);
1574                         if (!migrate_dirty)
1575                                 return ret;
1576                 }
1577         }
1578
1579         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1580                 return ret;
1581
1582         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1583                 /*
1584                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1585                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1586                  * page release code relies on it.
1587                  */
1588                 ClearPageLRU(page);
1589                 ret = 0;
1590         }
1591
1592         return ret;
1593 }
1594
1595
1596 /*
1597  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1598  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1599  */
1600 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1601                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1602 {
1603         int zid;
1604
1605         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1606                 if (!nr_zone_taken[zid])
1607                         continue;
1608
1609                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1610 #ifdef CONFIG_MEMCG
1611                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1612 #endif
1613         }
1614
1615 }
1616
1617 /**
1618  * pgdat->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1619  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1620  * and working on them outside the LRU lock.
1621  *
1622  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1623  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1624  *
1625  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1626  *
1627  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1628  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1629  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1630  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1631  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1632  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1633  * @lru:        LRU list id for isolating
1634  *
1635  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1636  */
1637 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1638                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1639                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1640                 enum lru_list lru)
1641 {
1642         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1643         unsigned long nr_taken = 0;
1644         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1645         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1646         unsigned long skipped = 0;
1647         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1648         LIST_HEAD(pages_skipped);
1649         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1650
1651         scan = 0;
1652         for (total_scan = 0;
1653              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1654              total_scan++) {
1655                 struct page *page;
1656
1657                 page = lru_to_page(src);
1658                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1659
1660                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1661
1662                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1663                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1664                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1665                         continue;
1666                 }
1667
1668                 /*
1669                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1670                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1671                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1672                  * pages, triggering a premature OOM.
1673                  */
1674                 scan++;
1675                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1676                 case 0:
1677                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1678                         nr_taken += nr_pages;
1679                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1680                         list_move(&page->lru, dst);
1681                         break;
1682
1683                 case -EBUSY:
1684                         /* else it is being freed elsewhere */
1685                         list_move(&page->lru, src);
1686                         continue;
1687
1688                 default:
1689                         BUG();
1690                 }
1691         }
1692
1693         /*
1694          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1695          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1696          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1697          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1698          * system at risk of premature OOM.
1699          */
1700         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1701                 int zid;
1702
1703                 list_splice(&pages_skipped, src);
1704                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1705                         if (!nr_skipped[zid])
1706                                 continue;
1707
1708                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1709                         skipped += nr_skipped[zid];
1710                 }
1711         }
1712         *nr_scanned = total_scan;
1713         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1714                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1715         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1716         return nr_taken;
1717 }
1718
1719 /**
1720  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1721  * @page: page to isolate from its LRU list
1722  *
1723  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1724  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1725  *
1726  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1727  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1728  *
1729  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1730  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1731  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1732  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1733  *
1734  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1735  * found will be decremented.
1736  *
1737  * Restrictions:
1738  *
1739  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1740  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1741  *     without a stable reference).
1742  * (2) the lru_lock must not be held.
1743  * (3) interrupts must be enabled.
1744  */
1745 int isolate_lru_page(struct page *page)
1746 {
1747         int ret = -EBUSY;
1748
1749         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1750         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1751
1752         if (PageLRU(page)) {
1753                 pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
1754                 struct lruvec *lruvec;
1755
1756                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1757                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1758                 if (PageLRU(page)) {
1759                         int lru = page_lru(page);
1760                         get_page(page);
1761                         ClearPageLRU(page);
1762                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1763                         ret = 0;
1764                 }
1765                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1766         }
1767         return ret;
1768 }
1769
1770 /*
1771  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1772  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1773  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1774  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1775  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1776  */
1777 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1778                 struct scan_control *sc)
1779 {
1780         unsigned long inactive, isolated;
1781
1782         if (current_is_kswapd())
1783                 return 0;
1784
1785         if (!sane_reclaim(sc))
1786                 return 0;
1787
1788         if (file) {
1789                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1790                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1791         } else {
1792                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1793                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1794         }
1795
1796         /*
1797          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1798          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1799          * deadlock.
1800          */
1801         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1802                 inactive >>= 3;
1803
1804         return isolated > inactive;
1805 }
1806
1807 static noinline_for_stack void
1808 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1809 {
1810         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1811         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1812         LIST_HEAD(pages_to_free);
1813
1814         /*
1815          * Put back any unfreeable pages.
1816          */
1817         while (!list_empty(page_list)) {
1818                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1819                 int lru;
1820
1821                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1822                 list_del(&page->lru);
1823                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1824                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1825                         putback_lru_page(page);
1826                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1827                         continue;
1828                 }
1829
1830                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1831
1832                 SetPageLRU(page);
1833                 lru = page_lru(page);
1834                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1835
1836                 if (is_active_lru(lru)) {
1837                         int file = is_file_lru(lru);
1838                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1839                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1840                 }
1841                 if (put_page_testzero(page)) {
1842                         __ClearPageLRU(page);
1843                         __ClearPageActive(page);
1844                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1845
1846                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1847                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1848                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1849                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1850                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1851                         } else
1852                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1853                 }
1854         }
1855
1856         /*
1857          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1858          */
1859         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1860 }
1861
1862 /*
1863  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1864  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1865  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1866  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1867  */
1868 static int current_may_throttle(void)
1869 {
1870         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1871                 current->backing_dev_info == NULL ||
1872                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1873 }
1874
1875 /*
1876  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1877  * of reclaimed pages
1878  */
1879 static noinline_for_stack unsigned long
1880 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1881                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1882 {
1883         LIST_HEAD(page_list);
1884         unsigned long nr_scanned;
1885         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1886         unsigned long nr_taken;
1887         struct reclaim_stat stat;
1888         int file = is_file_lru(lru);
1889         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1890         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1891         bool stalled = false;
1892
1893         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1894                 if (stalled)
1895                         return 0;
1896
1897                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1898                 msleep(100);
1899                 stalled = true;
1900
1901                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1902                 if (fatal_signal_pending(current))
1903                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1904         }
1905
1906         lru_add_drain();
1907
1908         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1909
1910         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1911                                      &nr_scanned, sc, lru);
1912
1913         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1914         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1915
1916         if (current_is_kswapd()) {
1917                 if (global_reclaim(sc))
1918                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1919                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1920                                    nr_scanned);
1921         } else {
1922                 if (global_reclaim(sc))
1923                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1924                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1925                                    nr_scanned);
1926         }
1927         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1928
1929         if (nr_taken == 0)
1930                 return 0;
1931
1932         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1933                                 &stat, false);
1934
1935         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1936
1937         if (current_is_kswapd()) {
1938                 if (global_reclaim(sc))
1939                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1940                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1941                                    nr_reclaimed);
1942         } else {
1943                 if (global_reclaim(sc))
1944                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1945                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1946                                    nr_reclaimed);
1947         }
1948
1949         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1950
1951         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1952
1953         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1954
1955         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1956         free_unref_page_list(&page_list);
1957
1958         /*
1959          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1960          * implies that flushers are not doing their job. This can
1961          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1962          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1963          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1964          * dirty pages grows not through writes but through memory
1965          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1966          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1967          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1968          */
1969         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1970                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1971
1972         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
1973         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
1974         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
1975         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
1976         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
1977         sc->nr.taken += nr_taken;
1978         if (file)
1979                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
1980
1981         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1982                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
1983         return nr_reclaimed;
1984 }
1985
1986 /*
1987  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1988  *
1989  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1990  * processes, from rmap.
1991  *
1992  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1993  * appropriate to hold pgdat->lru_lock across the whole operation.  But if
1994  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1995  * should drop pgdat->lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1996  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1997  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1998  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1999  *
2000  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2001  * But we had to alter page->flags anyway.
2002  *
2003  * Returns the number of pages moved to the given lru.
2004  */
2005
2006 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2007                                      struct list_head *list,
2008                                      struct list_head *pages_to_free,
2009                                      enum lru_list lru)
2010 {
2011         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2012         struct page *page;
2013         int nr_pages;
2014         int nr_moved = 0;
2015
2016         while (!list_empty(list)) {
2017                 page = lru_to_page(list);
2018                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
2019
2020                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2021                 SetPageLRU(page);
2022
2023                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
2024                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
2025                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
2026
2027                 if (put_page_testzero(page)) {
2028                         __ClearPageLRU(page);
2029                         __ClearPageActive(page);
2030                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
2031
2032                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2033                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2034                                 mem_cgroup_uncharge(page);
2035                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
2036                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2037                         } else
2038                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
2039                 } else {
2040                         nr_moved += nr_pages;
2041                 }
2042         }
2043
2044         if (!is_active_lru(lru)) {
2045                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
2046                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
2047                                    nr_moved);
2048         }
2049
2050         return nr_moved;
2051 }
2052
2053 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2054                                struct lruvec *lruvec,
2055                                struct scan_control *sc,
2056                                enum lru_list lru)
2057 {
2058         unsigned long nr_taken;
2059         unsigned long nr_scanned;
2060         unsigned long vm_flags;
2061         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2062         LIST_HEAD(l_active);
2063         LIST_HEAD(l_inactive);
2064         struct page *page;
2065         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2066         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2067         unsigned nr_rotated = 0;
2068         int file = is_file_lru(lru);
2069         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2070
2071         lru_add_drain();
2072
2073         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2074
2075         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2076                                      &nr_scanned, sc, lru);
2077
2078         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2079         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2080
2081         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2082         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2083
2084         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2085
2086         while (!list_empty(&l_hold)) {
2087                 cond_resched();
2088                 page = lru_to_page(&l_hold);
2089                 list_del(&page->lru);
2090
2091                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2092                         putback_lru_page(page);
2093                         continue;
2094                 }
2095
2096                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2097                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2098                                 if (page_has_private(page))
2099                                         try_to_release_page(page, 0);
2100                                 unlock_page(page);
2101                         }
2102                 }
2103
2104                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2105                                     &vm_flags)) {
2106                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2107                         /*
2108                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2109                          * give them one more trip around the active list. So
2110                          * that executable code get better chances to stay in
2111                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2112                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2113                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2114                          * so we ignore them here.
2115                          */
2116                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2117                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2118                                 continue;
2119                         }
2120                 }
2121
2122                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2123                 SetPageWorkingset(page);
2124                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2125         }
2126
2127         /*
2128          * Move pages back to the lru list.
2129          */
2130         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2131         /*
2132          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2133          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2134          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2135          * get_scan_count.
2136          */
2137         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2138
2139         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2140         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2141         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2142         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2143
2144         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2145         free_unref_page_list(&l_hold);
2146         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2147                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2148 }
2149
2150 /*
2151  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2152  * to do too much work.
2153  *
2154  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2155  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2156  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2157  *
2158  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2159  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2160  *
2161  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2162  *
2163  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2164  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2165  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2166  *
2167  * total     target    max
2168  * memory    ratio     inactive
2169  * -------------------------------------
2170  *   10MB       1         5MB
2171  *  100MB       1        50MB
2172  *    1GB       3       250MB
2173  *   10GB      10       0.9GB
2174  *  100GB      31         3GB
2175  *    1TB     101        10GB
2176  *   10TB     320        32GB
2177  */
2178 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2179                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2180 {
2181         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2182         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2183         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2184         unsigned long inactive, active;
2185         unsigned long inactive_ratio;
2186         unsigned long refaults;
2187         unsigned long gb;
2188
2189         /*
2190          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2191          * is pointless.
2192          */
2193         if (!file && !total_swap_pages)
2194                 return false;
2195
2196         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2197         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2198
2199         /*
2200          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2201          * is being established. Disable active list protection to get
2202          * rid of the stale workingset quickly.
2203          */
2204         refaults = lruvec_page_state(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
2205         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2206                 inactive_ratio = 0;
2207         } else {
2208                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2209                 if (gb)
2210                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2211                 else
2212                         inactive_ratio = 1;
2213         }
2214
2215         if (actual_reclaim)
2216                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2217                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2218                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2219                         inactive_ratio, file);
2220
2221         return inactive * inactive_ratio < active;
2222 }
2223
2224 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2225                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2226 {
2227         if (is_active_lru(lru)) {
2228                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru), sc, true))
2229                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2230                 return 0;
2231         }
2232
2233         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2234 }
2235
2236 enum scan_balance {
2237         SCAN_EQUAL,
2238         SCAN_FRACT,
2239         SCAN_ANON,
2240         SCAN_FILE,
2241 };
2242
2243 /*
2244  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2245  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2246  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2247  * onto the active list instead of evict.
2248  *
2249  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2250  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2251  */
2252 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2253                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2254                            unsigned long *lru_pages)
2255 {
2256         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2257         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2258         u64 fraction[2];
2259         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2260         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2261         unsigned long anon_prio, file_prio;
2262         enum scan_balance scan_balance;
2263         unsigned long anon, file;
2264         unsigned long ap, fp;
2265         enum lru_list lru;
2266
2267         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2268         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2269                 scan_balance = SCAN_FILE;
2270                 goto out;
2271         }
2272
2273         /*
2274          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2275          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2276          * disable swapping for individual groups completely when
2277          * using the memory controller's swap limit feature would be
2278          * too expensive.
2279          */
2280         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2281                 scan_balance = SCAN_FILE;
2282                 goto out;
2283         }
2284
2285         /*
2286          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2287          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2288          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2289          */
2290         if (!sc->priority && swappiness) {
2291                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2292                 goto out;
2293         }
2294
2295         /*
2296          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2297          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2298          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2299          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2300          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2301          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2302          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2303          */
2304         if (global_reclaim(sc)) {
2305                 unsigned long pgdatfile;
2306                 unsigned long pgdatfree;
2307                 int z;
2308                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2309
2310                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2311                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2312                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2313
2314                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2315                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2316                         if (!managed_zone(zone))
2317                                 continue;
2318
2319                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2320                 }
2321
2322                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2323                         /*
2324                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2325                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2326                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2327                          */
2328                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, false) &&
2329                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2330                                         >> sc->priority) {
2331                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2332                                 goto out;
2333                         }
2334                 }
2335         }
2336
2337         /*
2338          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2339          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2340          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2341          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2342          * Without the second condition we could end up never scanning an
2343          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2344          * system is under heavy pressure.
2345          */
2346         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, sc, false) &&
2347             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2348                 scan_balance = SCAN_FILE;
2349                 goto out;
2350         }
2351
2352         scan_balance = SCAN_FRACT;
2353
2354         /*
2355          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2356          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2357          */
2358         anon_prio = swappiness;
2359         file_prio = 200 - anon_prio;
2360
2361         /*
2362          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2363          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2364          * ratios to determine how valuable each cache is.
2365          *
2366          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2367          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2368          * up weighing recent references more than old ones.
2369          *
2370          * anon in [0], file in [1]
2371          */
2372
2373         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2374                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2375         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2376                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2377
2378         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2379         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2380                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2381                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2382         }
2383
2384         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2385                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2386                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2387         }
2388
2389         /*
2390          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2391          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2392          * each list that were recently referenced and in active use.
2393          */
2394         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2395         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2396
2397         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2398         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2399         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2400
2401         fraction[0] = ap;
2402         fraction[1] = fp;
2403         denominator = ap + fp + 1;
2404 out:
2405         *lru_pages = 0;
2406         for_each_evictable_lru(lru) {
2407                 int file = is_file_lru(lru);
2408                 unsigned long size;
2409                 unsigned long scan;
2410
2411                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2412                 scan = size >> sc->priority;
2413                 /*
2414                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2415                  * scrape out the remaining cache.
2416                  */
2417                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2418                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2419
2420                 switch (scan_balance) {
2421                 case SCAN_EQUAL:
2422                         /* Scan lists relative to size */
2423                         break;
2424                 case SCAN_FRACT:
2425                         /*
2426                          * Scan types proportional to swappiness and
2427                          * their relative recent reclaim efficiency.
2428                          * Make sure we don't miss the last page
2429                          * because of a round-off error.
2430                          */
2431                         scan = DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2432                                                   denominator);
2433                         break;
2434                 case SCAN_FILE:
2435                 case SCAN_ANON:
2436                         /* Scan one type exclusively */
2437                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2438                                 size = 0;
2439                                 scan = 0;
2440                         }
2441                         break;
2442                 default:
2443                         /* Look ma, no brain */
2444                         BUG();
2445                 }
2446
2447                 *lru_pages += size;
2448                 nr[lru] = scan;
2449         }
2450 }
2451
2452 /*
2453  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2454  */
2455 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2456                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2457 {
2458         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2459         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2460         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2461         unsigned long nr_to_scan;
2462         enum lru_list lru;
2463         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2464         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2465         struct blk_plug plug;
2466         bool scan_adjusted;
2467
2468         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2469
2470         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2471         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2472
2473         /*
2474          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2475          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2476          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2477          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2478          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2479          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2480          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2481          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2482          * dropped to zero at the first pass.
2483          */
2484         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2485                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2486
2487         blk_start_plug(&plug);
2488         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2489                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2490                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2491                 unsigned long nr_scanned;
2492
2493                 for_each_evictable_lru(lru) {
2494                         if (nr[lru]) {
2495                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2496                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2497
2498                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2499                                                             lruvec, sc);
2500                         }
2501                 }
2502
2503                 cond_resched();
2504
2505                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2506                         continue;
2507
2508                 /*
2509                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2510                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2511                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2512                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2513                  * proportional to the original scan target.
2514                  */
2515                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2516                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2517
2518                 /*
2519                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2520                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2521                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2522                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2523                  */
2524                 if (!nr_file || !nr_anon)
2525                         break;
2526
2527                 if (nr_file > nr_anon) {
2528                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2529                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2530                         lru = LRU_BASE;
2531                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2532                 } else {
2533                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2534                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2535                         lru = LRU_FILE;
2536                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2537                 }
2538
2539                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2540                 nr[lru] = 0;
2541                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2542
2543                 /*
2544                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2545                  * scan target and the percentage scanning already complete
2546                  */
2547                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2548                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2549                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2550                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2551
2552                 lru += LRU_ACTIVE;
2553                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2554                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2555                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2556
2557                 scan_adjusted = true;
2558         }
2559         blk_finish_plug(&plug);
2560         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2561
2562         /*
2563          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2564          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2565          */
2566         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
2567                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2568                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2569 }
2570
2571 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2572 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2573 {
2574         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2575                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2576                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2577                 return true;
2578
2579         return false;
2580 }
2581
2582 /*
2583  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2584  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2585  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2586  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2587  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2588  */
2589 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2590                                         unsigned long nr_reclaimed,
2591                                         unsigned long nr_scanned,
2592                                         struct scan_control *sc)
2593 {
2594         unsigned long pages_for_compaction;
2595         unsigned long inactive_lru_pages;
2596         int z;
2597
2598         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2599         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2600                 return false;
2601
2602         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2603         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2604                 /*
2605                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2606                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2607                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2608                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2609                  */
2610                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2611                         return false;
2612         } else {
2613                 /*
2614                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2615                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2616                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2617                  * pages that were scanned. This will return to the
2618                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2619                  * the resulting allocation attempt fails
2620                  */
2621                 if (!nr_reclaimed)
2622                         return false;
2623         }
2624
2625         /*
2626          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2627          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2628          */
2629         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2630         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2631         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2632                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2633         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2634                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2635                 return true;
2636
2637         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2638         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2639                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2640                 if (!managed_zone(zone))
2641                         continue;
2642
2643                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2644                 case COMPACT_SUCCESS:
2645                 case COMPACT_CONTINUE:
2646                         return false;
2647                 default:
2648                         /* check next zone */
2649                         ;
2650                 }
2651         }
2652         return true;
2653 }
2654
2655 static bool pgdat_memcg_congested(pg_data_t *pgdat, struct mem_cgroup *memcg)
2656 {
2657         return test_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags) ||
2658                 (memcg && memcg_congested(pgdat, memcg));
2659 }
2660
2661 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2662 {
2663         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2664         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2665         bool reclaimable = false;
2666
2667         do {
2668                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2669                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2670                         .pgdat = pgdat,
2671                         .priority = sc->priority,
2672                 };
2673                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2674                 struct mem_cgroup *memcg;
2675
2676                 memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2677
2678                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2679                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2680
2681                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2682                 do {
2683                         unsigned long lru_pages;
2684                         unsigned long reclaimed;
2685                         unsigned long scanned;
2686
2687                         switch (mem_cgroup_protected(root, memcg)) {
2688                         case MEMCG_PROT_MIN:
2689                                 /*
2690                                  * Hard protection.
2691                                  * If there is no reclaimable memory, OOM.
2692                                  */
2693                                 continue;
2694                         case MEMCG_PROT_LOW:
2695                                 /*
2696                                  * Soft protection.
2697                                  * Respect the protection only as long as
2698                                  * there is an unprotected supply
2699                                  * of reclaimable memory from other cgroups.
2700                                  */
2701                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2702                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2703                                         continue;
2704                                 }
2705                                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2706                                 break;
2707                         case MEMCG_PROT_NONE:
2708                                 break;
2709                         }
2710
2711                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2712                         scanned = sc->nr_scanned;
2713                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2714                         node_lru_pages += lru_pages;
2715
2716                         if (sc->may_shrinkslab) {
2717                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2718                                     memcg, sc->priority);
2719                         }
2720
2721                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2722                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2723                                    sc->nr_scanned - scanned,
2724                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2725
2726                         /*
2727                          * Kswapd have to scan all memory cgroups to fulfill
2728                          * the overall scan target for the node.
2729                          *
2730                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2731                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2732                          * retry with decreasing priority if one round over the
2733                          * whole hierarchy is not sufficient.
2734                          */
2735                         if (!current_is_kswapd() &&
2736                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2737                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2738                                 break;
2739                         }
2740                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2741
2742                 if (reclaim_state) {
2743                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2744                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2745                 }
2746
2747                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2748                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2749                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2750                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2751
2752                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2753                         reclaimable = true;
2754
2755                 if (current_is_kswapd()) {
2756                         /*
2757                          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2758                          * it implies that the long-lived page allocation rate
2759                          * is exceeding the page laundering rate. Either the
2760                          * global limits are not being effective at throttling
2761                          * processes due to the page distribution throughout
2762                          * zones or there is heavy usage of a slow backing
2763                          * device. The only option is to throttle from reclaim
2764                          * context which is not ideal as there is no guarantee
2765                          * the dirtying process is throttled in the same way
2766                          * balance_dirty_pages() manages.
2767                          *
2768                          * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2769                          * count the number of pages under pages flagged for
2770                          * immediate reclaim and stall if any are encountered
2771                          * in the nr_immediate check below.
2772                          */
2773                         if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2774                                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2775
2776                         /*
2777                          * Tag a node as congested if all the dirty pages
2778                          * scanned were backed by a congested BDI and
2779                          * wait_iff_congested will stall.
2780                          */
2781                         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2782                                 set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
2783
2784                         /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2785                         if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2786                                 set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2787
2788                         /*
2789                          * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2790                          * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2791                          * implies that pages are cycling through the LRU
2792                          * faster than they are written so also forcibly stall.
2793                          */
2794                         if (sc->nr.immediate)
2795                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2796                 }
2797
2798                 /*
2799                  * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2800                  * stalling in wait_iff_congested().
2801                  */
2802                 if (!global_reclaim(sc) && sane_reclaim(sc) &&
2803                     sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2804                         set_memcg_congestion(pgdat, root, true);
2805
2806                 /*
2807                  * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2808                  * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2809                  * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2810                  * the LRU too quickly.
2811                  */
2812                 if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
2813                    current_may_throttle() && pgdat_memcg_congested(pgdat, root))
2814                         wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2815
2816         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2817                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2818
2819         /*
2820          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2821          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2822          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2823          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2824          */
2825         if (reclaimable)
2826                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2827
2828         return reclaimable;
2829 }
2830
2831 /*
2832  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2833  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2834  * should reclaim first.
2835  */
2836 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2837 {
2838         unsigned long watermark;
2839         enum compact_result suitable;
2840
2841         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2842         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2843                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2844                 return true;
2845         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2846                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2847                 return false;
2848
2849         /*
2850          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2851          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2852          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2853          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2854          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2855          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2856          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2857          */
2858         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2859
2860         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2861 }
2862
2863 /*
2864  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2865  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2866  * request.
2867  *
2868  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2869  * scan then give up on it.
2870  */
2871 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2872 {
2873         struct zoneref *z;
2874         struct zone *zone;
2875         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2876         unsigned long nr_soft_scanned;
2877         gfp_t orig_mask;
2878         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2879
2880         /*
2881          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2882          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2883          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2884          */
2885         orig_mask = sc->gfp_mask;
2886         if (buffer_heads_over_limit) {
2887                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2888                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2889         }
2890
2891         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2892                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2893                 /*
2894                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2895                  * to global LRU.
2896                  */
2897                 if (global_reclaim(sc)) {
2898                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2899                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2900                                 continue;
2901
2902                         /*
2903                          * If we already have plenty of memory free for
2904                          * compaction in this zone, don't free any more.
2905                          * Even though compaction is invoked for any
2906                          * non-zero order, only frequent costly order
2907                          * reclamation is disruptive enough to become a
2908                          * noticeable problem, like transparent huge
2909                          * page allocations.
2910                          */
2911                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2912                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2913                             compaction_ready(zone, sc)) {
2914                                 sc->compaction_ready = true;
2915                                 continue;
2916                         }
2917
2918                         /*
2919                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2920                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2921                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2922                          * the user prefers lower zones being preserved.
2923                          */
2924                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2925                                 continue;
2926
2927                         /*
2928                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2929                          * and returns the number of reclaimed pages and
2930                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2931                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2932                          */
2933                         nr_soft_scanned = 0;
2934                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2935                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2936                                                 &nr_soft_scanned);
2937                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2938                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2939                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2940                 }
2941
2942                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2943                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2944                         continue;
2945                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2946                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2947         }
2948
2949         /*
2950          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2951          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2952          */
2953         sc->gfp_mask = orig_mask;
2954 }
2955
2956 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2957 {
2958         struct mem_cgroup *memcg;
2959
2960         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2961         do {
2962                 unsigned long refaults;
2963                 struct lruvec *lruvec;
2964
2965                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2966                 refaults = lruvec_page_state(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
2967                 lruvec->refaults = refaults;
2968         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2969 }
2970
2971 /*
2972  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2973  *
2974  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2975  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2976  *
2977  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2978  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2979  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2980  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2981  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2982  * work, and the allocation attempt will fail.
2983  *
2984  * returns:     0, if no pages reclaimed
2985  *              else, the number of pages reclaimed
2986  */
2987 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2988                                           struct scan_control *sc)
2989 {
2990         int initial_priority = sc->priority;
2991         pg_data_t *last_pgdat;
2992         struct zoneref *z;
2993         struct zone *zone;
2994 retry:
2995         delayacct_freepages_start();
2996
2997         if (global_reclaim(sc))
2998                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2999
3000         do {
3001                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3002                                 sc->priority);
3003                 sc->nr_scanned = 0;
3004                 shrink_zones(zonelist, sc);
3005
3006                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3007                         break;
3008
3009                 if (sc->compaction_ready)
3010                         break;
3011
3012                 /*
3013                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3014                  * writepage even in laptop mode.
3015                  */
3016                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3017                         sc->may_writepage = 1;
3018         } while (--sc->priority >= 0);
3019
3020         last_pgdat = NULL;
3021         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3022                                         sc->nodemask) {
3023                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3024                         continue;
3025                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3026                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3027                 set_memcg_congestion(last_pgdat, sc->target_mem_cgroup, false);
3028         }
3029
3030         delayacct_freepages_end();
3031
3032         if (sc->nr_reclaimed)
3033                 return sc->nr_reclaimed;
3034
3035         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3036         if (sc->compaction_ready)
3037                 return 1;
3038
3039         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3040         if (sc->memcg_low_skipped) {
3041                 sc->priority = initial_priority;
3042                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3043                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3044                 goto retry;
3045         }
3046
3047         return 0;
3048 }
3049
3050 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3051 {
3052         struct zone *zone;
3053         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3054         unsigned long free_pages = 0;
3055         int i;
3056         bool wmark_ok;
3057
3058         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3059                 return true;
3060
3061         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3062                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3063                 if (!managed_zone(zone))
3064                         continue;
3065
3066                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3067                         continue;
3068
3069                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3070                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3071         }
3072
3073         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3074         if (!pfmemalloc_reserve)
3075                 return true;
3076
3077         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3078
3079         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3080         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3081                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3082                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3083                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3084         }
3085
3086         return wmark_ok;
3087 }
3088
3089 /*
3090  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3091  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3092  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3093  * when the low watermark is reached.
3094  *
3095  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3096  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3097  */
3098 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3099                                         nodemask_t *nodemask)
3100 {
3101         struct zoneref *z;
3102         struct zone *zone;
3103         pg_data_t *pgdat = NULL;
3104
3105         /*
3106          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3107          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3108          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3109          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3110          * processes to block on log_wait_commit().
3111          */
3112         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3113                 goto out;
3114
3115         /*
3116          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3117          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3118          */
3119         if (fatal_signal_pending(current))
3120                 goto out;
3121
3122         /*
3123          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3124          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3125          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3126          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3127          *
3128          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3129          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3130          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3131          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3132          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3133          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3134          * should make reasonable progress.
3135          */
3136         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3137                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3138                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3139                         continue;
3140
3141                 /* Throttle based on the first usable node */
3142                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3143                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3144                         goto out;
3145                 break;
3146         }
3147
3148         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3149         if (!pgdat)
3150                 goto out;
3151
3152         /* Account for the throttling */
3153         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3154
3155         /*
3156          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3157          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3158          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3159          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3160          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3161          * second before continuing.
3162          */
3163         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3164                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3165                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3166
3167                 goto check_pending;
3168         }
3169
3170         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3171         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3172                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3173
3174 check_pending:
3175         if (fatal_signal_pending(current))
3176                 return true;
3177
3178 out:
3179         return false;
3180 }
3181
3182 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3183                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3184 {
3185         unsigned long nr_reclaimed;
3186         struct scan_control sc = {
3187                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3188                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3189                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3190                 .order = order,
3191                 .nodemask = nodemask,
3192                 .priority = DEF_PRIORITY,
3193                 .may_writepage = !laptop_mode,
3194                 .may_unmap = 1,
3195                 .may_swap = 1,
3196                 .may_shrinkslab = 1,
3197         };
3198
3199         /*
3200          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3201          * Confirm they are large enough for max values.
3202          */
3203         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3204         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3205         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3206
3207         /*
3208          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3209          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3210          * point.
3211          */
3212         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3213                 return 1;
3214
3215         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3216                                 sc.may_writepage,
3217                                 sc.gfp_mask,
3218                                 sc.reclaim_idx);
3219
3220         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3221
3222         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3223
3224         return nr_reclaimed;
3225 }
3226
3227 #ifdef CONFIG_MEMCG
3228
3229 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3230                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3231                                                 pg_data_t *pgdat,
3232                                                 unsigned long *nr_scanned)
3233 {
3234         struct scan_control sc = {
3235                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3236                 .target_mem_cgroup = memcg,
3237                 .may_writepage = !laptop_mode,
3238                 .may_unmap = 1,
3239                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3240                 .may_swap = !noswap,
3241                 .may_shrinkslab = 1,
3242         };
3243         unsigned long lru_pages;
3244
3245         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3246                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3247
3248         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3249                                                       sc.may_writepage,
3250                                                       sc.gfp_mask,
3251                                                       sc.reclaim_idx);
3252
3253         /*
3254          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3255          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3256          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3257          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3258          * the priority and make it zero.
3259          */
3260         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3261
3262         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3263
3264         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3265         return sc.nr_reclaimed;
3266 }
3267
3268 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3269                                            unsigned long nr_pages,
3270                                            gfp_t gfp_mask,
3271                                            bool may_swap)
3272 {
3273         struct zonelist *zonelist;
3274         unsigned long nr_reclaimed;
3275         unsigned long pflags;
3276         int nid;
3277         unsigned int noreclaim_flag;
3278         struct scan_control sc = {
3279                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3280                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3281                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3282                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3283                 .target_mem_cgroup = memcg,
3284                 .priority = DEF_PRIORITY,
3285                 .may_writepage = !laptop_mode,
3286                 .may_unmap = 1,
3287                 .may_swap = may_swap,
3288                 .may_shrinkslab = 1,
3289         };
3290
3291         /*
3292          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3293          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3294          * scan does not need to be the current node.
3295          */
3296         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3297
3298         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3299
3300         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3301                                             sc.may_writepage,
3302                                             sc.gfp_mask,
3303                                             sc.reclaim_idx);
3304
3305         psi_memstall_enter(&pflags);
3306         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3307
3308         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3309
3310         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3311         psi_memstall_leave(&pflags);
3312
3313         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3314
3315         return nr_reclaimed;
3316 }
3317 #endif
3318
3319 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3320                                 struct scan_control *sc)
3321 {
3322         struct mem_cgroup *memcg;
3323
3324         if (!total_swap_pages)
3325                 return;
3326
3327         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3328         do {
3329                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3330
3331                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
3332                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3333                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3334
3335                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3336         } while (memcg);
3337 }
3338
3339 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int classzone_idx)
3340 {
3341         int i;
3342         struct zone *zone;
3343
3344         /*
3345          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3346          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3347          * should not be checked at the time time as reclaim would
3348          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3349          * zone is balanced.
3350          */
3351         for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3352                 zone = pgdat->node_zones + i;
3353                 if (!managed_zone(zone))
3354                         continue;
3355
3356                 if (zone->watermark_boost)
3357                         return true;
3358         }
3359
3360         return false;
3361 }
3362
3363 /*
3364  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3365  * and classzone_idx
3366  */
3367 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3368 {
3369         int i;
3370         unsigned long mark = -1;
3371         struct zone *zone;
3372
3373         /*
3374          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3375          * meet watermarks.
3376          */
3377         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3378                 zone = pgdat->node_zones + i;
3379
3380                 if (!managed_zone(zone))
3381                         continue;
3382
3383                 mark = high_wmark_pages(zone);
3384                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3385                         return true;
3386         }
3387
3388         /*
3389          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3390          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3391          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3392          */
3393         if (mark == -1)
3394                 return true;
3395
3396         return false;
3397 }
3398
3399 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3400 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3401 {
3402         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3403         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3404         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3405 }
3406
3407 /*
3408  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3409  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3410  *
3411  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3412  */
3413 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3414 {
3415         /*
3416          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3417          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3418          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3419          * throttled. There is also a potential race if processes get
3420          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3421          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3422          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3423          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3424          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3425          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3426          * that here we are under prepare_to_wait().
3427          */
3428         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3429                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3430
3431         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3432         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3433                 return true;
3434
3435         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3436                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3437                 return true;
3438         }
3439
3440         return false;
3441 }
3442
3443 /*
3444  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3445  * zone that is currently unbalanced.
3446  *
3447  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3448  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3449  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3450  */
3451 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3452                                struct scan_control *sc)
3453 {
3454         struct zone *zone;
3455         int z;
3456
3457         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3458         sc->nr_to_reclaim = 0;
3459         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3460                 zone = pgdat->node_zones + z;
3461                 if (!managed_zone(zone))
3462                         continue;
3463
3464                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3465         }
3466
3467         /*
3468          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3469          * now pressure is applied based on node LRU order.
3470          */
3471         shrink_node(pgdat, sc);
3472
3473         /*
3474          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3475          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3476          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3477          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3478          * can direct reclaim/compact.
3479          */
3480         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3481                 sc->order = 0;
3482
3483         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3484 }
3485
3486 /*
3487  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3488  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3489  * balanced.
3490  *
3491  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3492  *
3493  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3494  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3495  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3496  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3497  * balanced.
3498  */
3499 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3500 {
3501         int i;
3502         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3503         unsigned long nr_soft_scanned;
3504         unsigned long pflags;
3505         unsigned long nr_boost_reclaim;
3506         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3507         bool boosted;
3508         struct zone *zone;
3509         struct scan_control sc = {
3510                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3511                 .order = order,
3512                 .may_unmap = 1,
3513         };
3514
3515         psi_memstall_enter(&pflags);
3516         __fs_reclaim_acquire();
3517
3518         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3519
3520         /*
3521          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3522          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3523          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3524          */
3525         nr_boost_reclaim = 0;
3526         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3527                 zone = pgdat->node_zones + i;
3528                 if (!managed_zone(zone))
3529                         continue;
3530
3531                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3532                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3533         }
3534         boosted = nr_boost_reclaim;
3535
3536 restart:
3537         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3538         do {
3539                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3540                 bool raise_priority = true;
3541                 bool balanced;
3542                 bool ret;
3543
3544                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3545
3546                 /*
3547                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3548                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3549                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3550                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3551                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3552                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3553                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3554                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3555                  */
3556                 if (buffer_heads_over_limit) {
3557                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3558                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3559                                 if (!managed_zone(zone))
3560                                         continue;
3561
3562                                 sc.reclaim_idx = i;
3563                                 break;
3564                         }
3565                 }
3566
3567                 /*
3568                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3569                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3570                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3571                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3572                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3573                  */
3574                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx);
3575                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3576                         nr_boost_reclaim = 0;
3577                         goto restart;
3578                 }
3579
3580                 /*
3581                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3582                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3583                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3584                  */
3585                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3586                         goto out;
3587
3588                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3589                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3590                         raise_priority = false;
3591
3592                 /*
3593                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3594                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3595                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3596                  * reclaim will be aborted.
3597                  */
3598                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3599                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3600                 sc.may_shrinkslab = !nr_boost_reclaim;
3601
3602                 /*
3603                  * Do some background aging of the anon list, to give
3604                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3605                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3606                  * about consistent aging.
3607                  */
3608                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3609
3610                 /*
3611                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3612                  * even in laptop mode.
3613                  */
3614                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3615                         sc.may_writepage = 1;
3616
3617                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3618                 sc.nr_scanned = 0;
3619                 nr_soft_scanned = 0;
3620                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3621                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3622                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3623
3624                 /*
3625                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3626                  * enough pages are already being scanned that that high
3627                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3628                  */
3629                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3630                         raise_priority = false;
3631
3632                 /*
3633                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3634                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3635                  * able to safely make forward progress. Wake them
3636                  */
3637                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3638                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3639                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3640
3641                 /* Check if kswapd should be suspending */
3642                 __fs_reclaim_release();
3643                 ret = try_to_freeze();
3644                 __fs_reclaim_acquire();
3645                 if (ret || kthread_should_stop())
3646                         break;
3647
3648                 /*
3649                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3650                  * progress in reclaiming pages
3651                  */
3652                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3653                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3654
3655                 /*
3656                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3657                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3658                  * extreme circumstances.
3659                  */
3660                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3661                         break;
3662
3663                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3664                         sc.priority--;
3665         } while (sc.priority >= 1);
3666
3667         if (!sc.nr_reclaimed)
3668                 pgdat->kswapd_failures++;
3669
3670 out:
3671         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3672         if (boosted) {
3673                 unsigned long flags;
3674
3675                 for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3676                         if (!zone_boosts[i])
3677                                 continue;
3678
3679                         /* Increments are under the zone lock */
3680                         zone = pgdat->node_zones + i;
3681                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3682                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3683                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3684                 }
3685
3686                 /*
3687                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3688                  * pageblocks.
3689                  */
3690                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, classzone_idx);
3691         }
3692
3693         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3694         __fs_reclaim_release();
3695         psi_memstall_leave(&pflags);
3696         /*
3697          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3698          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3699          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3700          * remain at the higher level.
3701          */
3702         return sc.order;
3703 }
3704
3705 /*
3706  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3707  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3708  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3709  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3710  * was recently woke for.
3711  */
3712 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3713                                            enum zone_type classzone_idx)
3714 {
3715         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3716                 return classzone_idx;
3717
3718         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3719 }
3720
3721 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3722                                 unsigned int classzone_idx)
3723 {
3724         long remaining = 0;
3725         DEFINE_WAIT(wait);
3726
3727         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3728                 return;
3729
3730         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3731
3732         /*
3733          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3734          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3735          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3736          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3737          * succeed.
3738          */
3739         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3740                 /*
3741                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3742                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3743                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3744                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3745                  */
3746                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3747
3748                 /*
3749                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3750                  * allocation of the requested order possible.
3751                  */
3752                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3753
3754                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3755
3756                 /*
3757                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3758                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3759                  * the previous request that slept prematurely.
3760                  */
3761                 if (remaining) {
3762                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3763                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3764                 }
3765
3766                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3767                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3768         }
3769
3770         /*
3771          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3772          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3773          */
3774         if (!remaining &&
3775             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3776                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3777
3778                 /*
3779                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3780                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3781                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3782                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3783                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3784                  * them before going back to sleep.
3785                  */
3786                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3787
3788                 if (!kthread_should_stop())
3789                         schedule();
3790
3791                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3792         } else {
3793                 if (remaining)
3794                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3795                 else
3796                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3797         }
3798         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3799 }
3800
3801 /*
3802  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3803  * from the init process.
3804  *
3805  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3806  * free memory available even if there is no other activity
3807  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3808  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3809  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3810  *
3811  * If there are applications that are active memory-allocators
3812  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3813  */
3814 static int kswapd(void *p)
3815 {
3816         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3817         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3818         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3819         struct task_struct *tsk = current;
3820
3821         struct reclaim_state reclaim_state = {
3822                 .reclaimed_slab = 0,
3823         };
3824         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3825
3826         if (!cpumask_empty(cpumask))
3827                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3828         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3829
3830         /*
3831          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3832          * and that if we need more memory we should get access to it
3833          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3834          * never get caught in the normal page freeing logic.
3835          *
3836          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3837          * you need a small amount of memory in order to be able to
3838          * page out something else, and this flag essentially protects
3839          * us from recursively trying to free more memory as we're
3840          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3841          */
3842         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3843         set_freezable();
3844
3845         pgdat->kswapd_order = 0;
3846         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3847         for ( ; ; ) {
3848                 bool ret;
3849
3850                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3851                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3852
3853 kswapd_try_sleep:
3854                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3855                                         classzone_idx);
3856
3857                 /* Read the new order and classzone_idx */
3858                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3859                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3860                 pgdat->kswapd_order = 0;
3861                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3862
3863                 ret = try_to_freeze();
3864                 if (kthread_should_stop())
3865                         break;
3866
3867                 /*
3868                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3869                  * after returning from the refrigerator
3870                  */
3871                 if (ret)
3872                         continue;
3873
3874                 /*
3875                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3876                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3877                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3878                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3879                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3880                  * request (alloc_order).
3881                  */
3882                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3883                                                 alloc_order);
3884                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3885                 if (reclaim_order < alloc_order)
3886                         goto kswapd_try_sleep;
3887         }
3888
3889         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3890         current->reclaim_state = NULL;
3891
3892         return 0;
3893 }
3894
3895 /*
3896  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3897  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3898  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3899  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3900  * needed.
3901  */
3902 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3903                    enum zone_type classzone_idx)
3904 {
3905         pg_data_t *pgdat;
3906
3907         if (!managed_zone(zone))
3908                 return;
3909
3910         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3911                 return;
3912         pgdat = zone->zone_pgdat;
3913         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3914                                                            classzone_idx);
3915         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3916         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3917                 return;
3918
3919         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3920         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3921             (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx) &&
3922              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, classzone_idx))) {
3923                 /*
3924                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3925                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3926                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3927                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3928                  * ratelimit its work.
3929                  */
3930                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3931                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3932                 return;
3933         }
3934
3935         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
3936                                       gfp_flags);
3937         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3938 }
3939
3940 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3941 /*
3942  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3943  * freed pages.
3944  *
3945  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3946  * LRU order by reclaiming preferentially
3947  * inactive > active > active referenced > active mapped
3948  */
3949 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3950 {
3951         struct reclaim_state reclaim_state;
3952         struct scan_control sc = {
3953                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3954                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3955                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3956                 .priority = DEF_PRIORITY,
3957                 .may_writepage = 1,
3958                 .may_unmap = 1,
3959                 .may_swap = 1,
3960                 .hibernation_mode = 1,
3961         };
3962         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3963         struct task_struct *p = current;
3964         unsigned long nr_reclaimed;
3965         unsigned int noreclaim_flag;
3966
3967         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3968         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3969         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3970         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3971
3972         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3973
3974         p->reclaim_state = NULL;
3975         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3976         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3977
3978         return nr_reclaimed;
3979 }
3980 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3981
3982 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3983    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3984    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3985    restore their cpu bindings. */
3986 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3987 {
3988         int nid;
3989
3990         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3991                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3992                 const struct cpumask *mask;
3993
3994                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3995
3996                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3997                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3998                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3999         }
4000         return 0;
4001 }
4002
4003 /*
4004  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4005  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4006  */
4007 int kswapd_run(int nid)
4008 {
4009         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4010         int ret = 0;
4011
4012         if (pgdat->kswapd)
4013                 return 0;
4014
4015         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4016         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4017                 /* failure at boot is fatal */
4018                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4019                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4020                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4021                 pgdat->kswapd = NULL;
4022         }
4023         return ret;
4024 }
4025
4026 /*
4027  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4028  * hold mem_hotplug_begin/end().
4029  */
4030 void kswapd_stop(int nid)
4031 {
4032         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4033
4034         if (kswapd) {
4035                 kthread_stop(kswapd);
4036                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4037         }
4038 }
4039
4040 static int __init kswapd_init(void)
4041 {
4042         int nid, ret;
4043
4044         swap_setup();
4045         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4046                 kswapd_run(nid);
4047         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
4048                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
4049                                         NULL);
4050         WARN_ON(ret < 0);
4051         return 0;
4052 }
4053
4054 module_init(kswapd_init)
4055
4056 #ifdef CONFIG_NUMA
4057 /*
4058  * Node reclaim mode
4059  *
4060  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4061  * the watermarks.
4062  */
4063 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4064
4065 #define RECLAIM_OFF 0
4066 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
4067 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
4068 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
4069
4070 /*
4071  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4072  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4073  * a zone.
4074  */
4075 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4076
4077 /*
4078  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4079  * occur.
4080  */
4081 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4082
4083 /*
4084  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4085  * slab reclaim needs to occur.
4086  */
4087 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4088
4089 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4090 {
4091         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4092         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4093                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4094
4095         /*
4096          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4097          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4098          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4099          */
4100         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4101 }
4102
4103 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4104 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4105 {
4106         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4107         unsigned long delta = 0;
4108
4109         /*
4110          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4111          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4112          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4113          * a better estimate
4114          */
4115         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4116                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4117         else
4118                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4119
4120         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4121         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4122                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4123
4124         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4125         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4126                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4127
4128         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4129 }
4130
4131 /*
4132  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4133  */
4134 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4135 {
4136         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4137         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4138         struct task_struct *p = current;
4139         struct reclaim_state reclaim_state;
4140         unsigned int noreclaim_flag;
4141         struct scan_control sc = {
4142                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4143                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4144                 .order = order,
4145                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4146                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4147                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4148                 .may_swap = 1,
4149                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4150         };
4151
4152         cond_resched();
4153         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4154         /*
4155          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4156          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4157          * and RECLAIM_UNMAP.
4158          */
4159         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4160         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4161         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
4162         p->reclaim_state = &reclaim_state;
4163
4164         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4165                 /*
4166                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4167                  * priorities until we have enough memory freed.
4168                  */
4169                 do {
4170                         shrink_node(pgdat, &sc);
4171                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4172         }
4173
4174         p->reclaim_state = NULL;
4175         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4176         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4177         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4178         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4179 }
4180
4181 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4182 {
4183         int ret;
4184
4185         /*
4186          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4187          * slab pages if we are over the defined limits.
4188          *
4189          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4190          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4191          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4192          * if less than a specified percentage of the node is used by
4193          * unmapped file backed pages.
4194          */
4195         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4196             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4197                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4198
4199         /*
4200          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4201          */
4202         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4203                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4204
4205         /*
4206          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4207          * have associated processors. This will favor the local processor
4208          * over remote processors and spread off node memory allocations
4209          * as wide as possible.
4210          */
4211         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4212                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4213
4214         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4215                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4216
4217         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4218         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4219
4220         if (!ret)
4221                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4222
4223         return ret;
4224 }
4225 #endif
4226
4227 /*
4228  * page_evictable - test whether a page is evictable
4229  * @page: the page to test
4230  *
4231  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4232  * lists vs unevictable list.
4233  *
4234  * Reasons page might not be evictable:
4235  * (1) page's mapping marked unevictable
4236  * (2) page is part of an mlocked VMA
4237  *
4238  */
4239 int page_evictable(struct page *page)
4240 {
4241         int ret;
4242
4243         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4244         rcu_read_lock();
4245         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4246         rcu_read_unlock();
4247         return ret;
4248 }
4249
4250 /**
4251  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4252  * appropriate zone lru list
4253  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4254  *
4255  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4256  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4257  * should be only used for lru pages.
4258  */
4259 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4260 {
4261         struct lruvec *lruvec;
4262         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4263         int pgscanned = 0;
4264         int pgrescued = 0;
4265         int i;
4266
4267         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4268                 struct page *page = pvec->pages[i];
4269                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4270
4271                 pgscanned++;
4272                 if (pagepgdat != pgdat) {
4273                         if (pgdat)
4274                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4275                         pgdat = pagepgdat;
4276                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4277                 }
4278                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4279
4280                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4281                         continue;
4282
4283                 if (page_evictable(page)) {
4284                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4285
4286                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4287                         ClearPageUnevictable(page);
4288                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4289                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4290                         pgrescued++;
4291                 }
4292         }
4293
4294         if (pgdat) {
4295                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4296                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4297                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4298         }
4299 }
4300 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);