Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/pmladek...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55
56 #include <linux/swapops.h>
57 #include <linux/balloon_compaction.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 #define CREATE_TRACE_POINTS
62 #include <trace/events/vmscan.h>
63
64 struct scan_control {
65         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
66         unsigned long nr_to_reclaim;
67
68         /* This context's GFP mask */
69         gfp_t gfp_mask;
70
71         /* Allocation order */
72         int order;
73
74         /*
75          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
76          * are scanned.
77          */
78         nodemask_t      *nodemask;
79
80         /*
81          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
82          * primary target of this reclaim invocation.
83          */
84         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
85
86         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
87         int priority;
88
89         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
90         enum zone_type reclaim_idx;
91
92         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
93         unsigned int may_writepage:1;
94
95         /* Can mapped pages be reclaimed? */
96         unsigned int may_unmap:1;
97
98         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
99         unsigned int may_swap:1;
100
101         /*
102          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
103          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
104          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
105          */
106         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
107         unsigned int memcg_low_skipped:1;
108
109         unsigned int hibernation_mode:1;
110
111         /* One of the zones is ready for compaction */
112         unsigned int compaction_ready:1;
113
114         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
115         unsigned long nr_scanned;
116
117         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
118         unsigned long nr_reclaimed;
119 };
120
121 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
122 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
123         do {                                                            \
124                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
125                         struct page *prev;                              \
126                                                                         \
127                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
128                         prefetch(&prev->_field);                        \
129                 }                                                       \
130         } while (0)
131 #else
132 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
133 #endif
134
135 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
136 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
137         do {                                                            \
138                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
139                         struct page *prev;                              \
140                                                                         \
141                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
142                         prefetchw(&prev->_field);                       \
143                 }                                                       \
144         } while (0)
145 #else
146 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
147 #endif
148
149 /*
150  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
151  */
152 int vm_swappiness = 60;
153 /*
154  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
155  * zones.
156  */
157 unsigned long vm_total_pages;
158
159 static LIST_HEAD(shrinker_list);
160 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
161
162 #ifdef CONFIG_MEMCG
163 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
164 {
165         return !sc->target_mem_cgroup;
166 }
167
168 /**
169  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
170  * @sc: scan_control in question
171  *
172  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
173  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
174  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
175  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
176  * allocation and configurability.
177  *
178  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
179  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
180  */
181 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
182 {
183         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
184
185         if (!memcg)
186                 return true;
187 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
188         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
189                 return true;
190 #endif
191         return false;
192 }
193 #else
194 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
195 {
196         return true;
197 }
198
199 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
200 {
201         return true;
202 }
203 #endif
204
205 /*
206  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
207  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
208  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
209  */
210 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
211 {
212         unsigned long nr;
213
214         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
215                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
216         if (get_nr_swap_pages() > 0)
217                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
218                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
219
220         return nr;
221 }
222
223 /**
224  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
225  * @lruvec: lru vector
226  * @lru: lru to use
227  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
228  */
229 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
230 {
231         unsigned long lru_size;
232         int zid;
233
234         if (!mem_cgroup_disabled())
235                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
236         else
237                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
238
239         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
240                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
241                 unsigned long size;
242
243                 if (!managed_zone(zone))
244                         continue;
245
246                 if (!mem_cgroup_disabled())
247                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
248                 else
249                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
250                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
251                 lru_size -= min(size, lru_size);
252         }
253
254         return lru_size;
255
256 }
257
258 /*
259  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
260  */
261 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
262 {
263         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
264
265         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
266                 size *= nr_node_ids;
267
268         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
269         if (!shrinker->nr_deferred)
270                 return -ENOMEM;
271
272         down_write(&shrinker_rwsem);
273         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
274         up_write(&shrinker_rwsem);
275         return 0;
276 }
277 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
278
279 /*
280  * Remove one
281  */
282 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
283 {
284         if (!shrinker->nr_deferred)
285                 return;
286         down_write(&shrinker_rwsem);
287         list_del(&shrinker->list);
288         up_write(&shrinker_rwsem);
289         kfree(shrinker->nr_deferred);
290         shrinker->nr_deferred = NULL;
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
293
294 #define SHRINK_BATCH 128
295
296 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
297                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
298 {
299         unsigned long freed = 0;
300         unsigned long long delta;
301         long total_scan;
302         long freeable;
303         long nr;
304         long new_nr;
305         int nid = shrinkctl->nid;
306         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
307                                           : SHRINK_BATCH;
308         long scanned = 0, next_deferred;
309
310         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
311         if (freeable == 0)
312                 return 0;
313
314         /*
315          * copy the current shrinker scan count into a local variable
316          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
317          * don't also do this scanning work.
318          */
319         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
320
321         total_scan = nr;
322         delta = freeable >> priority;
323         delta *= 4;
324         do_div(delta, shrinker->seeks);
325         total_scan += delta;
326         if (total_scan < 0) {
327                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
328                        shrinker->scan_objects, total_scan);
329                 total_scan = freeable;
330                 next_deferred = nr;
331         } else
332                 next_deferred = total_scan;
333
334         /*
335          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
336          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
337          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
338          * nr being built up so when a shrink that can do some work
339          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
340          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
341          * memory.
342          *
343          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
344          * a large delta change is calculated directly.
345          */
346         if (delta < freeable / 4)
347                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
348
349         /*
350          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
351          * never try to free more than twice the estimate number of
352          * freeable entries.
353          */
354         if (total_scan > freeable * 2)
355                 total_scan = freeable * 2;
356
357         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
358                                    freeable, delta, total_scan, priority);
359
360         /*
361          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
362          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
363          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
364          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
365          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
366          * objects spread over several slabs with usage less than the
367          * batch_size.
368          *
369          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
370          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
371          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
372          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
373          * possible.
374          */
375         while (total_scan >= batch_size ||
376                total_scan >= freeable) {
377                 unsigned long ret;
378                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
379
380                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
381                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
382                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
383                 if (ret == SHRINK_STOP)
384                         break;
385                 freed += ret;
386
387                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
388                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
389                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
390
391                 cond_resched();
392         }
393
394         if (next_deferred >= scanned)
395                 next_deferred -= scanned;
396         else
397                 next_deferred = 0;
398         /*
399          * move the unused scan count back into the shrinker in a
400          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
401          * scan, there is no need to do an update.
402          */
403         if (next_deferred > 0)
404                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
405                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
406         else
407                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
408
409         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
410         return freed;
411 }
412
413 /**
414  * shrink_slab - shrink slab caches
415  * @gfp_mask: allocation context
416  * @nid: node whose slab caches to target
417  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
418  * @priority: the reclaim priority
419  *
420  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
421  *
422  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
423  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
424  *
425  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
426  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
427  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise, only unaware
428  * shrinkers are called.
429  *
430  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
431  * in order to get the scan target.
432  *
433  * Returns the number of reclaimed slab objects.
434  */
435 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
436                                  struct mem_cgroup *memcg,
437                                  int priority)
438 {
439         struct shrinker *shrinker;
440         unsigned long freed = 0;
441
442         if (memcg && (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg)))
443                 return 0;
444
445         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem)) {
446                 /*
447                  * If we would return 0, our callers would understand that we
448                  * have nothing else to shrink and give up trying. By returning
449                  * 1 we keep it going and assume we'll be able to shrink next
450                  * time.
451                  */
452                 freed = 1;
453                 goto out;
454         }
455
456         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
457                 struct shrink_control sc = {
458                         .gfp_mask = gfp_mask,
459                         .nid = nid,
460                         .memcg = memcg,
461                 };
462
463                 /*
464                  * If kernel memory accounting is disabled, we ignore
465                  * SHRINKER_MEMCG_AWARE flag and call all shrinkers
466                  * passing NULL for memcg.
467                  */
468                 if (memcg_kmem_enabled() &&
469                     !!memcg != !!(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
470                         continue;
471
472                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
473                         sc.nid = 0;
474
475                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
476                 /*
477                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
478                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
479                  * by parallel ongoing shrinking.
480                  */
481                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
482                         freed = freed ? : 1;
483                         break;
484                 }
485         }
486
487         up_read(&shrinker_rwsem);
488 out:
489         cond_resched();
490         return freed;
491 }
492
493 void drop_slab_node(int nid)
494 {
495         unsigned long freed;
496
497         do {
498                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
499
500                 freed = 0;
501                 do {
502                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
503                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
504         } while (freed > 10);
505 }
506
507 void drop_slab(void)
508 {
509         int nid;
510
511         for_each_online_node(nid)
512                 drop_slab_node(nid);
513 }
514
515 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
516 {
517         /*
518          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
519          * that isolated the page, the page cache radix tree and
520          * optional buffer heads at page->private.
521          */
522         int radix_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
523                 HPAGE_PMD_NR : 1;
524         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + radix_pins;
525 }
526
527 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
528 {
529         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
530                 return 1;
531         if (!inode_write_congested(inode))
532                 return 1;
533         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
534                 return 1;
535         return 0;
536 }
537
538 /*
539  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
540  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
541  * fsync(), msync() or close().
542  *
543  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
544  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
545  * that page is locked, the mapping is pinned.
546  *
547  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
548  * __GFP_FS.
549  */
550 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
551                                 struct page *page, int error)
552 {
553         lock_page(page);
554         if (page_mapping(page) == mapping)
555                 mapping_set_error(mapping, error);
556         unlock_page(page);
557 }
558
559 /* possible outcome of pageout() */
560 typedef enum {
561         /* failed to write page out, page is locked */
562         PAGE_KEEP,
563         /* move page to the active list, page is locked */
564         PAGE_ACTIVATE,
565         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
566         PAGE_SUCCESS,
567         /* page is clean and locked */
568         PAGE_CLEAN,
569 } pageout_t;
570
571 /*
572  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
573  * Calls ->writepage().
574  */
575 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
576                          struct scan_control *sc)
577 {
578         /*
579          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
580          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
581          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
582          * stalls if we need to run get_block().  We could test
583          * PagePrivate for that.
584          *
585          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
586          * this page's queue, we can perform writeback even if that
587          * will block.
588          *
589          * If the page is swapcache, write it back even if that would
590          * block, for some throttling. This happens by accident, because
591          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
592          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
593          */
594         if (!is_page_cache_freeable(page))
595                 return PAGE_KEEP;
596         if (!mapping) {
597                 /*
598                  * Some data journaling orphaned pages can have
599                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
600                  */
601                 if (page_has_private(page)) {
602                         if (try_to_free_buffers(page)) {
603                                 ClearPageDirty(page);
604                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
605                                 return PAGE_CLEAN;
606                         }
607                 }
608                 return PAGE_KEEP;
609         }
610         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
611                 return PAGE_ACTIVATE;
612         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
613                 return PAGE_KEEP;
614
615         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
616                 int res;
617                 struct writeback_control wbc = {
618                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
619                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
620                         .range_start = 0,
621                         .range_end = LLONG_MAX,
622                         .for_reclaim = 1,
623                 };
624
625                 SetPageReclaim(page);
626                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
627                 if (res < 0)
628                         handle_write_error(mapping, page, res);
629                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
630                         ClearPageReclaim(page);
631                         return PAGE_ACTIVATE;
632                 }
633
634                 if (!PageWriteback(page)) {
635                         /* synchronous write or broken a_ops? */
636                         ClearPageReclaim(page);
637                 }
638                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
639                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
640                 return PAGE_SUCCESS;
641         }
642
643         return PAGE_CLEAN;
644 }
645
646 /*
647  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
648  * gets returned with a refcount of 0.
649  */
650 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
651                             bool reclaimed)
652 {
653         unsigned long flags;
654         int refcount;
655
656         BUG_ON(!PageLocked(page));
657         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
658
659         spin_lock_irqsave(&mapping->tree_lock, flags);
660         /*
661          * The non racy check for a busy page.
662          *
663          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
664          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
665          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
666          * here, then the following race may occur:
667          *
668          * get_user_pages(&page);
669          * [user mapping goes away]
670          * write_to(page);
671          *                              !PageDirty(page)    [good]
672          * SetPageDirty(page);
673          * put_page(page);
674          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
675          *
676          * [oops, our write_to data is lost]
677          *
678          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
679          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
680          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
681          *
682          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
683          * and thus under tree_lock, then this ordering is not required.
684          */
685         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
686                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
687         else
688                 refcount = 2;
689         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
690                 goto cannot_free;
691         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
692         if (unlikely(PageDirty(page))) {
693                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
694                 goto cannot_free;
695         }
696
697         if (PageSwapCache(page)) {
698                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
699                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
700                 __delete_from_swap_cache(page);
701                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
702                 put_swap_page(page, swap);
703         } else {
704                 void (*freepage)(struct page *);
705                 void *shadow = NULL;
706
707                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
708                 /*
709                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
710                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
711                  *
712                  * But don't store shadows in an address space that is
713                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
714                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
715                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
716                  * back.
717                  *
718                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
719                  * only page cache pages found in these are zero pages
720                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
721                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
722                  * same page_tree.
723                  */
724                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
725                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
726                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
727                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
728                 spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
729
730                 if (freepage != NULL)
731                         freepage(page);
732         }
733
734         return 1;
735
736 cannot_free:
737         spin_unlock_irqrestore(&mapping->tree_lock, flags);
738         return 0;
739 }
740
741 /*
742  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
743  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
744  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
745  * this page.
746  */
747 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
748 {
749         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
750                 /*
751                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
752                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
753                  * atomic operation.
754                  */
755                 page_ref_unfreeze(page, 1);
756                 return 1;
757         }
758         return 0;
759 }
760
761 /**
762  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
763  * @page: page to be put back to appropriate lru list
764  *
765  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
766  * Page may still be unevictable for other reasons.
767  *
768  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
769  */
770 void putback_lru_page(struct page *page)
771 {
772         lru_cache_add(page);
773         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
774 }
775
776 enum page_references {
777         PAGEREF_RECLAIM,
778         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
779         PAGEREF_KEEP,
780         PAGEREF_ACTIVATE,
781 };
782
783 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
784                                                   struct scan_control *sc)
785 {
786         int referenced_ptes, referenced_page;
787         unsigned long vm_flags;
788
789         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
790                                           &vm_flags);
791         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
792
793         /*
794          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
795          * move the page to the unevictable list.
796          */
797         if (vm_flags & VM_LOCKED)
798                 return PAGEREF_RECLAIM;
799
800         if (referenced_ptes) {
801                 if (PageSwapBacked(page))
802                         return PAGEREF_ACTIVATE;
803                 /*
804                  * All mapped pages start out with page table
805                  * references from the instantiating fault, so we need
806                  * to look twice if a mapped file page is used more
807                  * than once.
808                  *
809                  * Mark it and spare it for another trip around the
810                  * inactive list.  Another page table reference will
811                  * lead to its activation.
812                  *
813                  * Note: the mark is set for activated pages as well
814                  * so that recently deactivated but used pages are
815                  * quickly recovered.
816                  */
817                 SetPageReferenced(page);
818
819                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
820                         return PAGEREF_ACTIVATE;
821
822                 /*
823                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
824                  */
825                 if (vm_flags & VM_EXEC)
826                         return PAGEREF_ACTIVATE;
827
828                 return PAGEREF_KEEP;
829         }
830
831         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
832         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
833                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
834
835         return PAGEREF_RECLAIM;
836 }
837
838 /* Check if a page is dirty or under writeback */
839 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
840                                        bool *dirty, bool *writeback)
841 {
842         struct address_space *mapping;
843
844         /*
845          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
846          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
847          */
848         if (!page_is_file_cache(page) ||
849             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
850                 *dirty = false;
851                 *writeback = false;
852                 return;
853         }
854
855         /* By default assume that the page flags are accurate */
856         *dirty = PageDirty(page);
857         *writeback = PageWriteback(page);
858
859         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
860         if (!page_has_private(page))
861                 return;
862
863         mapping = page_mapping(page);
864         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
865                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
866 }
867
868 struct reclaim_stat {
869         unsigned nr_dirty;
870         unsigned nr_unqueued_dirty;
871         unsigned nr_congested;
872         unsigned nr_writeback;
873         unsigned nr_immediate;
874         unsigned nr_activate;
875         unsigned nr_ref_keep;
876         unsigned nr_unmap_fail;
877 };
878
879 /*
880  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
881  */
882 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
883                                       struct pglist_data *pgdat,
884                                       struct scan_control *sc,
885                                       enum ttu_flags ttu_flags,
886                                       struct reclaim_stat *stat,
887                                       bool force_reclaim)
888 {
889         LIST_HEAD(ret_pages);
890         LIST_HEAD(free_pages);
891         int pgactivate = 0;
892         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
893         unsigned nr_dirty = 0;
894         unsigned nr_congested = 0;
895         unsigned nr_reclaimed = 0;
896         unsigned nr_writeback = 0;
897         unsigned nr_immediate = 0;
898         unsigned nr_ref_keep = 0;
899         unsigned nr_unmap_fail = 0;
900
901         cond_resched();
902
903         while (!list_empty(page_list)) {
904                 struct address_space *mapping;
905                 struct page *page;
906                 int may_enter_fs;
907                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
908                 bool dirty, writeback;
909
910                 cond_resched();
911
912                 page = lru_to_page(page_list);
913                 list_del(&page->lru);
914
915                 if (!trylock_page(page))
916                         goto keep;
917
918                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
919
920                 sc->nr_scanned++;
921
922                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
923                         goto activate_locked;
924
925                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
926                         goto keep_locked;
927
928                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
929                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
930                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
931                         sc->nr_scanned++;
932
933                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
934                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
935
936                 /*
937                  * The number of dirty pages determines if a zone is marked
938                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
939                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
940                  * is all dirty unqueued pages.
941                  */
942                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
943                 if (dirty || writeback)
944                         nr_dirty++;
945
946                 if (dirty && !writeback)
947                         nr_unqueued_dirty++;
948
949                 /*
950                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
951                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
952                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
953                  * end of the LRU a second time.
954                  */
955                 mapping = page_mapping(page);
956                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
957                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
958                     (writeback && PageReclaim(page)))
959                         nr_congested++;
960
961                 /*
962                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
963                  * are three cases to consider.
964                  *
965                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
966                  *    under writeback and this page is both under writeback and
967                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
968                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
969                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
970                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
971                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
972                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
973                  *    caller can stall after page list has been processed.
974                  *
975                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
976                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
977                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
978                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
979                  *    reclaim and continue scanning.
980                  *
981                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
982                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
983                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
984                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
985                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
986                  *    would probably show more reasons.
987                  *
988                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
989                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
990                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
991                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
992                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
993                  *
994                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
995                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
996                  * inactive list and refilling from the active list. The
997                  * observation here is that waiting for disk writes is more
998                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
999                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1000                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1001                  * takes to write them to disk.
1002                  */
1003                 if (PageWriteback(page)) {
1004                         /* Case 1 above */
1005                         if (current_is_kswapd() &&
1006                             PageReclaim(page) &&
1007                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1008                                 nr_immediate++;
1009                                 goto activate_locked;
1010
1011                         /* Case 2 above */
1012                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1013                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1014                                 /*
1015                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1016                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1017                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1018                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1019                                  * enough to care.  What we do want is for this
1020                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1021                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1022                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1023                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1024                                  */
1025                                 SetPageReclaim(page);
1026                                 nr_writeback++;
1027                                 goto activate_locked;
1028
1029                         /* Case 3 above */
1030                         } else {
1031                                 unlock_page(page);
1032                                 wait_on_page_writeback(page);
1033                                 /* then go back and try same page again */
1034                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1035                                 continue;
1036                         }
1037                 }
1038
1039                 if (!force_reclaim)
1040                         references = page_check_references(page, sc);
1041
1042                 switch (references) {
1043                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1044                         goto activate_locked;
1045                 case PAGEREF_KEEP:
1046                         nr_ref_keep++;
1047                         goto keep_locked;
1048                 case PAGEREF_RECLAIM:
1049                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1050                         ; /* try to reclaim the page below */
1051                 }
1052
1053                 /*
1054                  * Anonymous process memory has backing store?
1055                  * Try to allocate it some swap space here.
1056                  * Lazyfree page could be freed directly
1057                  */
1058                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1059                         if (!PageSwapCache(page)) {
1060                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1061                                         goto keep_locked;
1062                                 if (PageTransHuge(page)) {
1063                                         /* cannot split THP, skip it */
1064                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1065                                                 goto activate_locked;
1066                                         /*
1067                                          * Split pages without a PMD map right
1068                                          * away. Chances are some or all of the
1069                                          * tail pages can be freed without IO.
1070                                          */
1071                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1072                                             split_huge_page_to_list(page,
1073                                                                     page_list))
1074                                                 goto activate_locked;
1075                                 }
1076                                 if (!add_to_swap(page)) {
1077                                         if (!PageTransHuge(page))
1078                                                 goto activate_locked;
1079                                         /* Fallback to swap normal pages */
1080                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1081                                                                     page_list))
1082                                                 goto activate_locked;
1083 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1084                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1085 #endif
1086                                         if (!add_to_swap(page))
1087                                                 goto activate_locked;
1088                                 }
1089
1090                                 may_enter_fs = 1;
1091
1092                                 /* Adding to swap updated mapping */
1093                                 mapping = page_mapping(page);
1094                         }
1095                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1096                         /* Split file THP */
1097                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1098                                 goto keep_locked;
1099                 }
1100
1101                 /*
1102                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1103                  * processes. Try to unmap it here.
1104                  */
1105                 if (page_mapped(page)) {
1106                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1107
1108                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1109                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1110                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1111                                 nr_unmap_fail++;
1112                                 goto activate_locked;
1113                         }
1114                 }
1115
1116                 if (PageDirty(page)) {
1117                         /*
1118                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1119                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1120                          * injecting inefficient single-page IO into
1121                          * flusher writeback as much as possible: only
1122                          * write pages when we've encountered many
1123                          * dirty pages, and when we've already scanned
1124                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1125                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1126                          */
1127                         if (page_is_file_cache(page) &&
1128                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1129                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1130                                 /*
1131                                  * Immediately reclaim when written back.
1132                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1133                                  * except we already have the page isolated
1134                                  * and know it's dirty
1135                                  */
1136                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1137                                 SetPageReclaim(page);
1138
1139                                 goto activate_locked;
1140                         }
1141
1142                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1143                                 goto keep_locked;
1144                         if (!may_enter_fs)
1145                                 goto keep_locked;
1146                         if (!sc->may_writepage)
1147                                 goto keep_locked;
1148
1149                         /*
1150                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1151                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1152                          * starts and then write it out here.
1153                          */
1154                         try_to_unmap_flush_dirty();
1155                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1156                         case PAGE_KEEP:
1157                                 goto keep_locked;
1158                         case PAGE_ACTIVATE:
1159                                 goto activate_locked;
1160                         case PAGE_SUCCESS:
1161                                 if (PageWriteback(page))
1162                                         goto keep;
1163                                 if (PageDirty(page))
1164                                         goto keep;
1165
1166                                 /*
1167                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1168                                  * ahead and try to reclaim the page.
1169                                  */
1170                                 if (!trylock_page(page))
1171                                         goto keep;
1172                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1173                                         goto keep_locked;
1174                                 mapping = page_mapping(page);
1175                         case PAGE_CLEAN:
1176                                 ; /* try to free the page below */
1177                         }
1178                 }
1179
1180                 /*
1181                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1182                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1183                  * the page as well.
1184                  *
1185                  * We do this even if the page is PageDirty().
1186                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1187                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1188                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1189                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1190                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1191                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1192                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1193                  *
1194                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1195                  * the pages which were not successfully invalidated in
1196                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1197                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1198                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1199                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1200                  */
1201                 if (page_has_private(page)) {
1202                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1203                                 goto activate_locked;
1204                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1205                                 unlock_page(page);
1206                                 if (put_page_testzero(page))
1207                                         goto free_it;
1208                                 else {
1209                                         /*
1210                                          * rare race with speculative reference.
1211                                          * the speculative reference will free
1212                                          * this page shortly, so we may
1213                                          * increment nr_reclaimed here (and
1214                                          * leave it off the LRU).
1215                                          */
1216                                         nr_reclaimed++;
1217                                         continue;
1218                                 }
1219                         }
1220                 }
1221
1222                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1223                         /* follow __remove_mapping for reference */
1224                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1225                                 goto keep_locked;
1226                         if (PageDirty(page)) {
1227                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1228                                 goto keep_locked;
1229                         }
1230
1231                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1232                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1233                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1234                         goto keep_locked;
1235                 /*
1236                  * At this point, we have no other references and there is
1237                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1238                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1239                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1240                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1241                  */
1242                 __ClearPageLocked(page);
1243 free_it:
1244                 nr_reclaimed++;
1245
1246                 /*
1247                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1248                  * appear not as the counts should be low
1249                  */
1250                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1251                         mem_cgroup_uncharge(page);
1252                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1253                 } else
1254                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1255                 continue;
1256
1257 activate_locked:
1258                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1259                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1260                                                 PageMlocked(page)))
1261                         try_to_free_swap(page);
1262                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1263                 if (!PageMlocked(page)) {
1264                         SetPageActive(page);
1265                         pgactivate++;
1266                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1267                 }
1268 keep_locked:
1269                 unlock_page(page);
1270 keep:
1271                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1272                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1273         }
1274
1275         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1276         try_to_unmap_flush();
1277         free_unref_page_list(&free_pages);
1278
1279         list_splice(&ret_pages, page_list);
1280         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1281
1282         if (stat) {
1283                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1284                 stat->nr_congested = nr_congested;
1285                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1286                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1287                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1288                 stat->nr_activate = pgactivate;
1289                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1290                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1291         }
1292         return nr_reclaimed;
1293 }
1294
1295 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1296                                             struct list_head *page_list)
1297 {
1298         struct scan_control sc = {
1299                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1300                 .priority = DEF_PRIORITY,
1301                 .may_unmap = 1,
1302         };
1303         unsigned long ret;
1304         struct page *page, *next;
1305         LIST_HEAD(clean_pages);
1306
1307         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1308                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1309                     !__PageMovable(page)) {
1310                         ClearPageActive(page);
1311                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1312                 }
1313         }
1314
1315         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1316                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1317         list_splice(&clean_pages, page_list);
1318         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1319         return ret;
1320 }
1321
1322 /*
1323  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1324  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1325  * freed elsewhere are also ignored.
1326  *
1327  * page:        page to consider
1328  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1329  *
1330  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1331  */
1332 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1333 {
1334         int ret = -EINVAL;
1335
1336         /* Only take pages on the LRU. */
1337         if (!PageLRU(page))
1338                 return ret;
1339
1340         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1341         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1342                 return ret;
1343
1344         ret = -EBUSY;
1345
1346         /*
1347          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1348          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1349          * blocking - clean pages for the most part.
1350          *
1351          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1352          * that it is possible to migrate without blocking
1353          */
1354         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1355                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1356                 if (PageWriteback(page))
1357                         return ret;
1358
1359                 if (PageDirty(page)) {
1360                         struct address_space *mapping;
1361                         bool migrate_dirty;
1362
1363                         /*
1364                          * Only pages without mappings or that have a
1365                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1366                          * without blocking. However, we can be racing with
1367                          * truncation so it's necessary to lock the page
1368                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1369                          * the page lock until after the page is removed
1370                          * from the page cache.
1371                          */
1372                         if (!trylock_page(page))
1373                                 return ret;
1374
1375                         mapping = page_mapping(page);
1376                         migrate_dirty = mapping && mapping->a_ops->migratepage;
1377                         unlock_page(page);
1378                         if (!migrate_dirty)
1379                                 return ret;
1380                 }
1381         }
1382
1383         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1384                 return ret;
1385
1386         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1387                 /*
1388                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1389                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1390                  * page release code relies on it.
1391                  */
1392                 ClearPageLRU(page);
1393                 ret = 0;
1394         }
1395
1396         return ret;
1397 }
1398
1399
1400 /*
1401  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1402  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1403  */
1404 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1405                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1406 {
1407         int zid;
1408
1409         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1410                 if (!nr_zone_taken[zid])
1411                         continue;
1412
1413                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1414 #ifdef CONFIG_MEMCG
1415                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1416 #endif
1417         }
1418
1419 }
1420
1421 /*
1422  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1423  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1424  * and working on them outside the LRU lock.
1425  *
1426  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1427  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1428  *
1429  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1430  *
1431  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1432  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1433  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1434  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1435  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1436  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1437  * @lru:        LRU list id for isolating
1438  *
1439  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1440  */
1441 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1442                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1443                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1444                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1445 {
1446         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1447         unsigned long nr_taken = 0;
1448         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1449         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1450         unsigned long skipped = 0;
1451         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1452         LIST_HEAD(pages_skipped);
1453
1454         scan = 0;
1455         for (total_scan = 0;
1456              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1457              total_scan++) {
1458                 struct page *page;
1459
1460                 page = lru_to_page(src);
1461                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1462
1463                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1464
1465                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1466                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1467                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1468                         continue;
1469                 }
1470
1471                 /*
1472                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1473                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1474                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1475                  * pages, triggering a premature OOM.
1476                  */
1477                 scan++;
1478                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1479                 case 0:
1480                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1481                         nr_taken += nr_pages;
1482                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1483                         list_move(&page->lru, dst);
1484                         break;
1485
1486                 case -EBUSY:
1487                         /* else it is being freed elsewhere */
1488                         list_move(&page->lru, src);
1489                         continue;
1490
1491                 default:
1492                         BUG();
1493                 }
1494         }
1495
1496         /*
1497          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1498          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1499          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1500          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1501          * system at risk of premature OOM.
1502          */
1503         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1504                 int zid;
1505
1506                 list_splice(&pages_skipped, src);
1507                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1508                         if (!nr_skipped[zid])
1509                                 continue;
1510
1511                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1512                         skipped += nr_skipped[zid];
1513                 }
1514         }
1515         *nr_scanned = total_scan;
1516         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1517                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1518         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1519         return nr_taken;
1520 }
1521
1522 /**
1523  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1524  * @page: page to isolate from its LRU list
1525  *
1526  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1527  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1528  *
1529  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1530  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1531  *
1532  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1533  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1534  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1535  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1536  *
1537  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1538  * found will be decremented.
1539  *
1540  * Restrictions:
1541  *
1542  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1543  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1544  *     without a stable reference).
1545  * (2) the lru_lock must not be held.
1546  * (3) interrupts must be enabled.
1547  */
1548 int isolate_lru_page(struct page *page)
1549 {
1550         int ret = -EBUSY;
1551
1552         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1553         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1554
1555         if (PageLRU(page)) {
1556                 struct zone *zone = page_zone(page);
1557                 struct lruvec *lruvec;
1558
1559                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1560                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1561                 if (PageLRU(page)) {
1562                         int lru = page_lru(page);
1563                         get_page(page);
1564                         ClearPageLRU(page);
1565                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1566                         ret = 0;
1567                 }
1568                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1569         }
1570         return ret;
1571 }
1572
1573 /*
1574  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1575  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1576  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1577  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1578  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1579  */
1580 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1581                 struct scan_control *sc)
1582 {
1583         unsigned long inactive, isolated;
1584
1585         if (current_is_kswapd())
1586                 return 0;
1587
1588         if (!sane_reclaim(sc))
1589                 return 0;
1590
1591         if (file) {
1592                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1593                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1594         } else {
1595                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1596                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1597         }
1598
1599         /*
1600          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1601          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1602          * deadlock.
1603          */
1604         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1605                 inactive >>= 3;
1606
1607         return isolated > inactive;
1608 }
1609
1610 static noinline_for_stack void
1611 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1612 {
1613         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1614         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1615         LIST_HEAD(pages_to_free);
1616
1617         /*
1618          * Put back any unfreeable pages.
1619          */
1620         while (!list_empty(page_list)) {
1621                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1622                 int lru;
1623
1624                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1625                 list_del(&page->lru);
1626                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1627                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1628                         putback_lru_page(page);
1629                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1630                         continue;
1631                 }
1632
1633                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1634
1635                 SetPageLRU(page);
1636                 lru = page_lru(page);
1637                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1638
1639                 if (is_active_lru(lru)) {
1640                         int file = is_file_lru(lru);
1641                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1642                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1643                 }
1644                 if (put_page_testzero(page)) {
1645                         __ClearPageLRU(page);
1646                         __ClearPageActive(page);
1647                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1648
1649                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1650                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1651                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1652                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1653                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1654                         } else
1655                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1656                 }
1657         }
1658
1659         /*
1660          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1661          */
1662         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1663 }
1664
1665 /*
1666  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1667  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1668  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1669  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1670  */
1671 static int current_may_throttle(void)
1672 {
1673         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1674                 current->backing_dev_info == NULL ||
1675                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1676 }
1677
1678 /*
1679  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1680  * of reclaimed pages
1681  */
1682 static noinline_for_stack unsigned long
1683 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1684                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1685 {
1686         LIST_HEAD(page_list);
1687         unsigned long nr_scanned;
1688         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1689         unsigned long nr_taken;
1690         struct reclaim_stat stat = {};
1691         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1692         int file = is_file_lru(lru);
1693         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1694         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1695         bool stalled = false;
1696
1697         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1698                 if (stalled)
1699                         return 0;
1700
1701                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1702                 msleep(100);
1703                 stalled = true;
1704
1705                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1706                 if (fatal_signal_pending(current))
1707                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1708         }
1709
1710         lru_add_drain();
1711
1712         if (!sc->may_unmap)
1713                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1714
1715         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1716
1717         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1718                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1719
1720         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1721         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1722
1723         if (current_is_kswapd()) {
1724                 if (global_reclaim(sc))
1725                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1726                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1727                                    nr_scanned);
1728         } else {
1729                 if (global_reclaim(sc))
1730                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1731                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1732                                    nr_scanned);
1733         }
1734         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1735
1736         if (nr_taken == 0)
1737                 return 0;
1738
1739         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1740                                 &stat, false);
1741
1742         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1743
1744         if (current_is_kswapd()) {
1745                 if (global_reclaim(sc))
1746                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1747                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1748                                    nr_reclaimed);
1749         } else {
1750                 if (global_reclaim(sc))
1751                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1752                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1753                                    nr_reclaimed);
1754         }
1755
1756         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1757
1758         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1759
1760         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1761
1762         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1763         free_unref_page_list(&page_list);
1764
1765         /*
1766          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback, it implies
1767          * that the long-lived page allocation rate is exceeding the page
1768          * laundering rate. Either the global limits are not being effective
1769          * at throttling processes due to the page distribution throughout
1770          * zones or there is heavy usage of a slow backing device. The
1771          * only option is to throttle from reclaim context which is not ideal
1772          * as there is no guarantee the dirtying process is throttled in the
1773          * same way balance_dirty_pages() manages.
1774          *
1775          * Once a zone is flagged ZONE_WRITEBACK, kswapd will count the number
1776          * of pages under pages flagged for immediate reclaim and stall if any
1777          * are encountered in the nr_immediate check below.
1778          */
1779         if (stat.nr_writeback && stat.nr_writeback == nr_taken)
1780                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
1781
1782         /*
1783          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
1784          * stalling here.
1785          */
1786         if (sane_reclaim(sc)) {
1787                 /*
1788                  * Tag a zone as congested if all the dirty pages scanned were
1789                  * backed by a congested BDI and wait_iff_congested will stall.
1790                  */
1791                 if (stat.nr_dirty && stat.nr_dirty == stat.nr_congested)
1792                         set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
1793
1794                 /*
1795                  * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1796                  * implies that flushers are not doing their job. This can
1797                  * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1798                  * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1799                  * data has expired. It can also happen when the proportion of
1800                  * dirty pages grows not through writes but through memory
1801                  * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1802                  * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1803                  * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep, but
1804                  * also allow kswapd to start writing pages during reclaim.
1805                  */
1806                 if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1807                         wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1808                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
1809                 }
1810
1811                 /*
1812                  * If kswapd scans pages marked marked for immediate
1813                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it implies
1814                  * that pages are cycling through the LRU faster than
1815                  * they are written so also forcibly stall.
1816                  */
1817                 if (stat.nr_immediate && current_may_throttle())
1818                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1819         }
1820
1821         /*
1822          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs or zone
1823          * is congested. Allow kswapd to continue until it starts encountering
1824          * unqueued dirty pages or cycling through the LRU too quickly.
1825          */
1826         if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
1827             current_may_throttle())
1828                 wait_iff_congested(pgdat, BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
1829
1830         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1831                         nr_scanned, nr_reclaimed,
1832                         stat.nr_dirty,  stat.nr_writeback,
1833                         stat.nr_congested, stat.nr_immediate,
1834                         stat.nr_activate, stat.nr_ref_keep,
1835                         stat.nr_unmap_fail,
1836                         sc->priority, file);
1837         return nr_reclaimed;
1838 }
1839
1840 /*
1841  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1842  *
1843  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1844  * processes, from rmap.
1845  *
1846  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1847  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1848  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1849  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1850  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1851  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1852  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1853  *
1854  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1855  * But we had to alter page->flags anyway.
1856  *
1857  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1858  */
1859
1860 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1861                                      struct list_head *list,
1862                                      struct list_head *pages_to_free,
1863                                      enum lru_list lru)
1864 {
1865         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1866         struct page *page;
1867         int nr_pages;
1868         int nr_moved = 0;
1869
1870         while (!list_empty(list)) {
1871                 page = lru_to_page(list);
1872                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1873
1874                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1875                 SetPageLRU(page);
1876
1877                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1878                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1879                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1880
1881                 if (put_page_testzero(page)) {
1882                         __ClearPageLRU(page);
1883                         __ClearPageActive(page);
1884                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1885
1886                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1887                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1888                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1889                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1890                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1891                         } else
1892                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1893                 } else {
1894                         nr_moved += nr_pages;
1895                 }
1896         }
1897
1898         if (!is_active_lru(lru)) {
1899                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1900                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
1901                                    nr_moved);
1902         }
1903
1904         return nr_moved;
1905 }
1906
1907 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1908                                struct lruvec *lruvec,
1909                                struct scan_control *sc,
1910                                enum lru_list lru)
1911 {
1912         unsigned long nr_taken;
1913         unsigned long nr_scanned;
1914         unsigned long vm_flags;
1915         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1916         LIST_HEAD(l_active);
1917         LIST_HEAD(l_inactive);
1918         struct page *page;
1919         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1920         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
1921         unsigned nr_rotated = 0;
1922         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1923         int file = is_file_lru(lru);
1924         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1925
1926         lru_add_drain();
1927
1928         if (!sc->may_unmap)
1929                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1930
1931         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1932
1933         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1934                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1935
1936         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1937         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1938
1939         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
1940         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
1941
1942         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1943
1944         while (!list_empty(&l_hold)) {
1945                 cond_resched();
1946                 page = lru_to_page(&l_hold);
1947                 list_del(&page->lru);
1948
1949                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1950                         putback_lru_page(page);
1951                         continue;
1952                 }
1953
1954                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1955                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1956                                 if (page_has_private(page))
1957                                         try_to_release_page(page, 0);
1958                                 unlock_page(page);
1959                         }
1960                 }
1961
1962                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1963                                     &vm_flags)) {
1964                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1965                         /*
1966                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1967                          * give them one more trip around the active list. So
1968                          * that executable code get better chances to stay in
1969                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1970                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1971                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1972                          * so we ignore them here.
1973                          */
1974                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1975                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1976                                 continue;
1977                         }
1978                 }
1979
1980                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1981                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1982         }
1983
1984         /*
1985          * Move pages back to the lru list.
1986          */
1987         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1988         /*
1989          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1990          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1991          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1992          * get_scan_count.
1993          */
1994         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1995
1996         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1997         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1998         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1999         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2000
2001         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2002         free_unref_page_list(&l_hold);
2003         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2004                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2005 }
2006
2007 /*
2008  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2009  * to do too much work.
2010  *
2011  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2012  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2013  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2014  *
2015  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2016  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2017  *
2018  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2019  *
2020  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2021  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2022  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2023  *
2024  * total     target    max
2025  * memory    ratio     inactive
2026  * -------------------------------------
2027  *   10MB       1         5MB
2028  *  100MB       1        50MB
2029  *    1GB       3       250MB
2030  *   10GB      10       0.9GB
2031  *  100GB      31         3GB
2032  *    1TB     101        10GB
2033  *   10TB     320        32GB
2034  */
2035 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2036                                  struct mem_cgroup *memcg,
2037                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2038 {
2039         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2040         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2041         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2042         unsigned long inactive, active;
2043         unsigned long inactive_ratio;
2044         unsigned long refaults;
2045         unsigned long gb;
2046
2047         /*
2048          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2049          * is pointless.
2050          */
2051         if (!file && !total_swap_pages)
2052                 return false;
2053
2054         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2055         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2056
2057         if (memcg)
2058                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2059         else
2060                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2061
2062         /*
2063          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2064          * is being established. Disable active list protection to get
2065          * rid of the stale workingset quickly.
2066          */
2067         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2068                 inactive_ratio = 0;
2069         } else {
2070                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2071                 if (gb)
2072                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2073                 else
2074                         inactive_ratio = 1;
2075         }
2076
2077         if (actual_reclaim)
2078                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2079                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2080                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2081                         inactive_ratio, file);
2082
2083         return inactive * inactive_ratio < active;
2084 }
2085
2086 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2087                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2088                                  struct scan_control *sc)
2089 {
2090         if (is_active_lru(lru)) {
2091                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2092                                          memcg, sc, true))
2093                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2094                 return 0;
2095         }
2096
2097         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2098 }
2099
2100 enum scan_balance {
2101         SCAN_EQUAL,
2102         SCAN_FRACT,
2103         SCAN_ANON,
2104         SCAN_FILE,
2105 };
2106
2107 /*
2108  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2109  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2110  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2111  * onto the active list instead of evict.
2112  *
2113  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2114  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2115  */
2116 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2117                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2118                            unsigned long *lru_pages)
2119 {
2120         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2121         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2122         u64 fraction[2];
2123         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2124         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2125         unsigned long anon_prio, file_prio;
2126         enum scan_balance scan_balance;
2127         unsigned long anon, file;
2128         unsigned long ap, fp;
2129         enum lru_list lru;
2130
2131         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2132         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2133                 scan_balance = SCAN_FILE;
2134                 goto out;
2135         }
2136
2137         /*
2138          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2139          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2140          * disable swapping for individual groups completely when
2141          * using the memory controller's swap limit feature would be
2142          * too expensive.
2143          */
2144         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2145                 scan_balance = SCAN_FILE;
2146                 goto out;
2147         }
2148
2149         /*
2150          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2151          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2152          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2153          */
2154         if (!sc->priority && swappiness) {
2155                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2156                 goto out;
2157         }
2158
2159         /*
2160          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2161          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2162          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2163          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2164          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2165          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2166          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2167          */
2168         if (global_reclaim(sc)) {
2169                 unsigned long pgdatfile;
2170                 unsigned long pgdatfree;
2171                 int z;
2172                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2173
2174                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2175                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2176                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2177
2178                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2179                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2180                         if (!managed_zone(zone))
2181                                 continue;
2182
2183                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2184                 }
2185
2186                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2187                         /*
2188                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2189                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2190                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2191                          */
2192                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2193                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2194                                         >> sc->priority) {
2195                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2196                                 goto out;
2197                         }
2198                 }
2199         }
2200
2201         /*
2202          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2203          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2204          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2205          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2206          * Without the second condition we could end up never scanning an
2207          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2208          * system is under heavy pressure.
2209          */
2210         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2211             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2212                 scan_balance = SCAN_FILE;
2213                 goto out;
2214         }
2215
2216         scan_balance = SCAN_FRACT;
2217
2218         /*
2219          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2220          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2221          */
2222         anon_prio = swappiness;
2223         file_prio = 200 - anon_prio;
2224
2225         /*
2226          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2227          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2228          * ratios to determine how valuable each cache is.
2229          *
2230          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2231          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2232          * up weighing recent references more than old ones.
2233          *
2234          * anon in [0], file in [1]
2235          */
2236
2237         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2238                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2239         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2240                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2241
2242         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2243         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2244                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2245                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2246         }
2247
2248         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2249                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2250                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2251         }
2252
2253         /*
2254          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2255          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2256          * each list that were recently referenced and in active use.
2257          */
2258         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2259         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2260
2261         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2262         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2263         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2264
2265         fraction[0] = ap;
2266         fraction[1] = fp;
2267         denominator = ap + fp + 1;
2268 out:
2269         *lru_pages = 0;
2270         for_each_evictable_lru(lru) {
2271                 int file = is_file_lru(lru);
2272                 unsigned long size;
2273                 unsigned long scan;
2274
2275                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2276                 scan = size >> sc->priority;
2277                 /*
2278                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2279                  * scrape out the remaining cache.
2280                  */
2281                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2282                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2283
2284                 switch (scan_balance) {
2285                 case SCAN_EQUAL:
2286                         /* Scan lists relative to size */
2287                         break;
2288                 case SCAN_FRACT:
2289                         /*
2290                          * Scan types proportional to swappiness and
2291                          * their relative recent reclaim efficiency.
2292                          */
2293                         scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2294                                          denominator);
2295                         break;
2296                 case SCAN_FILE:
2297                 case SCAN_ANON:
2298                         /* Scan one type exclusively */
2299                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2300                                 size = 0;
2301                                 scan = 0;
2302                         }
2303                         break;
2304                 default:
2305                         /* Look ma, no brain */
2306                         BUG();
2307                 }
2308
2309                 *lru_pages += size;
2310                 nr[lru] = scan;
2311         }
2312 }
2313
2314 /*
2315  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2316  */
2317 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2318                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2319 {
2320         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2321         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2322         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2323         unsigned long nr_to_scan;
2324         enum lru_list lru;
2325         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2326         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2327         struct blk_plug plug;
2328         bool scan_adjusted;
2329
2330         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2331
2332         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2333         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2334
2335         /*
2336          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2337          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2338          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2339          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2340          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2341          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2342          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2343          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2344          * dropped to zero at the first pass.
2345          */
2346         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2347                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2348
2349         blk_start_plug(&plug);
2350         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2351                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2352                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2353                 unsigned long nr_scanned;
2354
2355                 for_each_evictable_lru(lru) {
2356                         if (nr[lru]) {
2357                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2358                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2359
2360                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2361                                                             lruvec, memcg, sc);
2362                         }
2363                 }
2364
2365                 cond_resched();
2366
2367                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2368                         continue;
2369
2370                 /*
2371                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2372                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2373                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2374                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2375                  * proportional to the original scan target.
2376                  */
2377                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2378                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2379
2380                 /*
2381                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2382                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2383                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2384                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2385                  */
2386                 if (!nr_file || !nr_anon)
2387                         break;
2388
2389                 if (nr_file > nr_anon) {
2390                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2391                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2392                         lru = LRU_BASE;
2393                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2394                 } else {
2395                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2396                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2397                         lru = LRU_FILE;
2398                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2399                 }
2400
2401                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2402                 nr[lru] = 0;
2403                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2404
2405                 /*
2406                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2407                  * scan target and the percentage scanning already complete
2408                  */
2409                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2410                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2411                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2412                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2413
2414                 lru += LRU_ACTIVE;
2415                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2416                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2417                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2418
2419                 scan_adjusted = true;
2420         }
2421         blk_finish_plug(&plug);
2422         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2423
2424         /*
2425          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2426          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2427          */
2428         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2429                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2430                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2431 }
2432
2433 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2434 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2435 {
2436         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2437                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2438                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2439                 return true;
2440
2441         return false;
2442 }
2443
2444 /*
2445  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2446  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2447  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2448  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2449  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2450  */
2451 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2452                                         unsigned long nr_reclaimed,
2453                                         unsigned long nr_scanned,
2454                                         struct scan_control *sc)
2455 {
2456         unsigned long pages_for_compaction;
2457         unsigned long inactive_lru_pages;
2458         int z;
2459
2460         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2461         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2462                 return false;
2463
2464         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2465         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2466                 /*
2467                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2468                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2469                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2470                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2471                  */
2472                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2473                         return false;
2474         } else {
2475                 /*
2476                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2477                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2478                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2479                  * pages that were scanned. This will return to the
2480                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2481                  * the resulting allocation attempt fails
2482                  */
2483                 if (!nr_reclaimed)
2484                         return false;
2485         }
2486
2487         /*
2488          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2489          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2490          */
2491         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2492         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2493         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2494                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2495         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2496                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2497                 return true;
2498
2499         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2500         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2501                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2502                 if (!managed_zone(zone))
2503                         continue;
2504
2505                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2506                 case COMPACT_SUCCESS:
2507                 case COMPACT_CONTINUE:
2508                         return false;
2509                 default:
2510                         /* check next zone */
2511                         ;
2512                 }
2513         }
2514         return true;
2515 }
2516
2517 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2518 {
2519         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2520         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2521         bool reclaimable = false;
2522
2523         do {
2524                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2525                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2526                         .pgdat = pgdat,
2527                         .priority = sc->priority,
2528                 };
2529                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2530                 struct mem_cgroup *memcg;
2531
2532                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2533                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2534
2535                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2536                 do {
2537                         unsigned long lru_pages;
2538                         unsigned long reclaimed;
2539                         unsigned long scanned;
2540
2541                         if (mem_cgroup_low(root, memcg)) {
2542                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2543                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2544                                         continue;
2545                                 }
2546                                 mem_cgroup_event(memcg, MEMCG_LOW);
2547                         }
2548
2549                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2550                         scanned = sc->nr_scanned;
2551                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2552                         node_lru_pages += lru_pages;
2553
2554                         if (memcg)
2555                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2556                                             memcg, sc->priority);
2557
2558                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2559                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2560                                    sc->nr_scanned - scanned,
2561                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2562
2563                         /*
2564                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2565                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2566                          * node.
2567                          *
2568                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2569                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2570                          * retry with decreasing priority if one round over the
2571                          * whole hierarchy is not sufficient.
2572                          */
2573                         if (!global_reclaim(sc) &&
2574                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2575                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2576                                 break;
2577                         }
2578                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2579
2580                 if (global_reclaim(sc))
2581                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2582                                     sc->priority);
2583
2584                 if (reclaim_state) {
2585                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2586                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2587                 }
2588
2589                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2590                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2591                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2592                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2593
2594                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2595                         reclaimable = true;
2596
2597         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2598                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2599
2600         /*
2601          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2602          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2603          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2604          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2605          */
2606         if (reclaimable)
2607                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2608
2609         return reclaimable;
2610 }
2611
2612 /*
2613  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2614  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2615  * should reclaim first.
2616  */
2617 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2618 {
2619         unsigned long watermark;
2620         enum compact_result suitable;
2621
2622         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2623         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2624                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2625                 return true;
2626         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2627                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2628                 return false;
2629
2630         /*
2631          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2632          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2633          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2634          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2635          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2636          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2637          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2638          */
2639         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2640
2641         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2642 }
2643
2644 /*
2645  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2646  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2647  * request.
2648  *
2649  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2650  * scan then give up on it.
2651  */
2652 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2653 {
2654         struct zoneref *z;
2655         struct zone *zone;
2656         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2657         unsigned long nr_soft_scanned;
2658         gfp_t orig_mask;
2659         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2660
2661         /*
2662          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2663          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2664          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2665          */
2666         orig_mask = sc->gfp_mask;
2667         if (buffer_heads_over_limit) {
2668                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2669                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2670         }
2671
2672         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2673                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2674                 /*
2675                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2676                  * to global LRU.
2677                  */
2678                 if (global_reclaim(sc)) {
2679                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2680                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2681                                 continue;
2682
2683                         /*
2684                          * If we already have plenty of memory free for
2685                          * compaction in this zone, don't free any more.
2686                          * Even though compaction is invoked for any
2687                          * non-zero order, only frequent costly order
2688                          * reclamation is disruptive enough to become a
2689                          * noticeable problem, like transparent huge
2690                          * page allocations.
2691                          */
2692                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2693                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2694                             compaction_ready(zone, sc)) {
2695                                 sc->compaction_ready = true;
2696                                 continue;
2697                         }
2698
2699                         /*
2700                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2701                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2702                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2703                          * the user prefers lower zones being preserved.
2704                          */
2705                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2706                                 continue;
2707
2708                         /*
2709                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2710                          * and returns the number of reclaimed pages and
2711                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2712                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2713                          */
2714                         nr_soft_scanned = 0;
2715                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2716                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2717                                                 &nr_soft_scanned);
2718                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2719                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2720                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2721                 }
2722
2723                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2724                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2725                         continue;
2726                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2727                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2728         }
2729
2730         /*
2731          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2732          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2733          */
2734         sc->gfp_mask = orig_mask;
2735 }
2736
2737 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2738 {
2739         struct mem_cgroup *memcg;
2740
2741         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2742         do {
2743                 unsigned long refaults;
2744                 struct lruvec *lruvec;
2745
2746                 if (memcg)
2747                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2748                 else
2749                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2750
2751                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2752                 lruvec->refaults = refaults;
2753         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2754 }
2755
2756 /*
2757  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2758  *
2759  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2760  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2761  *
2762  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2763  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2764  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2765  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2766  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2767  * work, and the allocation attempt will fail.
2768  *
2769  * returns:     0, if no pages reclaimed
2770  *              else, the number of pages reclaimed
2771  */
2772 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2773                                           struct scan_control *sc)
2774 {
2775         int initial_priority = sc->priority;
2776         pg_data_t *last_pgdat;
2777         struct zoneref *z;
2778         struct zone *zone;
2779 retry:
2780         delayacct_freepages_start();
2781
2782         if (global_reclaim(sc))
2783                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2784
2785         do {
2786                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2787                                 sc->priority);
2788                 sc->nr_scanned = 0;
2789                 shrink_zones(zonelist, sc);
2790
2791                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2792                         break;
2793
2794                 if (sc->compaction_ready)
2795                         break;
2796
2797                 /*
2798                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2799                  * writepage even in laptop mode.
2800                  */
2801                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2802                         sc->may_writepage = 1;
2803         } while (--sc->priority >= 0);
2804
2805         last_pgdat = NULL;
2806         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
2807                                         sc->nodemask) {
2808                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2809                         continue;
2810                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2811                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
2812         }
2813
2814         delayacct_freepages_end();
2815
2816         if (sc->nr_reclaimed)
2817                 return sc->nr_reclaimed;
2818
2819         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2820         if (sc->compaction_ready)
2821                 return 1;
2822
2823         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2824         if (sc->memcg_low_skipped) {
2825                 sc->priority = initial_priority;
2826                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
2827                 sc->memcg_low_skipped = 0;
2828                 goto retry;
2829         }
2830
2831         return 0;
2832 }
2833
2834 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
2835 {
2836         struct zone *zone;
2837         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2838         unsigned long free_pages = 0;
2839         int i;
2840         bool wmark_ok;
2841
2842         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
2843                 return true;
2844
2845         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2846                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2847                 if (!managed_zone(zone))
2848                         continue;
2849
2850                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
2851                         continue;
2852
2853                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2854                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2855         }
2856
2857         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2858         if (!pfmemalloc_reserve)
2859                 return true;
2860
2861         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2862
2863         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2864         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2865                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
2866                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2867                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2868         }
2869
2870         return wmark_ok;
2871 }
2872
2873 /*
2874  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2875  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2876  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2877  * when the low watermark is reached.
2878  *
2879  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2880  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2881  */
2882 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2883                                         nodemask_t *nodemask)
2884 {
2885         struct zoneref *z;
2886         struct zone *zone;
2887         pg_data_t *pgdat = NULL;
2888
2889         /*
2890          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2891          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2892          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2893          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2894          * processes to block on log_wait_commit().
2895          */
2896         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2897                 goto out;
2898
2899         /*
2900          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2901          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2902          */
2903         if (fatal_signal_pending(current))
2904                 goto out;
2905
2906         /*
2907          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2908          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2909          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2910          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2911          *
2912          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2913          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2914          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2915          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
2916          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
2917          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
2918          * should make reasonable progress.
2919          */
2920         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2921                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
2922                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
2923                         continue;
2924
2925                 /* Throttle based on the first usable node */
2926                 pgdat = zone->zone_pgdat;
2927                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
2928                         goto out;
2929                 break;
2930         }
2931
2932         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
2933         if (!pgdat)
2934                 goto out;
2935
2936         /* Account for the throttling */
2937         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
2938
2939         /*
2940          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
2941          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
2942          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
2943          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
2944          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
2945          * second before continuing.
2946          */
2947         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2948                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
2949                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
2950
2951                 goto check_pending;
2952         }
2953
2954         /* Throttle until kswapd wakes the process */
2955         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
2956                 allow_direct_reclaim(pgdat));
2957
2958 check_pending:
2959         if (fatal_signal_pending(current))
2960                 return true;
2961
2962 out:
2963         return false;
2964 }
2965
2966 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
2967                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
2968 {
2969         unsigned long nr_reclaimed;
2970         struct scan_control sc = {
2971                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
2972                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
2973                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
2974                 .order = order,
2975                 .nodemask = nodemask,
2976                 .priority = DEF_PRIORITY,
2977                 .may_writepage = !laptop_mode,
2978                 .may_unmap = 1,
2979                 .may_swap = 1,
2980         };
2981
2982         /*
2983          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
2984          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
2985          * point.
2986          */
2987         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
2988                 return 1;
2989
2990         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
2991                                 sc.may_writepage,
2992                                 sc.gfp_mask,
2993                                 sc.reclaim_idx);
2994
2995         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
2996
2997         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
2998
2999         return nr_reclaimed;
3000 }
3001
3002 #ifdef CONFIG_MEMCG
3003
3004 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3005                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3006                                                 pg_data_t *pgdat,
3007                                                 unsigned long *nr_scanned)
3008 {
3009         struct scan_control sc = {
3010                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3011                 .target_mem_cgroup = memcg,
3012                 .may_writepage = !laptop_mode,
3013                 .may_unmap = 1,
3014                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3015                 .may_swap = !noswap,
3016         };
3017         unsigned long lru_pages;
3018
3019         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3020                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3021
3022         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3023                                                       sc.may_writepage,
3024                                                       sc.gfp_mask,
3025                                                       sc.reclaim_idx);
3026
3027         /*
3028          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3029          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3030          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3031          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3032          * the priority and make it zero.
3033          */
3034         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3035
3036         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3037
3038         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3039         return sc.nr_reclaimed;
3040 }
3041
3042 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3043                                            unsigned long nr_pages,
3044                                            gfp_t gfp_mask,
3045                                            bool may_swap)
3046 {
3047         struct zonelist *zonelist;
3048         unsigned long nr_reclaimed;
3049         int nid;
3050         unsigned int noreclaim_flag;
3051         struct scan_control sc = {
3052                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3053                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3054                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3055                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3056                 .target_mem_cgroup = memcg,
3057                 .priority = DEF_PRIORITY,
3058                 .may_writepage = !laptop_mode,
3059                 .may_unmap = 1,
3060                 .may_swap = may_swap,
3061         };
3062
3063         /*
3064          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3065          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3066          * scan does not need to be the current node.
3067          */
3068         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3069
3070         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3071
3072         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3073                                             sc.may_writepage,
3074                                             sc.gfp_mask,
3075                                             sc.reclaim_idx);
3076
3077         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3078         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3079         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3080
3081         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3082
3083         return nr_reclaimed;
3084 }
3085 #endif
3086
3087 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3088                                 struct scan_control *sc)
3089 {
3090         struct mem_cgroup *memcg;
3091
3092         if (!total_swap_pages)
3093                 return;
3094
3095         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3096         do {
3097                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3098
3099                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3100                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3101                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3102
3103                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3104         } while (memcg);
3105 }
3106
3107 /*
3108  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3109  * and classzone_idx
3110  */
3111 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3112 {
3113         int i;
3114         unsigned long mark = -1;
3115         struct zone *zone;
3116
3117         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3118                 zone = pgdat->node_zones + i;
3119
3120                 if (!managed_zone(zone))
3121                         continue;
3122
3123                 mark = high_wmark_pages(zone);
3124                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3125                         return true;
3126         }
3127
3128         /*
3129          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3130          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3131          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3132          */
3133         if (mark == -1)
3134                 return true;
3135
3136         return false;
3137 }
3138
3139 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3140 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3141 {
3142         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3143         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3144         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3145 }
3146
3147 /*
3148  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3149  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3150  *
3151  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3152  */
3153 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3154 {
3155         /*
3156          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3157          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3158          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3159          * throttled. There is also a potential race if processes get
3160          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3161          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3162          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3163          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3164          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3165          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3166          * that here we are under prepare_to_wait().
3167          */
3168         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3169                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3170
3171         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3172         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3173                 return true;
3174
3175         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3176                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3177                 return true;
3178         }
3179
3180         return false;
3181 }
3182
3183 /*
3184  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3185  * zone that is currently unbalanced.
3186  *
3187  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3188  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3189  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3190  */
3191 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3192                                struct scan_control *sc)
3193 {
3194         struct zone *zone;
3195         int z;
3196
3197         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3198         sc->nr_to_reclaim = 0;
3199         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3200                 zone = pgdat->node_zones + z;
3201                 if (!managed_zone(zone))
3202                         continue;
3203
3204                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3205         }
3206
3207         /*
3208          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3209          * now pressure is applied based on node LRU order.
3210          */
3211         shrink_node(pgdat, sc);
3212
3213         /*
3214          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3215          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3216          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3217          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3218          * can direct reclaim/compact.
3219          */
3220         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3221                 sc->order = 0;
3222
3223         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3224 }
3225
3226 /*
3227  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3228  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3229  * balanced.
3230  *
3231  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3232  *
3233  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3234  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3235  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3236  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3237  * balanced.
3238  */
3239 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3240 {
3241         int i;
3242         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3243         unsigned long nr_soft_scanned;
3244         struct zone *zone;
3245         struct scan_control sc = {
3246                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3247                 .order = order,
3248                 .priority = DEF_PRIORITY,
3249                 .may_writepage = !laptop_mode,
3250                 .may_unmap = 1,
3251                 .may_swap = 1,
3252         };
3253         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3254
3255         do {
3256                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3257                 bool raise_priority = true;
3258
3259                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3260
3261                 /*
3262                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3263                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3264                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3265                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3266                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3267                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3268                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3269                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3270                  */
3271                 if (buffer_heads_over_limit) {
3272                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3273                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3274                                 if (!managed_zone(zone))
3275                                         continue;
3276
3277                                 sc.reclaim_idx = i;
3278                                 break;
3279                         }
3280                 }
3281
3282                 /*
3283                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3284                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3285                  * have adjusted it.
3286                  */
3287                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3288                         goto out;
3289
3290                 /*
3291                  * Do some background aging of the anon list, to give
3292                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3293                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3294                  * about consistent aging.
3295                  */
3296                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3297
3298                 /*
3299                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3300                  * even in laptop mode.
3301                  */
3302                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3303                         sc.may_writepage = 1;
3304
3305                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3306                 sc.nr_scanned = 0;
3307                 nr_soft_scanned = 0;
3308                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3309                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3310                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3311
3312                 /*
3313                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3314                  * enough pages are already being scanned that that high
3315                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3316                  */
3317                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3318                         raise_priority = false;
3319
3320                 /*
3321                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3322                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3323                  * able to safely make forward progress. Wake them
3324                  */
3325                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3326                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3327                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3328
3329                 /* Check if kswapd should be suspending */
3330                 if (try_to_freeze() || kthread_should_stop())
3331                         break;
3332
3333                 /*
3334                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3335                  * progress in reclaiming pages
3336                  */
3337                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3338                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3339                         sc.priority--;
3340         } while (sc.priority >= 1);
3341
3342         if (!sc.nr_reclaimed)
3343                 pgdat->kswapd_failures++;
3344
3345 out:
3346         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3347         /*
3348          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3349          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3350          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3351          * remain at the higher level.
3352          */
3353         return sc.order;
3354 }
3355
3356 /*
3357  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3358  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3359  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3360  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3361  * was recently woke for.
3362  */
3363 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3364                                            enum zone_type classzone_idx)
3365 {
3366         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3367                 return classzone_idx;
3368
3369         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3370 }
3371
3372 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3373                                 unsigned int classzone_idx)
3374 {
3375         long remaining = 0;
3376         DEFINE_WAIT(wait);
3377
3378         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3379                 return;
3380
3381         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3382
3383         /*
3384          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3385          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3386          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3387          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3388          * succeed.
3389          */
3390         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3391                 /*
3392                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3393                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3394                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3395                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3396                  */
3397                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3398
3399                 /*
3400                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3401                  * allocation of the requested order possible.
3402                  */
3403                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3404
3405                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3406
3407                 /*
3408                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3409                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3410                  * the previous request that slept prematurely.
3411                  */
3412                 if (remaining) {
3413                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3414                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3415                 }
3416
3417                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3418                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3419         }
3420
3421         /*
3422          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3423          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3424          */
3425         if (!remaining &&
3426             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3427                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3428
3429                 /*
3430                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3431                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3432                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3433                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3434                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3435                  * them before going back to sleep.
3436                  */
3437                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3438
3439                 if (!kthread_should_stop())
3440                         schedule();
3441
3442                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3443         } else {
3444                 if (remaining)
3445                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3446                 else
3447                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3448         }
3449         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3450 }
3451
3452 /*
3453  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3454  * from the init process.
3455  *
3456  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3457  * free memory available even if there is no other activity
3458  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3459  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3460  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3461  *
3462  * If there are applications that are active memory-allocators
3463  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3464  */
3465 static int kswapd(void *p)
3466 {
3467         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3468         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3469         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3470         struct task_struct *tsk = current;
3471
3472         struct reclaim_state reclaim_state = {
3473                 .reclaimed_slab = 0,
3474         };
3475         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3476
3477         if (!cpumask_empty(cpumask))
3478                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3479         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3480
3481         /*
3482          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3483          * and that if we need more memory we should get access to it
3484          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3485          * never get caught in the normal page freeing logic.
3486          *
3487          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3488          * you need a small amount of memory in order to be able to
3489          * page out something else, and this flag essentially protects
3490          * us from recursively trying to free more memory as we're
3491          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3492          */
3493         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3494         set_freezable();
3495
3496         pgdat->kswapd_order = 0;
3497         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3498         for ( ; ; ) {
3499                 bool ret;
3500
3501                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3502                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3503
3504 kswapd_try_sleep:
3505                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3506                                         classzone_idx);
3507
3508                 /* Read the new order and classzone_idx */
3509                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3510                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3511                 pgdat->kswapd_order = 0;
3512                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3513
3514                 ret = try_to_freeze();
3515                 if (kthread_should_stop())
3516                         break;
3517
3518                 /*
3519                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3520                  * after returning from the refrigerator
3521                  */
3522                 if (ret)
3523                         continue;
3524
3525                 /*
3526                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3527                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3528                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3529                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3530                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3531                  * request (alloc_order).
3532                  */
3533                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3534                                                 alloc_order);
3535                 fs_reclaim_acquire(GFP_KERNEL);
3536                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3537                 fs_reclaim_release(GFP_KERNEL);
3538                 if (reclaim_order < alloc_order)
3539                         goto kswapd_try_sleep;
3540         }
3541
3542         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3543         current->reclaim_state = NULL;
3544
3545         return 0;
3546 }
3547
3548 /*
3549  * A zone is low on free memory, so wake its kswapd task to service it.
3550  */
3551 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, int order, enum zone_type classzone_idx)
3552 {
3553         pg_data_t *pgdat;
3554
3555         if (!managed_zone(zone))
3556                 return;
3557
3558         if (!cpuset_zone_allowed(zone, GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3559                 return;
3560         pgdat = zone->zone_pgdat;
3561         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3562                                                            classzone_idx);
3563         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3564         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3565                 return;
3566
3567         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3568         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3569                 return;
3570
3571         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx))
3572                 return;
3573
3574         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order);
3575         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3576 }
3577
3578 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3579 /*
3580  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3581  * freed pages.
3582  *
3583  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3584  * LRU order by reclaiming preferentially
3585  * inactive > active > active referenced > active mapped
3586  */
3587 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3588 {
3589         struct reclaim_state reclaim_state;
3590         struct scan_control sc = {
3591                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3592                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3593                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3594                 .priority = DEF_PRIORITY,
3595                 .may_writepage = 1,
3596                 .may_unmap = 1,
3597                 .may_swap = 1,
3598                 .hibernation_mode = 1,
3599         };
3600         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3601         struct task_struct *p = current;
3602         unsigned long nr_reclaimed;
3603         unsigned int noreclaim_flag;
3604
3605         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3606         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3607         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3608         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3609
3610         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3611
3612         p->reclaim_state = NULL;
3613         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3614         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3615
3616         return nr_reclaimed;
3617 }
3618 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3619
3620 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3621    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3622    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3623    restore their cpu bindings. */
3624 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3625 {
3626         int nid;
3627
3628         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3629                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3630                 const struct cpumask *mask;
3631
3632                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3633
3634                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3635                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3636                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3637         }
3638         return 0;
3639 }
3640
3641 /*
3642  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3643  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3644  */
3645 int kswapd_run(int nid)
3646 {
3647         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3648         int ret = 0;
3649
3650         if (pgdat->kswapd)
3651                 return 0;
3652
3653         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3654         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3655                 /* failure at boot is fatal */
3656                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3657                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3658                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3659                 pgdat->kswapd = NULL;
3660         }
3661         return ret;
3662 }
3663
3664 /*
3665  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3666  * hold mem_hotplug_begin/end().
3667  */
3668 void kswapd_stop(int nid)
3669 {
3670         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3671
3672         if (kswapd) {
3673                 kthread_stop(kswapd);
3674                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3675         }
3676 }
3677
3678 static int __init kswapd_init(void)
3679 {
3680         int nid, ret;
3681
3682         swap_setup();
3683         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3684                 kswapd_run(nid);
3685         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3686                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3687                                         NULL);
3688         WARN_ON(ret < 0);
3689         return 0;
3690 }
3691
3692 module_init(kswapd_init)
3693
3694 #ifdef CONFIG_NUMA
3695 /*
3696  * Node reclaim mode
3697  *
3698  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3699  * the watermarks.
3700  */
3701 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3702
3703 #define RECLAIM_OFF 0
3704 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3705 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3706 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3707
3708 /*
3709  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3710  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3711  * a zone.
3712  */
3713 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3714
3715 /*
3716  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3717  * occur.
3718  */
3719 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3720
3721 /*
3722  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3723  * slab reclaim needs to occur.
3724  */
3725 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3726
3727 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3728 {
3729         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3730         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3731                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3732
3733         /*
3734          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3735          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3736          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3737          */
3738         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3739 }
3740
3741 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3742 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3743 {
3744         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3745         unsigned long delta = 0;
3746
3747         /*
3748          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3749          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3750          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3751          * a better estimate
3752          */
3753         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3754                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3755         else
3756                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3757
3758         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3759         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3760                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3761
3762         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3763         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3764                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3765
3766         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3767 }
3768
3769 /*
3770  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3771  */
3772 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3773 {
3774         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3775         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3776         struct task_struct *p = current;
3777         struct reclaim_state reclaim_state;
3778         unsigned int noreclaim_flag;
3779         struct scan_control sc = {
3780                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3781                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3782                 .order = order,
3783                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3784                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3785                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3786                 .may_swap = 1,
3787                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3788         };
3789
3790         cond_resched();
3791         /*
3792          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3793          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3794          * and RECLAIM_UNMAP.
3795          */
3796         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3797         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
3798         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3799         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3800         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3801
3802         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3803                 /*
3804                  * Free memory by calling shrink zone with increasing
3805                  * priorities until we have enough memory freed.
3806                  */
3807                 do {
3808                         shrink_node(pgdat, &sc);
3809                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3810         }
3811
3812         p->reclaim_state = NULL;
3813         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3814         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
3815         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3816         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3817 }
3818
3819 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3820 {
3821         int ret;
3822
3823         /*
3824          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3825          * slab pages if we are over the defined limits.
3826          *
3827          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3828          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3829          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3830          * if less than a specified percentage of the node is used by
3831          * unmapped file backed pages.
3832          */
3833         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3834             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3835                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3836
3837         /*
3838          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3839          */
3840         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3841                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3842
3843         /*
3844          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3845          * have associated processors. This will favor the local processor
3846          * over remote processors and spread off node memory allocations
3847          * as wide as possible.
3848          */
3849         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3850                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3851
3852         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3853                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3854
3855         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3856         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3857
3858         if (!ret)
3859                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3860
3861         return ret;
3862 }
3863 #endif
3864
3865 /*
3866  * page_evictable - test whether a page is evictable
3867  * @page: the page to test
3868  *
3869  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3870  * lists vs unevictable list.
3871  *
3872  * Reasons page might not be evictable:
3873  * (1) page's mapping marked unevictable
3874  * (2) page is part of an mlocked VMA
3875  *
3876  */
3877 int page_evictable(struct page *page)
3878 {
3879         return !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3880 }
3881
3882 #ifdef CONFIG_SHMEM
3883 /**
3884  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3885  * @pages:      array of pages to check
3886  * @nr_pages:   number of pages to check
3887  *
3888  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3889  *
3890  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
3891  */
3892 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
3893 {
3894         struct lruvec *lruvec;
3895         struct pglist_data *pgdat = NULL;
3896         int pgscanned = 0;
3897         int pgrescued = 0;
3898         int i;
3899
3900         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
3901                 struct page *page = pages[i];
3902                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
3903
3904                 pgscanned++;
3905                 if (pagepgdat != pgdat) {
3906                         if (pgdat)
3907                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3908                         pgdat = pagepgdat;
3909                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
3910                 }
3911                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
3912
3913                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
3914                         continue;
3915
3916                 if (page_evictable(page)) {
3917                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
3918
3919                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
3920                         ClearPageUnevictable(page);
3921                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
3922                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
3923                         pgrescued++;
3924                 }
3925         }
3926
3927         if (pgdat) {
3928                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
3929                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
3930                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
3931         }
3932 }
3933 #endif /* CONFIG_SHMEM */