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