Merge tag 'omap-for-v5.0/fixes-rc7-signed' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
83         unsigned int may_writepage:1;
84
85         /* Can mapped pages be reclaimed? */
86         unsigned int may_unmap:1;
87
88         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
89         unsigned int may_swap:1;
90
91         /* e.g. boosted watermark reclaim leaves slabs alone */
92         unsigned int may_shrinkslab:1;
93
94         /*
95          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
96          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
97          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
98          */
99         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
100         unsigned int memcg_low_skipped:1;
101
102         unsigned int hibernation_mode:1;
103
104         /* One of the zones is ready for compaction */
105         unsigned int compaction_ready:1;
106
107         /* Allocation order */
108         s8 order;
109
110         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
111         s8 priority;
112
113         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
114         s8 reclaim_idx;
115
116         /* This context's GFP mask */
117         gfp_t gfp_mask;
118
119         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
120         unsigned long nr_scanned;
121
122         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
123         unsigned long nr_reclaimed;
124
125         struct {
126                 unsigned int dirty;
127                 unsigned int unqueued_dirty;
128                 unsigned int congested;
129                 unsigned int writeback;
130                 unsigned int immediate;
131                 unsigned int file_taken;
132                 unsigned int taken;
133         } nr;
134 };
135
136 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
137 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
138         do {                                                            \
139                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
140                         struct page *prev;                              \
141                                                                         \
142                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
143                         prefetch(&prev->_field);                        \
144                 }                                                       \
145         } while (0)
146 #else
147 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
148 #endif
149
150 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
151 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
152         do {                                                            \
153                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
154                         struct page *prev;                              \
155                                                                         \
156                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
157                         prefetchw(&prev->_field);                       \
158                 }                                                       \
159         } while (0)
160 #else
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
162 #endif
163
164 /*
165  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
166  */
167 int vm_swappiness = 60;
168 /*
169  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
170  * zones.
171  */
172 unsigned long vm_total_pages;
173
174 static LIST_HEAD(shrinker_list);
175 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
176
177 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
178
179 /*
180  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
181  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
182  * for the shrinker, since we don't want to impose
183  * restrictions on their internal registration order.
184  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
185  * bit is set in the shrinkers map.
186  *
187  * This value is used by the function to detect registering
188  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
189  */
190 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
191
192 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
193 static int shrinker_nr_max;
194
195 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
196 {
197         int id, ret = -ENOMEM;
198
199         down_write(&shrinker_rwsem);
200         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
201         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
202         if (id < 0)
203                 goto unlock;
204
205         if (id >= shrinker_nr_max) {
206                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
207                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
208                         goto unlock;
209                 }
210
211                 shrinker_nr_max = id + 1;
212         }
213         shrinker->id = id;
214         ret = 0;
215 unlock:
216         up_write(&shrinker_rwsem);
217         return ret;
218 }
219
220 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
221 {
222         int id = shrinker->id;
223
224         BUG_ON(id < 0);
225
226         down_write(&shrinker_rwsem);
227         idr_remove(&shrinker_idr, id);
228         up_write(&shrinker_rwsem);
229 }
230 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
231 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
232 {
233         return 0;
234 }
235
236 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
237 {
238 }
239 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
240
241 #ifdef CONFIG_MEMCG
242 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
243 {
244         return !sc->target_mem_cgroup;
245 }
246
247 /**
248  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
249  * @sc: scan_control in question
250  *
251  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
252  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
253  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
254  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
255  * allocation and configurability.
256  *
257  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
258  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
259  */
260 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
261 {
262         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
263
264         if (!memcg)
265                 return true;
266 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
267         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
268                 return true;
269 #endif
270         return false;
271 }
272
273 static void set_memcg_congestion(pg_data_t *pgdat,
274                                 struct mem_cgroup *memcg,
275                                 bool congested)
276 {
277         struct mem_cgroup_per_node *mn;
278
279         if (!memcg)
280                 return;
281
282         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
283         WRITE_ONCE(mn->congested, congested);
284 }
285
286 static bool memcg_congested(pg_data_t *pgdat,
287                         struct mem_cgroup *memcg)
288 {
289         struct mem_cgroup_per_node *mn;
290
291         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
292         return READ_ONCE(mn->congested);
293
294 }
295 #else
296 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
297 {
298         return true;
299 }
300
301 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
302 {
303         return true;
304 }
305
306 static inline void set_memcg_congestion(struct pglist_data *pgdat,
307                                 struct mem_cgroup *memcg, bool congested)
308 {
309 }
310
311 static inline bool memcg_congested(struct pglist_data *pgdat,
312                         struct mem_cgroup *memcg)
313 {
314         return false;
315
316 }
317 #endif
318
319 /*
320  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
321  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
322  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
323  */
324 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
325 {
326         unsigned long nr;
327
328         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
329                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
330         if (get_nr_swap_pages() > 0)
331                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
332                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
333
334         return nr;
335 }
336
337 /**
338  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
339  * @lruvec: lru vector
340  * @lru: lru to use
341  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
342  */
343 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
344 {
345         unsigned long lru_size;
346         int zid;
347
348         if (!mem_cgroup_disabled())
349                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
350         else
351                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
352
353         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
354                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
355                 unsigned long size;
356
357                 if (!managed_zone(zone))
358                         continue;
359
360                 if (!mem_cgroup_disabled())
361                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
362                 else
363                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
364                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
365                 lru_size -= min(size, lru_size);
366         }
367
368         return lru_size;
369
370 }
371
372 /*
373  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
374  */
375 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
376 {
377         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
378
379         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
380                 size *= nr_node_ids;
381
382         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
383         if (!shrinker->nr_deferred)
384                 return -ENOMEM;
385
386         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
387                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
388                         goto free_deferred;
389         }
390
391         return 0;
392
393 free_deferred:
394         kfree(shrinker->nr_deferred);
395         shrinker->nr_deferred = NULL;
396         return -ENOMEM;
397 }
398
399 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
400 {
401         if (!shrinker->nr_deferred)
402                 return;
403
404         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
405                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
406
407         kfree(shrinker->nr_deferred);
408         shrinker->nr_deferred = NULL;
409 }
410
411 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
412 {
413         down_write(&shrinker_rwsem);
414         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
415 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
416         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
417                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
418 #endif
419         up_write(&shrinker_rwsem);
420 }
421
422 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
423 {
424         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
425
426         if (err)
427                 return err;
428         register_shrinker_prepared(shrinker);
429         return 0;
430 }
431 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
432
433 /*
434  * Remove one
435  */
436 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
437 {
438         if (!shrinker->nr_deferred)
439                 return;
440         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
441                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
442         down_write(&shrinker_rwsem);
443         list_del(&shrinker->list);
444         up_write(&shrinker_rwsem);
445         kfree(shrinker->nr_deferred);
446         shrinker->nr_deferred = NULL;
447 }
448 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
449
450 #define SHRINK_BATCH 128
451
452 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
453                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
454 {
455         unsigned long freed = 0;
456         unsigned long long delta;
457         long total_scan;
458         long freeable;
459         long nr;
460         long new_nr;
461         int nid = shrinkctl->nid;
462         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
463                                           : SHRINK_BATCH;
464         long scanned = 0, next_deferred;
465
466         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
467                 nid = 0;
468
469         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
470         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
471                 return freeable;
472
473         /*
474          * copy the current shrinker scan count into a local variable
475          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
476          * don't also do this scanning work.
477          */
478         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
479
480         total_scan = nr;
481         if (shrinker->seeks) {
482                 delta = freeable >> priority;
483                 delta *= 4;
484                 do_div(delta, shrinker->seeks);
485         } else {
486                 /*
487                  * These objects don't require any IO to create. Trim
488                  * them aggressively under memory pressure to keep
489                  * them from causing refetches in the IO caches.
490                  */
491                 delta = freeable / 2;
492         }
493
494         total_scan += delta;
495         if (total_scan < 0) {
496                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
497                        shrinker->scan_objects, total_scan);
498                 total_scan = freeable;
499                 next_deferred = nr;
500         } else
501                 next_deferred = total_scan;
502
503         /*
504          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
505          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
506          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
507          * nr being built up so when a shrink that can do some work
508          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
509          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
510          * memory.
511          *
512          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
513          * a large delta change is calculated directly.
514          */
515         if (delta < freeable / 4)
516                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
517
518         /*
519          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
520          * never try to free more than twice the estimate number of
521          * freeable entries.
522          */
523         if (total_scan > freeable * 2)
524                 total_scan = freeable * 2;
525
526         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
527                                    freeable, delta, total_scan, priority);
528
529         /*
530          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
531          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
532          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
533          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
534          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
535          * objects spread over several slabs with usage less than the
536          * batch_size.
537          *
538          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
539          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
540          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
541          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
542          * possible.
543          */
544         while (total_scan >= batch_size ||
545                total_scan >= freeable) {
546                 unsigned long ret;
547                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
548
549                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
550                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
551                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
552                 if (ret == SHRINK_STOP)
553                         break;
554                 freed += ret;
555
556                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
557                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
558                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
559
560                 cond_resched();
561         }
562
563         if (next_deferred >= scanned)
564                 next_deferred -= scanned;
565         else
566                 next_deferred = 0;
567         /*
568          * move the unused scan count back into the shrinker in a
569          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
570          * scan, there is no need to do an update.
571          */
572         if (next_deferred > 0)
573                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
574                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
575         else
576                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
577
578         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
579         return freed;
580 }
581
582 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
583 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
584                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
585 {
586         struct memcg_shrinker_map *map;
587         unsigned long ret, freed = 0;
588         int i;
589
590         if (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg))
591                 return 0;
592
593         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
594                 return 0;
595
596         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
597                                         true);
598         if (unlikely(!map))
599                 goto unlock;
600
601         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
602                 struct shrink_control sc = {
603                         .gfp_mask = gfp_mask,
604                         .nid = nid,
605                         .memcg = memcg,
606                 };
607                 struct shrinker *shrinker;
608
609                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
610                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
611                         if (!shrinker)
612                                 clear_bit(i, map->map);
613                         continue;
614                 }
615
616                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
617                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
618                         clear_bit(i, map->map);
619                         /*
620                          * After the shrinker reported that it had no objects to
621                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
622                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
623                          * added. To make sure, we have the bit set in this
624                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
625                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
626                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
627                          * memcg_set_shrinker_bit():
628                          *
629                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
630                          *   list_add_tail()    clear_bit()
631                          *   <MB>               <MB>
632                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
633                          */
634                         smp_mb__after_atomic();
635                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
636                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
637                                 ret = 0;
638                         else
639                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
640                 }
641                 freed += ret;
642
643                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
644                         freed = freed ? : 1;
645                         break;
646                 }
647         }
648 unlock:
649         up_read(&shrinker_rwsem);
650         return freed;
651 }
652 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
653 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
654                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
655 {
656         return 0;
657 }
658 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
659
660 /**
661  * shrink_slab - shrink slab caches
662  * @gfp_mask: allocation context
663  * @nid: node whose slab caches to target
664  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
665  * @priority: the reclaim priority
666  *
667  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
668  *
669  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
670  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
671  *
672  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
673  * are called only if it is the root cgroup.
674  *
675  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
676  * in order to get the scan target.
677  *
678  * Returns the number of reclaimed slab objects.
679  */
680 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
681                                  struct mem_cgroup *memcg,
682                                  int priority)
683 {
684         unsigned long ret, freed = 0;
685         struct shrinker *shrinker;
686
687         if (!mem_cgroup_is_root(memcg))
688                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
689
690         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
691                 goto out;
692
693         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
694                 struct shrink_control sc = {
695                         .gfp_mask = gfp_mask,
696                         .nid = nid,
697                         .memcg = memcg,
698                 };
699
700                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
701                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
702                         ret = 0;
703                 freed += ret;
704                 /*
705                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
706                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
707                  * by parallel ongoing shrinking.
708                  */
709                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
710                         freed = freed ? : 1;
711                         break;
712                 }
713         }
714
715         up_read(&shrinker_rwsem);
716 out:
717         cond_resched();
718         return freed;
719 }
720
721 void drop_slab_node(int nid)
722 {
723         unsigned long freed;
724
725         do {
726                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
727
728                 freed = 0;
729                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
730                 do {
731                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
732                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
733         } while (freed > 10);
734 }
735
736 void drop_slab(void)
737 {
738         int nid;
739
740         for_each_online_node(nid)
741                 drop_slab_node(nid);
742 }
743
744 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
745 {
746         /*
747          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
748          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
749          * heads at page->private.
750          */
751         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
752                 HPAGE_PMD_NR : 1;
753         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
754 }
755
756 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
757 {
758         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
759                 return 1;
760         if (!inode_write_congested(inode))
761                 return 1;
762         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
763                 return 1;
764         return 0;
765 }
766
767 /*
768  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
769  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
770  * fsync(), msync() or close().
771  *
772  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
773  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
774  * that page is locked, the mapping is pinned.
775  *
776  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
777  * __GFP_FS.
778  */
779 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
780                                 struct page *page, int error)
781 {
782         lock_page(page);
783         if (page_mapping(page) == mapping)
784                 mapping_set_error(mapping, error);
785         unlock_page(page);
786 }
787
788 /* possible outcome of pageout() */
789 typedef enum {
790         /* failed to write page out, page is locked */
791         PAGE_KEEP,
792         /* move page to the active list, page is locked */
793         PAGE_ACTIVATE,
794         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
795         PAGE_SUCCESS,
796         /* page is clean and locked */
797         PAGE_CLEAN,
798 } pageout_t;
799
800 /*
801  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
802  * Calls ->writepage().
803  */
804 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
805                          struct scan_control *sc)
806 {
807         /*
808          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
809          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
810          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
811          * stalls if we need to run get_block().  We could test
812          * PagePrivate for that.
813          *
814          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
815          * this page's queue, we can perform writeback even if that
816          * will block.
817          *
818          * If the page is swapcache, write it back even if that would
819          * block, for some throttling. This happens by accident, because
820          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
821          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
822          */
823         if (!is_page_cache_freeable(page))
824                 return PAGE_KEEP;
825         if (!mapping) {
826                 /*
827                  * Some data journaling orphaned pages can have
828                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
829                  */
830                 if (page_has_private(page)) {
831                         if (try_to_free_buffers(page)) {
832                                 ClearPageDirty(page);
833                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
834                                 return PAGE_CLEAN;
835                         }
836                 }
837                 return PAGE_KEEP;
838         }
839         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
840                 return PAGE_ACTIVATE;
841         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
842                 return PAGE_KEEP;
843
844         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
845                 int res;
846                 struct writeback_control wbc = {
847                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
848                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
849                         .range_start = 0,
850                         .range_end = LLONG_MAX,
851                         .for_reclaim = 1,
852                 };
853
854                 SetPageReclaim(page);
855                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
856                 if (res < 0)
857                         handle_write_error(mapping, page, res);
858                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
859                         ClearPageReclaim(page);
860                         return PAGE_ACTIVATE;
861                 }
862
863                 if (!PageWriteback(page)) {
864                         /* synchronous write or broken a_ops? */
865                         ClearPageReclaim(page);
866                 }
867                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
868                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
869                 return PAGE_SUCCESS;
870         }
871
872         return PAGE_CLEAN;
873 }
874
875 /*
876  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
877  * gets returned with a refcount of 0.
878  */
879 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
880                             bool reclaimed)
881 {
882         unsigned long flags;
883         int refcount;
884
885         BUG_ON(!PageLocked(page));
886         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
887
888         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
889         /*
890          * The non racy check for a busy page.
891          *
892          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
893          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
894          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
895          * here, then the following race may occur:
896          *
897          * get_user_pages(&page);
898          * [user mapping goes away]
899          * write_to(page);
900          *                              !PageDirty(page)    [good]
901          * SetPageDirty(page);
902          * put_page(page);
903          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
904          *
905          * [oops, our write_to data is lost]
906          *
907          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
908          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
909          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
910          *
911          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
912          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
913          */
914         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
915                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
916         else
917                 refcount = 2;
918         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
919                 goto cannot_free;
920         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
921         if (unlikely(PageDirty(page))) {
922                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
923                 goto cannot_free;
924         }
925
926         if (PageSwapCache(page)) {
927                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
928                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
929                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
930                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
931                 put_swap_page(page, swap);
932         } else {
933                 void (*freepage)(struct page *);
934                 void *shadow = NULL;
935
936                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
937                 /*
938                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
939                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
940                  *
941                  * But don't store shadows in an address space that is
942                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
943                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
944                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
945                  * back.
946                  *
947                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
948                  * only page cache pages found in these are zero pages
949                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
950                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
951                  * same address_space.
952                  */
953                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
954                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
955                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
956                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
957                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
958
959                 if (freepage != NULL)
960                         freepage(page);
961         }
962
963         return 1;
964
965 cannot_free:
966         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
967         return 0;
968 }
969
970 /*
971  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
972  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
973  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
974  * this page.
975  */
976 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
977 {
978         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
979                 /*
980                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
981                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
982                  * atomic operation.
983                  */
984                 page_ref_unfreeze(page, 1);
985                 return 1;
986         }
987         return 0;
988 }
989
990 /**
991  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
992  * @page: page to be put back to appropriate lru list
993  *
994  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
995  * Page may still be unevictable for other reasons.
996  *
997  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
998  */
999 void putback_lru_page(struct page *page)
1000 {
1001         lru_cache_add(page);
1002         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1003 }
1004
1005 enum page_references {
1006         PAGEREF_RECLAIM,
1007         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1008         PAGEREF_KEEP,
1009         PAGEREF_ACTIVATE,
1010 };
1011
1012 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1013                                                   struct scan_control *sc)
1014 {
1015         int referenced_ptes, referenced_page;
1016         unsigned long vm_flags;
1017
1018         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1019                                           &vm_flags);
1020         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1021
1022         /*
1023          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1024          * move the page to the unevictable list.
1025          */
1026         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1027                 return PAGEREF_RECLAIM;
1028
1029         if (referenced_ptes) {
1030                 if (PageSwapBacked(page))
1031                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1032                 /*
1033                  * All mapped pages start out with page table
1034                  * references from the instantiating fault, so we need
1035                  * to look twice if a mapped file page is used more
1036                  * than once.
1037                  *
1038                  * Mark it and spare it for another trip around the
1039                  * inactive list.  Another page table reference will
1040                  * lead to its activation.
1041                  *
1042                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1043                  * so that recently deactivated but used pages are
1044                  * quickly recovered.
1045                  */
1046                 SetPageReferenced(page);
1047
1048                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1049                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1050
1051                 /*
1052                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1053                  */
1054                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1055                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1056
1057                 return PAGEREF_KEEP;
1058         }
1059
1060         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1061         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1062                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1063
1064         return PAGEREF_RECLAIM;
1065 }
1066
1067 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1068 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1069                                        bool *dirty, bool *writeback)
1070 {
1071         struct address_space *mapping;
1072
1073         /*
1074          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1075          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1076          */
1077         if (!page_is_file_cache(page) ||
1078             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1079                 *dirty = false;
1080                 *writeback = false;
1081                 return;
1082         }
1083
1084         /* By default assume that the page flags are accurate */
1085         *dirty = PageDirty(page);
1086         *writeback = PageWriteback(page);
1087
1088         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1089         if (!page_has_private(page))
1090                 return;
1091
1092         mapping = page_mapping(page);
1093         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1094                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1095 }
1096
1097 /*
1098  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1099  */
1100 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1101                                       struct pglist_data *pgdat,
1102                                       struct scan_control *sc,
1103                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1104                                       struct reclaim_stat *stat,
1105                                       bool force_reclaim)
1106 {
1107         LIST_HEAD(ret_pages);
1108         LIST_HEAD(free_pages);
1109         int pgactivate = 0;
1110         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
1111         unsigned nr_dirty = 0;
1112         unsigned nr_congested = 0;
1113         unsigned nr_reclaimed = 0;
1114         unsigned nr_writeback = 0;
1115         unsigned nr_immediate = 0;
1116         unsigned nr_ref_keep = 0;
1117         unsigned nr_unmap_fail = 0;
1118
1119         cond_resched();
1120
1121         while (!list_empty(page_list)) {
1122                 struct address_space *mapping;
1123                 struct page *page;
1124                 int may_enter_fs;
1125                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1126                 bool dirty, writeback;
1127
1128                 cond_resched();
1129
1130                 page = lru_to_page(page_list);
1131                 list_del(&page->lru);
1132
1133                 if (!trylock_page(page))
1134                         goto keep;
1135
1136                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1137
1138                 sc->nr_scanned++;
1139
1140                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1141                         goto activate_locked;
1142
1143                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1144                         goto keep_locked;
1145
1146                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
1147                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
1148                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
1149                         sc->nr_scanned++;
1150
1151                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1152                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1153
1154                 /*
1155                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1156                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1157                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1158                  * is all dirty unqueued pages.
1159                  */
1160                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1161                 if (dirty || writeback)
1162                         nr_dirty++;
1163
1164                 if (dirty && !writeback)
1165                         nr_unqueued_dirty++;
1166
1167                 /*
1168                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1169                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1170                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1171                  * end of the LRU a second time.
1172                  */
1173                 mapping = page_mapping(page);
1174                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1175                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1176                     (writeback && PageReclaim(page)))
1177                         nr_congested++;
1178
1179                 /*
1180                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1181                  * are three cases to consider.
1182                  *
1183                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1184                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1185                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1186                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1187                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1188                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1189                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1190                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1191                  *    caller can stall after page list has been processed.
1192                  *
1193                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1194                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1195                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1196                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1197                  *    reclaim and continue scanning.
1198                  *
1199                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1200                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1201                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1202                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1203                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1204                  *    would probably show more reasons.
1205                  *
1206                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1207                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1208                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1209                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1210                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1211                  *
1212                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1213                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1214                  * inactive list and refilling from the active list. The
1215                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1216                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1217                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1218                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1219                  * takes to write them to disk.
1220                  */
1221                 if (PageWriteback(page)) {
1222                         /* Case 1 above */
1223                         if (current_is_kswapd() &&
1224                             PageReclaim(page) &&
1225                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1226                                 nr_immediate++;
1227                                 goto activate_locked;
1228
1229                         /* Case 2 above */
1230                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1231                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1232                                 /*
1233                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1234                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1235                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1236                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1237                                  * enough to care.  What we do want is for this
1238                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1239                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1240                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1241                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1242                                  */
1243                                 SetPageReclaim(page);
1244                                 nr_writeback++;
1245                                 goto activate_locked;
1246
1247                         /* Case 3 above */
1248                         } else {
1249                                 unlock_page(page);
1250                                 wait_on_page_writeback(page);
1251                                 /* then go back and try same page again */
1252                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1253                                 continue;
1254                         }
1255                 }
1256
1257                 if (!force_reclaim)
1258                         references = page_check_references(page, sc);
1259
1260                 switch (references) {
1261                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1262                         goto activate_locked;
1263                 case PAGEREF_KEEP:
1264                         nr_ref_keep++;
1265                         goto keep_locked;
1266                 case PAGEREF_RECLAIM:
1267                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1268                         ; /* try to reclaim the page below */
1269                 }
1270
1271                 /*
1272                  * Anonymous process memory has backing store?
1273                  * Try to allocate it some swap space here.
1274                  * Lazyfree page could be freed directly
1275                  */
1276                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1277                         if (!PageSwapCache(page)) {
1278                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1279                                         goto keep_locked;
1280                                 if (PageTransHuge(page)) {
1281                                         /* cannot split THP, skip it */
1282                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1283                                                 goto activate_locked;
1284                                         /*
1285                                          * Split pages without a PMD map right
1286                                          * away. Chances are some or all of the
1287                                          * tail pages can be freed without IO.
1288                                          */
1289                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1290                                             split_huge_page_to_list(page,
1291                                                                     page_list))
1292                                                 goto activate_locked;
1293                                 }
1294                                 if (!add_to_swap(page)) {
1295                                         if (!PageTransHuge(page))
1296                                                 goto activate_locked;
1297                                         /* Fallback to swap normal pages */
1298                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1299                                                                     page_list))
1300                                                 goto activate_locked;
1301 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1302                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1303 #endif
1304                                         if (!add_to_swap(page))
1305                                                 goto activate_locked;
1306                                 }
1307
1308                                 may_enter_fs = 1;
1309
1310                                 /* Adding to swap updated mapping */
1311                                 mapping = page_mapping(page);
1312                         }
1313                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1314                         /* Split file THP */
1315                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1316                                 goto keep_locked;
1317                 }
1318
1319                 /*
1320                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1321                  * processes. Try to unmap it here.
1322                  */
1323                 if (page_mapped(page)) {
1324                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1325
1326                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1327                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1328                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1329                                 nr_unmap_fail++;
1330                                 goto activate_locked;
1331                         }
1332                 }
1333
1334                 if (PageDirty(page)) {
1335                         /*
1336                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1337                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1338                          * injecting inefficient single-page IO into
1339                          * flusher writeback as much as possible: only
1340                          * write pages when we've encountered many
1341                          * dirty pages, and when we've already scanned
1342                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1343                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1344                          */
1345                         if (page_is_file_cache(page) &&
1346                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1347                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1348                                 /*
1349                                  * Immediately reclaim when written back.
1350                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1351                                  * except we already have the page isolated
1352                                  * and know it's dirty
1353                                  */
1354                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1355                                 SetPageReclaim(page);
1356
1357                                 goto activate_locked;
1358                         }
1359
1360                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1361                                 goto keep_locked;
1362                         if (!may_enter_fs)
1363                                 goto keep_locked;
1364                         if (!sc->may_writepage)
1365                                 goto keep_locked;
1366
1367                         /*
1368                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1369                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1370                          * starts and then write it out here.
1371                          */
1372                         try_to_unmap_flush_dirty();
1373                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1374                         case PAGE_KEEP:
1375                                 goto keep_locked;
1376                         case PAGE_ACTIVATE:
1377                                 goto activate_locked;
1378                         case PAGE_SUCCESS:
1379                                 if (PageWriteback(page))
1380                                         goto keep;
1381                                 if (PageDirty(page))
1382                                         goto keep;
1383
1384                                 /*
1385                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1386                                  * ahead and try to reclaim the page.
1387                                  */
1388                                 if (!trylock_page(page))
1389                                         goto keep;
1390                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1391                                         goto keep_locked;
1392                                 mapping = page_mapping(page);
1393                         case PAGE_CLEAN:
1394                                 ; /* try to free the page below */
1395                         }
1396                 }
1397
1398                 /*
1399                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1400                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1401                  * the page as well.
1402                  *
1403                  * We do this even if the page is PageDirty().
1404                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1405                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1406                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1407                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1408                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1409                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1410                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1411                  *
1412                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1413                  * the pages which were not successfully invalidated in
1414                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1415                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1416                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1417                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1418                  */
1419                 if (page_has_private(page)) {
1420                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1421                                 goto activate_locked;
1422                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1423                                 unlock_page(page);
1424                                 if (put_page_testzero(page))
1425                                         goto free_it;
1426                                 else {
1427                                         /*
1428                                          * rare race with speculative reference.
1429                                          * the speculative reference will free
1430                                          * this page shortly, so we may
1431                                          * increment nr_reclaimed here (and
1432                                          * leave it off the LRU).
1433                                          */
1434                                         nr_reclaimed++;
1435                                         continue;
1436                                 }
1437                         }
1438                 }
1439
1440                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1441                         /* follow __remove_mapping for reference */
1442                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1443                                 goto keep_locked;
1444                         if (PageDirty(page)) {
1445                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1446                                 goto keep_locked;
1447                         }
1448
1449                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1450                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1451                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1452                         goto keep_locked;
1453
1454                 unlock_page(page);
1455 free_it:
1456                 nr_reclaimed++;
1457
1458                 /*
1459                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1460                  * appear not as the counts should be low
1461                  */
1462                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1463                         mem_cgroup_uncharge(page);
1464                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1465                 } else
1466                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1467                 continue;
1468
1469 activate_locked:
1470                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1471                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1472                                                 PageMlocked(page)))
1473                         try_to_free_swap(page);
1474                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1475                 if (!PageMlocked(page)) {
1476                         SetPageActive(page);
1477                         pgactivate++;
1478                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1479                 }
1480 keep_locked:
1481                 unlock_page(page);
1482 keep:
1483                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1484                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1485         }
1486
1487         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1488         try_to_unmap_flush();
1489         free_unref_page_list(&free_pages);
1490
1491         list_splice(&ret_pages, page_list);
1492         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1493
1494         if (stat) {
1495                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1496                 stat->nr_congested = nr_congested;
1497                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1498                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1499                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1500                 stat->nr_activate = pgactivate;
1501                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1502                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1503         }
1504         return nr_reclaimed;
1505 }
1506
1507 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1508                                             struct list_head *page_list)
1509 {
1510         struct scan_control sc = {
1511                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1512                 .priority = DEF_PRIORITY,
1513                 .may_unmap = 1,
1514         };
1515         unsigned long ret;
1516         struct page *page, *next;
1517         LIST_HEAD(clean_pages);
1518
1519         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1520                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1521                     !__PageMovable(page)) {
1522                         ClearPageActive(page);
1523                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1524                 }
1525         }
1526
1527         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1528                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1529         list_splice(&clean_pages, page_list);
1530         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1531         return ret;
1532 }
1533
1534 /*
1535  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1536  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1537  * freed elsewhere are also ignored.
1538  *
1539  * page:        page to consider
1540  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1541  *
1542  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1543  */
1544 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1545 {
1546         int ret = -EINVAL;
1547
1548         /* Only take pages on the LRU. */
1549         if (!PageLRU(page))
1550                 return ret;
1551
1552         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1553         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1554                 return ret;
1555
1556         ret = -EBUSY;
1557
1558         /*
1559          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1560          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1561          * blocking - clean pages for the most part.
1562          *
1563          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1564          * that it is possible to migrate without blocking
1565          */
1566         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1567                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1568                 if (PageWriteback(page))
1569                         return ret;
1570
1571                 if (PageDirty(page)) {
1572                         struct address_space *mapping;
1573                         bool migrate_dirty;
1574
1575                         /*
1576                          * Only pages without mappings or that have a
1577                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1578                          * without blocking. However, we can be racing with
1579                          * truncation so it's necessary to lock the page
1580                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1581                          * the page lock until after the page is removed
1582                          * from the page cache.
1583                          */
1584                         if (!trylock_page(page))
1585                                 return ret;
1586
1587                         mapping = page_mapping(page);
1588                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1589                         unlock_page(page);
1590                         if (!migrate_dirty)
1591                                 return ret;
1592                 }
1593         }
1594
1595         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1596                 return ret;
1597
1598         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1599                 /*
1600                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1601                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1602                  * page release code relies on it.
1603                  */
1604                 ClearPageLRU(page);
1605                 ret = 0;
1606         }
1607
1608         return ret;
1609 }
1610
1611
1612 /*
1613  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1614  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1615  */
1616 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1617                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1618 {
1619         int zid;
1620
1621         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1622                 if (!nr_zone_taken[zid])
1623                         continue;
1624
1625                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1626 #ifdef CONFIG_MEMCG
1627                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1628 #endif
1629         }
1630
1631 }
1632
1633 /*
1634  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1635  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1636  * and working on them outside the LRU lock.
1637  *
1638  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1639  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1640  *
1641  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1642  *
1643  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1644  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1645  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1646  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1647  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1648  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1649  * @lru:        LRU list id for isolating
1650  *
1651  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1652  */
1653 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1654                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1655                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1656                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1657 {
1658         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1659         unsigned long nr_taken = 0;
1660         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1661         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1662         unsigned long skipped = 0;
1663         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1664         LIST_HEAD(pages_skipped);
1665
1666         scan = 0;
1667         for (total_scan = 0;
1668              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1669              total_scan++) {
1670                 struct page *page;
1671
1672                 page = lru_to_page(src);
1673                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1674
1675                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1676
1677                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1678                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1679                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1680                         continue;
1681                 }
1682
1683                 /*
1684                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1685                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1686                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1687                  * pages, triggering a premature OOM.
1688                  */
1689                 scan++;
1690                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1691                 case 0:
1692                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1693                         nr_taken += nr_pages;
1694                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1695                         list_move(&page->lru, dst);
1696                         break;
1697
1698                 case -EBUSY:
1699                         /* else it is being freed elsewhere */
1700                         list_move(&page->lru, src);
1701                         continue;
1702
1703                 default:
1704                         BUG();
1705                 }
1706         }
1707
1708         /*
1709          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1710          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1711          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1712          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1713          * system at risk of premature OOM.
1714          */
1715         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1716                 int zid;
1717
1718                 list_splice(&pages_skipped, src);
1719                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1720                         if (!nr_skipped[zid])
1721                                 continue;
1722
1723                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1724                         skipped += nr_skipped[zid];
1725                 }
1726         }
1727         *nr_scanned = total_scan;
1728         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1729                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1730         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1731         return nr_taken;
1732 }
1733
1734 /**
1735  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1736  * @page: page to isolate from its LRU list
1737  *
1738  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1739  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1740  *
1741  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1742  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1743  *
1744  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1745  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1746  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1747  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1748  *
1749  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1750  * found will be decremented.
1751  *
1752  * Restrictions:
1753  *
1754  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1755  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1756  *     without a stable reference).
1757  * (2) the lru_lock must not be held.
1758  * (3) interrupts must be enabled.
1759  */
1760 int isolate_lru_page(struct page *page)
1761 {
1762         int ret = -EBUSY;
1763
1764         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1765         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1766
1767         if (PageLRU(page)) {
1768                 struct zone *zone = page_zone(page);
1769                 struct lruvec *lruvec;
1770
1771                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1772                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1773                 if (PageLRU(page)) {
1774                         int lru = page_lru(page);
1775                         get_page(page);
1776                         ClearPageLRU(page);
1777                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1778                         ret = 0;
1779                 }
1780                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1781         }
1782         return ret;
1783 }
1784
1785 /*
1786  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1787  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1788  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1789  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1790  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1791  */
1792 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1793                 struct scan_control *sc)
1794 {
1795         unsigned long inactive, isolated;
1796
1797         if (current_is_kswapd())
1798                 return 0;
1799
1800         if (!sane_reclaim(sc))
1801                 return 0;
1802
1803         if (file) {
1804                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1805                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1806         } else {
1807                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1808                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1809         }
1810
1811         /*
1812          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1813          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1814          * deadlock.
1815          */
1816         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1817                 inactive >>= 3;
1818
1819         return isolated > inactive;
1820 }
1821
1822 static noinline_for_stack void
1823 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1824 {
1825         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1826         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1827         LIST_HEAD(pages_to_free);
1828
1829         /*
1830          * Put back any unfreeable pages.
1831          */
1832         while (!list_empty(page_list)) {
1833                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1834                 int lru;
1835
1836                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1837                 list_del(&page->lru);
1838                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1839                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1840                         putback_lru_page(page);
1841                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1842                         continue;
1843                 }
1844
1845                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1846
1847                 SetPageLRU(page);
1848                 lru = page_lru(page);
1849                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1850
1851                 if (is_active_lru(lru)) {
1852                         int file = is_file_lru(lru);
1853                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1854                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1855                 }
1856                 if (put_page_testzero(page)) {
1857                         __ClearPageLRU(page);
1858                         __ClearPageActive(page);
1859                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1860
1861                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1862                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1863                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1864                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1865                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1866                         } else
1867                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1868                 }
1869         }
1870
1871         /*
1872          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1873          */
1874         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1875 }
1876
1877 /*
1878  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1879  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1880  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1881  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1882  */
1883 static int current_may_throttle(void)
1884 {
1885         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1886                 current->backing_dev_info == NULL ||
1887                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1888 }
1889
1890 /*
1891  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1892  * of reclaimed pages
1893  */
1894 static noinline_for_stack unsigned long
1895 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1896                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1897 {
1898         LIST_HEAD(page_list);
1899         unsigned long nr_scanned;
1900         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1901         unsigned long nr_taken;
1902         struct reclaim_stat stat = {};
1903         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1904         int file = is_file_lru(lru);
1905         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1906         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1907         bool stalled = false;
1908
1909         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1910                 if (stalled)
1911                         return 0;
1912
1913                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1914                 msleep(100);
1915                 stalled = true;
1916
1917                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1918                 if (fatal_signal_pending(current))
1919                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1920         }
1921
1922         lru_add_drain();
1923
1924         if (!sc->may_unmap)
1925                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1926
1927         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1928
1929         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1930                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1931
1932         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1933         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1934
1935         if (current_is_kswapd()) {
1936                 if (global_reclaim(sc))
1937                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1938                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1939                                    nr_scanned);
1940         } else {
1941                 if (global_reclaim(sc))
1942                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1943                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1944                                    nr_scanned);
1945         }
1946         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1947
1948         if (nr_taken == 0)
1949                 return 0;
1950
1951         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1952                                 &stat, false);
1953
1954         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1955
1956         if (current_is_kswapd()) {
1957                 if (global_reclaim(sc))
1958                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1959                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1960                                    nr_reclaimed);
1961         } else {
1962                 if (global_reclaim(sc))
1963                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1964                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1965                                    nr_reclaimed);
1966         }
1967
1968         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1969
1970         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1971
1972         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1973
1974         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1975         free_unref_page_list(&page_list);
1976
1977         /*
1978          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1979          * implies that flushers are not doing their job. This can
1980          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1981          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1982          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1983          * dirty pages grows not through writes but through memory
1984          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1985          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1986          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1987          */
1988         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1989                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1990
1991         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
1992         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
1993         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
1994         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
1995         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
1996         sc->nr.taken += nr_taken;
1997         if (file)
1998                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
1999
2000         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2001                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2002         return nr_reclaimed;
2003 }
2004
2005 /*
2006  * This moves pages from the active list to the inactive list.
2007  *
2008  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2009  * processes, from rmap.
2010  *
2011  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2012  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
2013  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
2014  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2015  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2016  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2017  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2018  *
2019  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2020  * But we had to alter page->flags anyway.
2021  *
2022  * Returns the number of pages moved to the given lru.
2023  */
2024
2025 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2026                                      struct list_head *list,
2027                                      struct list_head *pages_to_free,
2028                                      enum lru_list lru)
2029 {
2030         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2031         struct page *page;
2032         int nr_pages;
2033         int nr_moved = 0;
2034
2035         while (!list_empty(list)) {
2036                 page = lru_to_page(list);
2037                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
2038
2039                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2040                 SetPageLRU(page);
2041
2042                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
2043                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
2044                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
2045
2046                 if (put_page_testzero(page)) {
2047                         __ClearPageLRU(page);
2048                         __ClearPageActive(page);
2049                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
2050
2051                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2052                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2053                                 mem_cgroup_uncharge(page);
2054                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
2055                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2056                         } else
2057                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
2058                 } else {
2059                         nr_moved += nr_pages;
2060                 }
2061         }
2062
2063         if (!is_active_lru(lru)) {
2064                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
2065                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
2066                                    nr_moved);
2067         }
2068
2069         return nr_moved;
2070 }
2071
2072 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2073                                struct lruvec *lruvec,
2074                                struct scan_control *sc,
2075                                enum lru_list lru)
2076 {
2077         unsigned long nr_taken;
2078         unsigned long nr_scanned;
2079         unsigned long vm_flags;
2080         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2081         LIST_HEAD(l_active);
2082         LIST_HEAD(l_inactive);
2083         struct page *page;
2084         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2085         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2086         unsigned nr_rotated = 0;
2087         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
2088         int file = is_file_lru(lru);
2089         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2090
2091         lru_add_drain();
2092
2093         if (!sc->may_unmap)
2094                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
2095
2096         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2097
2098         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2099                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
2100
2101         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2102         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2103
2104         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2105         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2106
2107         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2108
2109         while (!list_empty(&l_hold)) {
2110                 cond_resched();
2111                 page = lru_to_page(&l_hold);
2112                 list_del(&page->lru);
2113
2114                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2115                         putback_lru_page(page);
2116                         continue;
2117                 }
2118
2119                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2120                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2121                                 if (page_has_private(page))
2122                                         try_to_release_page(page, 0);
2123                                 unlock_page(page);
2124                         }
2125                 }
2126
2127                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2128                                     &vm_flags)) {
2129                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2130                         /*
2131                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2132                          * give them one more trip around the active list. So
2133                          * that executable code get better chances to stay in
2134                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2135                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2136                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2137                          * so we ignore them here.
2138                          */
2139                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2140                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2141                                 continue;
2142                         }
2143                 }
2144
2145                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2146                 SetPageWorkingset(page);
2147                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2148         }
2149
2150         /*
2151          * Move pages back to the lru list.
2152          */
2153         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2154         /*
2155          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2156          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2157          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2158          * get_scan_count.
2159          */
2160         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2161
2162         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
2163         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
2164         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2165         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2166
2167         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2168         free_unref_page_list(&l_hold);
2169         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2170                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2171 }
2172
2173 /*
2174  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2175  * to do too much work.
2176  *
2177  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2178  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2179  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2180  *
2181  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2182  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2183  *
2184  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2185  *
2186  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2187  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2188  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2189  *
2190  * total     target    max
2191  * memory    ratio     inactive
2192  * -------------------------------------
2193  *   10MB       1         5MB
2194  *  100MB       1        50MB
2195  *    1GB       3       250MB
2196  *   10GB      10       0.9GB
2197  *  100GB      31         3GB
2198  *    1TB     101        10GB
2199  *   10TB     320        32GB
2200  */
2201 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2202                                  struct mem_cgroup *memcg,
2203                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2204 {
2205         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2206         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2207         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2208         unsigned long inactive, active;
2209         unsigned long inactive_ratio;
2210         unsigned long refaults;
2211         unsigned long gb;
2212
2213         /*
2214          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2215          * is pointless.
2216          */
2217         if (!file && !total_swap_pages)
2218                 return false;
2219
2220         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2221         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2222
2223         if (memcg)
2224                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2225         else
2226                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2227
2228         /*
2229          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2230          * is being established. Disable active list protection to get
2231          * rid of the stale workingset quickly.
2232          */
2233         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2234                 inactive_ratio = 0;
2235         } else {
2236                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2237                 if (gb)
2238                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2239                 else
2240                         inactive_ratio = 1;
2241         }
2242
2243         if (actual_reclaim)
2244                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2245                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2246                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2247                         inactive_ratio, file);
2248
2249         return inactive * inactive_ratio < active;
2250 }
2251
2252 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2253                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2254                                  struct scan_control *sc)
2255 {
2256         if (is_active_lru(lru)) {
2257                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2258                                          memcg, sc, true))
2259                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2260                 return 0;
2261         }
2262
2263         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2264 }
2265
2266 enum scan_balance {
2267         SCAN_EQUAL,
2268         SCAN_FRACT,
2269         SCAN_ANON,
2270         SCAN_FILE,
2271 };
2272
2273 /*
2274  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2275  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2276  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2277  * onto the active list instead of evict.
2278  *
2279  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2280  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2281  */
2282 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2283                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2284                            unsigned long *lru_pages)
2285 {
2286         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2287         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2288         u64 fraction[2];
2289         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2290         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2291         unsigned long anon_prio, file_prio;
2292         enum scan_balance scan_balance;
2293         unsigned long anon, file;
2294         unsigned long ap, fp;
2295         enum lru_list lru;
2296
2297         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2298         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2299                 scan_balance = SCAN_FILE;
2300                 goto out;
2301         }
2302
2303         /*
2304          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2305          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2306          * disable swapping for individual groups completely when
2307          * using the memory controller's swap limit feature would be
2308          * too expensive.
2309          */
2310         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2311                 scan_balance = SCAN_FILE;
2312                 goto out;
2313         }
2314
2315         /*
2316          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2317          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2318          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2319          */
2320         if (!sc->priority && swappiness) {
2321                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2322                 goto out;
2323         }
2324
2325         /*
2326          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2327          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2328          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2329          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2330          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2331          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2332          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2333          */
2334         if (global_reclaim(sc)) {
2335                 unsigned long pgdatfile;
2336                 unsigned long pgdatfree;
2337                 int z;
2338                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2339
2340                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2341                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2342                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2343
2344                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2345                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2346                         if (!managed_zone(zone))
2347                                 continue;
2348
2349                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2350                 }
2351
2352                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2353                         /*
2354                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2355                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2356                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2357                          */
2358                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2359                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2360                                         >> sc->priority) {
2361                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2362                                 goto out;
2363                         }
2364                 }
2365         }
2366
2367         /*
2368          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2369          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2370          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2371          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2372          * Without the second condition we could end up never scanning an
2373          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2374          * system is under heavy pressure.
2375          */
2376         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2377             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2378                 scan_balance = SCAN_FILE;
2379                 goto out;
2380         }
2381
2382         scan_balance = SCAN_FRACT;
2383
2384         /*
2385          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2386          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2387          */
2388         anon_prio = swappiness;
2389         file_prio = 200 - anon_prio;
2390
2391         /*
2392          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2393          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2394          * ratios to determine how valuable each cache is.
2395          *
2396          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2397          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2398          * up weighing recent references more than old ones.
2399          *
2400          * anon in [0], file in [1]
2401          */
2402
2403         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2404                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2405         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2406                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2407
2408         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2409         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2410                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2411                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2412         }
2413
2414         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2415                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2416                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2417         }
2418
2419         /*
2420          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2421          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2422          * each list that were recently referenced and in active use.
2423          */
2424         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2425         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2426
2427         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2428         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2429         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2430
2431         fraction[0] = ap;
2432         fraction[1] = fp;
2433         denominator = ap + fp + 1;
2434 out:
2435         *lru_pages = 0;
2436         for_each_evictable_lru(lru) {
2437                 int file = is_file_lru(lru);
2438                 unsigned long size;
2439                 unsigned long scan;
2440
2441                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2442                 scan = size >> sc->priority;
2443                 /*
2444                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2445                  * scrape out the remaining cache.
2446                  */
2447                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2448                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2449
2450                 switch (scan_balance) {
2451                 case SCAN_EQUAL:
2452                         /* Scan lists relative to size */
2453                         break;
2454                 case SCAN_FRACT:
2455                         /*
2456                          * Scan types proportional to swappiness and
2457                          * their relative recent reclaim efficiency.
2458                          * Make sure we don't miss the last page
2459                          * because of a round-off error.
2460                          */
2461                         scan = DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2462                                                   denominator);
2463                         break;
2464                 case SCAN_FILE:
2465                 case SCAN_ANON:
2466                         /* Scan one type exclusively */
2467                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2468                                 size = 0;
2469                                 scan = 0;
2470                         }
2471                         break;
2472                 default:
2473                         /* Look ma, no brain */
2474                         BUG();
2475                 }
2476
2477                 *lru_pages += size;
2478                 nr[lru] = scan;
2479         }
2480 }
2481
2482 /*
2483  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2484  */
2485 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2486                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2487 {
2488         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2489         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2490         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2491         unsigned long nr_to_scan;
2492         enum lru_list lru;
2493         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2494         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2495         struct blk_plug plug;
2496         bool scan_adjusted;
2497
2498         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2499
2500         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2501         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2502
2503         /*
2504          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2505          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2506          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2507          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2508          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2509          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2510          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2511          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2512          * dropped to zero at the first pass.
2513          */
2514         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2515                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2516
2517         blk_start_plug(&plug);
2518         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2519                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2520                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2521                 unsigned long nr_scanned;
2522
2523                 for_each_evictable_lru(lru) {
2524                         if (nr[lru]) {
2525                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2526                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2527
2528                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2529                                                             lruvec, memcg, sc);
2530                         }
2531                 }
2532
2533                 cond_resched();
2534
2535                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2536                         continue;
2537
2538                 /*
2539                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2540                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2541                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2542                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2543                  * proportional to the original scan target.
2544                  */
2545                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2546                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2547
2548                 /*
2549                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2550                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2551                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2552                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2553                  */
2554                 if (!nr_file || !nr_anon)
2555                         break;
2556
2557                 if (nr_file > nr_anon) {
2558                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2559                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2560                         lru = LRU_BASE;
2561                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2562                 } else {
2563                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2564                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2565                         lru = LRU_FILE;
2566                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2567                 }
2568
2569                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2570                 nr[lru] = 0;
2571                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2572
2573                 /*
2574                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2575                  * scan target and the percentage scanning already complete
2576                  */
2577                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2578                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2579                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2580                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2581
2582                 lru += LRU_ACTIVE;
2583                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2584                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2585                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2586
2587                 scan_adjusted = true;
2588         }
2589         blk_finish_plug(&plug);
2590         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2591
2592         /*
2593          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2594          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2595          */
2596         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2597                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2598                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2599 }
2600
2601 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2602 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2603 {
2604         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2605                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2606                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2607                 return true;
2608
2609         return false;
2610 }
2611
2612 /*
2613  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2614  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2615  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2616  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2617  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2618  */
2619 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2620                                         unsigned long nr_reclaimed,
2621                                         unsigned long nr_scanned,
2622                                         struct scan_control *sc)
2623 {
2624         unsigned long pages_for_compaction;
2625         unsigned long inactive_lru_pages;
2626         int z;
2627
2628         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2629         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2630                 return false;
2631
2632         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2633         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2634                 /*
2635                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2636                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2637                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2638                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2639                  */
2640                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2641                         return false;
2642         } else {
2643                 /*
2644                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2645                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2646                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2647                  * pages that were scanned. This will return to the
2648                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2649                  * the resulting allocation attempt fails
2650                  */
2651                 if (!nr_reclaimed)
2652                         return false;
2653         }
2654
2655         /*
2656          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2657          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2658          */
2659         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2660         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2661         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2662                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2663         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2664                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2665                 return true;
2666
2667         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2668         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2669                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2670                 if (!managed_zone(zone))
2671                         continue;
2672
2673                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2674                 case COMPACT_SUCCESS:
2675                 case COMPACT_CONTINUE:
2676                         return false;
2677                 default:
2678                         /* check next zone */
2679                         ;
2680                 }
2681         }
2682         return true;
2683 }
2684
2685 static bool pgdat_memcg_congested(pg_data_t *pgdat, struct mem_cgroup *memcg)
2686 {
2687         return test_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags) ||
2688                 (memcg && memcg_congested(pgdat, memcg));
2689 }
2690
2691 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2692 {
2693         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2694         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2695         bool reclaimable = false;
2696
2697         do {
2698                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2699                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2700                         .pgdat = pgdat,
2701                         .priority = sc->priority,
2702                 };
2703                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2704                 struct mem_cgroup *memcg;
2705
2706                 memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2707
2708                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2709                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2710
2711                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2712                 do {
2713                         unsigned long lru_pages;
2714                         unsigned long reclaimed;
2715                         unsigned long scanned;
2716
2717                         switch (mem_cgroup_protected(root, memcg)) {
2718                         case MEMCG_PROT_MIN:
2719                                 /*
2720                                  * Hard protection.
2721                                  * If there is no reclaimable memory, OOM.
2722                                  */
2723                                 continue;
2724                         case MEMCG_PROT_LOW:
2725                                 /*
2726                                  * Soft protection.
2727                                  * Respect the protection only as long as
2728                                  * there is an unprotected supply
2729                                  * of reclaimable memory from other cgroups.
2730                                  */
2731                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2732                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2733                                         continue;
2734                                 }
2735                                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2736                                 break;
2737                         case MEMCG_PROT_NONE:
2738                                 break;
2739                         }
2740
2741                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2742                         scanned = sc->nr_scanned;
2743                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2744                         node_lru_pages += lru_pages;
2745
2746                         if (sc->may_shrinkslab) {
2747                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2748                                     memcg, sc->priority);
2749                         }
2750
2751                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2752                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2753                                    sc->nr_scanned - scanned,
2754                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2755
2756                         /*
2757                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2758                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2759                          * node.
2760                          *
2761                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2762                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2763                          * retry with decreasing priority if one round over the
2764                          * whole hierarchy is not sufficient.
2765                          */
2766                         if (!global_reclaim(sc) &&
2767                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2768                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2769                                 break;
2770                         }
2771                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2772
2773                 if (reclaim_state) {
2774                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2775                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2776                 }
2777
2778                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2779                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2780                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2781                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2782
2783                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2784                         reclaimable = true;
2785
2786                 if (current_is_kswapd()) {
2787                         /*
2788                          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2789                          * it implies that the long-lived page allocation rate
2790                          * is exceeding the page laundering rate. Either the
2791                          * global limits are not being effective at throttling
2792                          * processes due to the page distribution throughout
2793                          * zones or there is heavy usage of a slow backing
2794                          * device. The only option is to throttle from reclaim
2795                          * context which is not ideal as there is no guarantee
2796                          * the dirtying process is throttled in the same way
2797                          * balance_dirty_pages() manages.
2798                          *
2799                          * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2800                          * count the number of pages under pages flagged for
2801                          * immediate reclaim and stall if any are encountered
2802                          * in the nr_immediate check below.
2803                          */
2804                         if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2805                                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2806
2807                         /*
2808                          * Tag a node as congested if all the dirty pages
2809                          * scanned were backed by a congested BDI and
2810                          * wait_iff_congested will stall.
2811                          */
2812                         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2813                                 set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
2814
2815                         /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2816                         if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2817                                 set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2818
2819                         /*
2820                          * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2821                          * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2822                          * implies that pages are cycling through the LRU
2823                          * faster than they are written so also forcibly stall.
2824                          */
2825                         if (sc->nr.immediate)
2826                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2827                 }
2828
2829                 /*
2830                  * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2831                  * stalling in wait_iff_congested().
2832                  */
2833                 if (!global_reclaim(sc) && sane_reclaim(sc) &&
2834                     sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2835                         set_memcg_congestion(pgdat, root, true);
2836
2837                 /*
2838                  * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2839                  * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2840                  * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2841                  * the LRU too quickly.
2842                  */
2843                 if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
2844                    current_may_throttle() && pgdat_memcg_congested(pgdat, root))
2845                         wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2846
2847         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2848                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2849
2850         /*
2851          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2852          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2853          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2854          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2855          */
2856         if (reclaimable)
2857                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2858
2859         return reclaimable;
2860 }
2861
2862 /*
2863  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2864  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2865  * should reclaim first.
2866  */
2867 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2868 {
2869         unsigned long watermark;
2870         enum compact_result suitable;
2871
2872         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2873         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2874                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2875                 return true;
2876         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2877                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2878                 return false;
2879
2880         /*
2881          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2882          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2883          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2884          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2885          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2886          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2887          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2888          */
2889         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2890
2891         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2892 }
2893
2894 /*
2895  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2896  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2897  * request.
2898  *
2899  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2900  * scan then give up on it.
2901  */
2902 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2903 {
2904         struct zoneref *z;
2905         struct zone *zone;
2906         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2907         unsigned long nr_soft_scanned;
2908         gfp_t orig_mask;
2909         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2910
2911         /*
2912          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2913          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2914          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2915          */
2916         orig_mask = sc->gfp_mask;
2917         if (buffer_heads_over_limit) {
2918                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2919                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2920         }
2921
2922         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2923                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2924                 /*
2925                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2926                  * to global LRU.
2927                  */
2928                 if (global_reclaim(sc)) {
2929                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2930                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2931                                 continue;
2932
2933                         /*
2934                          * If we already have plenty of memory free for
2935                          * compaction in this zone, don't free any more.
2936                          * Even though compaction is invoked for any
2937                          * non-zero order, only frequent costly order
2938                          * reclamation is disruptive enough to become a
2939                          * noticeable problem, like transparent huge
2940                          * page allocations.
2941                          */
2942                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2943                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2944                             compaction_ready(zone, sc)) {
2945                                 sc->compaction_ready = true;
2946                                 continue;
2947                         }
2948
2949                         /*
2950                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2951                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2952                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2953                          * the user prefers lower zones being preserved.
2954                          */
2955                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2956                                 continue;
2957
2958                         /*
2959                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2960                          * and returns the number of reclaimed pages and
2961                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2962                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2963                          */
2964                         nr_soft_scanned = 0;
2965                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2966                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2967                                                 &nr_soft_scanned);
2968                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2969                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2970                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2971                 }
2972
2973                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2974                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2975                         continue;
2976                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2977                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2978         }
2979
2980         /*
2981          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2982          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2983          */
2984         sc->gfp_mask = orig_mask;
2985 }
2986
2987 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2988 {
2989         struct mem_cgroup *memcg;
2990
2991         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2992         do {
2993                 unsigned long refaults;
2994                 struct lruvec *lruvec;
2995
2996                 if (memcg)
2997                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2998                 else
2999                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
3000
3001                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3002                 lruvec->refaults = refaults;
3003         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
3004 }
3005
3006 /*
3007  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3008  *
3009  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3010  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3011  *
3012  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3013  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3014  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3015  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3016  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3017  * work, and the allocation attempt will fail.
3018  *
3019  * returns:     0, if no pages reclaimed
3020  *              else, the number of pages reclaimed
3021  */
3022 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3023                                           struct scan_control *sc)
3024 {
3025         int initial_priority = sc->priority;
3026         pg_data_t *last_pgdat;
3027         struct zoneref *z;
3028         struct zone *zone;
3029 retry:
3030         delayacct_freepages_start();
3031
3032         if (global_reclaim(sc))
3033                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3034
3035         do {
3036                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3037                                 sc->priority);
3038                 sc->nr_scanned = 0;
3039                 shrink_zones(zonelist, sc);
3040
3041                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3042                         break;
3043
3044                 if (sc->compaction_ready)
3045                         break;
3046
3047                 /*
3048                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3049                  * writepage even in laptop mode.
3050                  */
3051                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3052                         sc->may_writepage = 1;
3053         } while (--sc->priority >= 0);
3054
3055         last_pgdat = NULL;
3056         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3057                                         sc->nodemask) {
3058                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3059                         continue;
3060                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3061                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3062                 set_memcg_congestion(last_pgdat, sc->target_mem_cgroup, false);
3063         }
3064
3065         delayacct_freepages_end();
3066
3067         if (sc->nr_reclaimed)
3068                 return sc->nr_reclaimed;
3069
3070         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3071         if (sc->compaction_ready)
3072                 return 1;
3073
3074         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3075         if (sc->memcg_low_skipped) {
3076                 sc->priority = initial_priority;
3077                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3078                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3079                 goto retry;
3080         }
3081
3082         return 0;
3083 }
3084
3085 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3086 {
3087         struct zone *zone;
3088         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3089         unsigned long free_pages = 0;
3090         int i;
3091         bool wmark_ok;
3092
3093         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3094                 return true;
3095
3096         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3097                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3098                 if (!managed_zone(zone))
3099                         continue;
3100
3101                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3102                         continue;
3103
3104                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3105                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3106         }
3107
3108         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3109         if (!pfmemalloc_reserve)
3110                 return true;
3111
3112         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3113
3114         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3115         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3116                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3117                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3118                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3119         }
3120
3121         return wmark_ok;
3122 }
3123
3124 /*
3125  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3126  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3127  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3128  * when the low watermark is reached.
3129  *
3130  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3131  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3132  */
3133 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3134                                         nodemask_t *nodemask)
3135 {
3136         struct zoneref *z;
3137         struct zone *zone;
3138         pg_data_t *pgdat = NULL;
3139
3140         /*
3141          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3142          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3143          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3144          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3145          * processes to block on log_wait_commit().
3146          */
3147         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3148                 goto out;
3149
3150         /*
3151          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3152          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3153          */
3154         if (fatal_signal_pending(current))
3155                 goto out;
3156
3157         /*
3158          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3159          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3160          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3161          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3162          *
3163          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3164          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3165          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3166          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3167          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3168          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3169          * should make reasonable progress.
3170          */
3171         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3172                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3173                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3174                         continue;
3175
3176                 /* Throttle based on the first usable node */
3177                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3178                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3179                         goto out;
3180                 break;
3181         }
3182
3183         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3184         if (!pgdat)
3185                 goto out;
3186
3187         /* Account for the throttling */
3188         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3189
3190         /*
3191          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3192          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3193          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3194          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3195          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3196          * second before continuing.
3197          */
3198         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3199                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3200                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3201
3202                 goto check_pending;
3203         }
3204
3205         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3206         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3207                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3208
3209 check_pending:
3210         if (fatal_signal_pending(current))
3211                 return true;
3212
3213 out:
3214         return false;
3215 }
3216
3217 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3218                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3219 {
3220         unsigned long nr_reclaimed;
3221         struct scan_control sc = {
3222                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3223                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3224                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3225                 .order = order,
3226                 .nodemask = nodemask,
3227                 .priority = DEF_PRIORITY,
3228                 .may_writepage = !laptop_mode,
3229                 .may_unmap = 1,
3230                 .may_swap = 1,
3231                 .may_shrinkslab = 1,
3232         };
3233
3234         /*
3235          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3236          * Confirm they are large enough for max values.
3237          */
3238         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3239         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3240         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3241
3242         /*
3243          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3244          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3245          * point.
3246          */
3247         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3248                 return 1;
3249
3250         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3251                                 sc.may_writepage,
3252                                 sc.gfp_mask,
3253                                 sc.reclaim_idx);
3254
3255         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3256
3257         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3258
3259         return nr_reclaimed;
3260 }
3261
3262 #ifdef CONFIG_MEMCG
3263
3264 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3265                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3266                                                 pg_data_t *pgdat,
3267                                                 unsigned long *nr_scanned)
3268 {
3269         struct scan_control sc = {
3270                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3271                 .target_mem_cgroup = memcg,
3272                 .may_writepage = !laptop_mode,
3273                 .may_unmap = 1,
3274                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3275                 .may_swap = !noswap,
3276                 .may_shrinkslab = 1,
3277         };
3278         unsigned long lru_pages;
3279
3280         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3281                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3282
3283         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3284                                                       sc.may_writepage,
3285                                                       sc.gfp_mask,
3286                                                       sc.reclaim_idx);
3287
3288         /*
3289          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3290          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3291          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3292          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3293          * the priority and make it zero.
3294          */
3295         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3296
3297         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3298
3299         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3300         return sc.nr_reclaimed;
3301 }
3302
3303 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3304                                            unsigned long nr_pages,
3305                                            gfp_t gfp_mask,
3306                                            bool may_swap)
3307 {
3308         struct zonelist *zonelist;
3309         unsigned long nr_reclaimed;
3310         unsigned long pflags;
3311         int nid;
3312         unsigned int noreclaim_flag;
3313         struct scan_control sc = {
3314                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3315                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3316                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3317                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3318                 .target_mem_cgroup = memcg,
3319                 .priority = DEF_PRIORITY,
3320                 .may_writepage = !laptop_mode,
3321                 .may_unmap = 1,
3322                 .may_swap = may_swap,
3323                 .may_shrinkslab = 1,
3324         };
3325
3326         /*
3327          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3328          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3329          * scan does not need to be the current node.
3330          */
3331         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3332
3333         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3334
3335         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3336                                             sc.may_writepage,
3337                                             sc.gfp_mask,
3338                                             sc.reclaim_idx);
3339
3340         psi_memstall_enter(&pflags);
3341         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3342
3343         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3344
3345         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3346         psi_memstall_leave(&pflags);
3347
3348         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3349
3350         return nr_reclaimed;
3351 }
3352 #endif
3353
3354 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3355                                 struct scan_control *sc)
3356 {
3357         struct mem_cgroup *memcg;
3358
3359         if (!total_swap_pages)
3360                 return;
3361
3362         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3363         do {
3364                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3365
3366                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3367                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3368                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3369
3370                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3371         } while (memcg);
3372 }
3373
3374 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int classzone_idx)
3375 {
3376         int i;
3377         struct zone *zone;
3378
3379         /*
3380          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3381          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3382          * should not be checked at the time time as reclaim would
3383          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3384          * zone is balanced.
3385          */
3386         for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3387                 zone = pgdat->node_zones + i;
3388                 if (!managed_zone(zone))
3389                         continue;
3390
3391                 if (zone->watermark_boost)
3392                         return true;
3393         }
3394
3395         return false;
3396 }
3397
3398 /*
3399  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3400  * and classzone_idx
3401  */
3402 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3403 {
3404         int i;
3405         unsigned long mark = -1;
3406         struct zone *zone;
3407
3408         /*
3409          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3410          * meet watermarks.
3411          */
3412         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3413                 zone = pgdat->node_zones + i;
3414
3415                 if (!managed_zone(zone))
3416                         continue;
3417
3418                 mark = high_wmark_pages(zone);
3419                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3420                         return true;
3421         }
3422
3423         /*
3424          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3425          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3426          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3427          */
3428         if (mark == -1)
3429                 return true;
3430
3431         return false;
3432 }
3433
3434 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3435 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3436 {
3437         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3438         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3439         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3440 }
3441
3442 /*
3443  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3444  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3445  *
3446  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3447  */
3448 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3449 {
3450         /*
3451          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3452          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3453          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3454          * throttled. There is also a potential race if processes get
3455          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3456          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3457          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3458          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3459          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3460          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3461          * that here we are under prepare_to_wait().
3462          */
3463         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3464                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3465
3466         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3467         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3468                 return true;
3469
3470         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3471                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3472                 return true;
3473         }
3474
3475         return false;
3476 }
3477
3478 /*
3479  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3480  * zone that is currently unbalanced.
3481  *
3482  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3483  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3484  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3485  */
3486 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3487                                struct scan_control *sc)
3488 {
3489         struct zone *zone;
3490         int z;
3491
3492         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3493         sc->nr_to_reclaim = 0;
3494         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3495                 zone = pgdat->node_zones + z;
3496                 if (!managed_zone(zone))
3497                         continue;
3498
3499                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3500         }
3501
3502         /*
3503          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3504          * now pressure is applied based on node LRU order.
3505          */
3506         shrink_node(pgdat, sc);
3507
3508         /*
3509          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3510          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3511          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3512          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3513          * can direct reclaim/compact.
3514          */
3515         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3516                 sc->order = 0;
3517
3518         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3519 }
3520
3521 /*
3522  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3523  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3524  * balanced.
3525  *
3526  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3527  *
3528  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3529  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3530  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3531  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3532  * balanced.
3533  */
3534 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3535 {
3536         int i;
3537         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3538         unsigned long nr_soft_scanned;
3539         unsigned long pflags;
3540         unsigned long nr_boost_reclaim;
3541         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3542         bool boosted;
3543         struct zone *zone;
3544         struct scan_control sc = {
3545                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3546                 .order = order,
3547                 .may_unmap = 1,
3548         };
3549
3550         psi_memstall_enter(&pflags);
3551         __fs_reclaim_acquire();
3552
3553         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3554
3555         /*
3556          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3557          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3558          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3559          */
3560         nr_boost_reclaim = 0;
3561         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3562                 zone = pgdat->node_zones + i;
3563                 if (!managed_zone(zone))
3564                         continue;
3565
3566                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3567                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3568         }
3569         boosted = nr_boost_reclaim;
3570
3571 restart:
3572         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3573         do {
3574                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3575                 bool raise_priority = true;
3576                 bool balanced;
3577                 bool ret;
3578
3579                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3580
3581                 /*
3582                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3583                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3584                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3585                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3586                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3587                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3588                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3589                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3590                  */
3591                 if (buffer_heads_over_limit) {
3592                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3593                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3594                                 if (!managed_zone(zone))
3595                                         continue;
3596
3597                                 sc.reclaim_idx = i;
3598                                 break;
3599                         }
3600                 }
3601
3602                 /*
3603                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3604                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3605                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3606                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3607                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3608                  */
3609                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx);
3610                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3611                         nr_boost_reclaim = 0;
3612                         goto restart;
3613                 }
3614
3615                 /*
3616                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3617                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3618                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3619                  */
3620                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3621                         goto out;
3622
3623                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3624                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3625                         raise_priority = false;
3626
3627                 /*
3628                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3629                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3630                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3631                  * reclaim will be aborted.
3632                  */
3633                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3634                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3635                 sc.may_shrinkslab = !nr_boost_reclaim;
3636
3637                 /*
3638                  * Do some background aging of the anon list, to give
3639                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3640                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3641                  * about consistent aging.
3642                  */
3643                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3644
3645                 /*
3646                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3647                  * even in laptop mode.
3648                  */
3649                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3650                         sc.may_writepage = 1;
3651
3652                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3653                 sc.nr_scanned = 0;
3654                 nr_soft_scanned = 0;
3655                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3656                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3657                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3658
3659                 /*
3660                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3661                  * enough pages are already being scanned that that high
3662                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3663                  */
3664                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3665                         raise_priority = false;
3666
3667                 /*
3668                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3669                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3670                  * able to safely make forward progress. Wake them
3671                  */
3672                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3673                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3674                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3675
3676                 /* Check if kswapd should be suspending */
3677                 __fs_reclaim_release();
3678                 ret = try_to_freeze();
3679                 __fs_reclaim_acquire();
3680                 if (ret || kthread_should_stop())
3681                         break;
3682
3683                 /*
3684                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3685                  * progress in reclaiming pages
3686                  */
3687                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3688                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3689
3690                 /*
3691                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3692                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3693                  * extreme circumstances.
3694                  */
3695                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3696                         break;
3697
3698                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3699                         sc.priority--;
3700         } while (sc.priority >= 1);
3701
3702         if (!sc.nr_reclaimed)
3703                 pgdat->kswapd_failures++;
3704
3705 out:
3706         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3707         if (boosted) {
3708                 unsigned long flags;
3709
3710                 for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3711                         if (!zone_boosts[i])
3712                                 continue;
3713
3714                         /* Increments are under the zone lock */
3715                         zone = pgdat->node_zones + i;
3716                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3717                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3718                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3719                 }
3720
3721                 /*
3722                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3723                  * pageblocks.
3724                  */
3725                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, classzone_idx);
3726         }
3727
3728         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3729         __fs_reclaim_release();
3730         psi_memstall_leave(&pflags);
3731         /*
3732          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3733          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3734          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3735          * remain at the higher level.
3736          */
3737         return sc.order;
3738 }
3739
3740 /*
3741  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3742  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3743  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3744  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3745  * was recently woke for.
3746  */
3747 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3748                                            enum zone_type classzone_idx)
3749 {
3750         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3751                 return classzone_idx;
3752
3753         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3754 }
3755
3756 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3757                                 unsigned int classzone_idx)
3758 {
3759         long remaining = 0;
3760         DEFINE_WAIT(wait);
3761
3762         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3763                 return;
3764
3765         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3766
3767         /*
3768          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3769          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3770          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3771          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3772          * succeed.
3773          */
3774         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3775                 /*
3776                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3777                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3778                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3779                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3780                  */
3781                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3782
3783                 /*
3784                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3785                  * allocation of the requested order possible.
3786                  */
3787                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3788
3789                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3790
3791                 /*
3792                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3793                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3794                  * the previous request that slept prematurely.
3795                  */
3796                 if (remaining) {
3797                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3798                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3799                 }
3800
3801                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3802                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3803         }
3804
3805         /*
3806          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3807          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3808          */
3809         if (!remaining &&
3810             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3811                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3812
3813                 /*
3814                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3815                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3816                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3817                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3818                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3819                  * them before going back to sleep.
3820                  */
3821                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3822
3823                 if (!kthread_should_stop())
3824                         schedule();
3825
3826                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3827         } else {
3828                 if (remaining)
3829                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3830                 else
3831                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3832         }
3833         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3834 }
3835
3836 /*
3837  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3838  * from the init process.
3839  *
3840  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3841  * free memory available even if there is no other activity
3842  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3843  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3844  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3845  *
3846  * If there are applications that are active memory-allocators
3847  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3848  */
3849 static int kswapd(void *p)
3850 {
3851         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3852         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3853         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3854         struct task_struct *tsk = current;
3855
3856         struct reclaim_state reclaim_state = {
3857                 .reclaimed_slab = 0,
3858         };
3859         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3860
3861         if (!cpumask_empty(cpumask))
3862                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3863         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3864
3865         /*
3866          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3867          * and that if we need more memory we should get access to it
3868          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3869          * never get caught in the normal page freeing logic.
3870          *
3871          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3872          * you need a small amount of memory in order to be able to
3873          * page out something else, and this flag essentially protects
3874          * us from recursively trying to free more memory as we're
3875          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3876          */
3877         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3878         set_freezable();
3879
3880         pgdat->kswapd_order = 0;
3881         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3882         for ( ; ; ) {
3883                 bool ret;
3884
3885                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3886                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3887
3888 kswapd_try_sleep:
3889                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3890                                         classzone_idx);
3891
3892                 /* Read the new order and classzone_idx */
3893                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3894                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3895                 pgdat->kswapd_order = 0;
3896                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3897
3898                 ret = try_to_freeze();
3899                 if (kthread_should_stop())
3900                         break;
3901
3902                 /*
3903                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3904                  * after returning from the refrigerator
3905                  */
3906                 if (ret)
3907                         continue;
3908
3909                 /*
3910                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3911                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3912                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3913                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3914                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3915                  * request (alloc_order).
3916                  */
3917                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3918                                                 alloc_order);
3919                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3920                 if (reclaim_order < alloc_order)
3921                         goto kswapd_try_sleep;
3922         }
3923
3924         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3925         current->reclaim_state = NULL;
3926
3927         return 0;
3928 }
3929
3930 /*
3931  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3932  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3933  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3934  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3935  * needed.
3936  */
3937 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3938                    enum zone_type classzone_idx)
3939 {
3940         pg_data_t *pgdat;
3941
3942         if (!managed_zone(zone))
3943                 return;
3944
3945         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3946                 return;
3947         pgdat = zone->zone_pgdat;
3948         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3949                                                            classzone_idx);
3950         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3951         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3952                 return;
3953
3954         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3955         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3956             (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx) &&
3957              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, classzone_idx))) {
3958                 /*
3959                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3960                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3961                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3962                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3963                  * ratelimit its work.
3964                  */
3965                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3966                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3967                 return;
3968         }
3969
3970         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
3971                                       gfp_flags);
3972         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3973 }
3974
3975 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3976 /*
3977  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3978  * freed pages.
3979  *
3980  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3981  * LRU order by reclaiming preferentially
3982  * inactive > active > active referenced > active mapped
3983  */
3984 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3985 {
3986         struct reclaim_state reclaim_state;
3987         struct scan_control sc = {
3988                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3989                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3990                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3991                 .priority = DEF_PRIORITY,
3992                 .may_writepage = 1,
3993                 .may_unmap = 1,
3994                 .may_swap = 1,
3995                 .hibernation_mode = 1,
3996         };
3997         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3998         struct task_struct *p = current;
3999         unsigned long nr_reclaimed;
4000         unsigned int noreclaim_flag;
4001
4002         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4003         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4004         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
4005         p->reclaim_state = &reclaim_state;
4006
4007         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4008
4009         p->reclaim_state = NULL;
4010         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4011         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4012
4013         return nr_reclaimed;
4014 }
4015 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4016
4017 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
4018    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
4019    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
4020    restore their cpu bindings. */
4021 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
4022 {
4023         int nid;
4024
4025         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4026                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4027                 const struct cpumask *mask;
4028
4029                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4030
4031                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
4032                         /* One of our CPUs online: restore mask */
4033                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
4034         }
4035         return 0;
4036 }
4037
4038 /*
4039  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4040  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4041  */
4042 int kswapd_run(int nid)
4043 {
4044         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4045         int ret = 0;
4046
4047         if (pgdat->kswapd)
4048                 return 0;
4049
4050         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4051         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4052                 /* failure at boot is fatal */
4053                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4054                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4055                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4056                 pgdat->kswapd = NULL;
4057         }
4058         return ret;
4059 }
4060
4061 /*
4062  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4063  * hold mem_hotplug_begin/end().
4064  */
4065 void kswapd_stop(int nid)
4066 {
4067         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4068
4069         if (kswapd) {
4070                 kthread_stop(kswapd);
4071                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4072         }
4073 }
4074
4075 static int __init kswapd_init(void)
4076 {
4077         int nid, ret;
4078
4079         swap_setup();
4080         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4081                 kswapd_run(nid);
4082         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
4083                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
4084                                         NULL);
4085         WARN_ON(ret < 0);
4086         return 0;
4087 }
4088
4089 module_init(kswapd_init)
4090
4091 #ifdef CONFIG_NUMA
4092 /*
4093  * Node reclaim mode
4094  *
4095  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4096  * the watermarks.
4097  */
4098 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4099
4100 #define RECLAIM_OFF 0
4101 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
4102 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
4103 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
4104
4105 /*
4106  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4107  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4108  * a zone.
4109  */
4110 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4111
4112 /*
4113  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4114  * occur.
4115  */
4116 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4117
4118 /*
4119  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4120  * slab reclaim needs to occur.
4121  */
4122 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4123
4124 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4125 {
4126         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4127         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4128                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4129
4130         /*
4131          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4132          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4133          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4134          */
4135         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4136 }
4137
4138 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4139 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4140 {
4141         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4142         unsigned long delta = 0;
4143
4144         /*
4145          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4146          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4147          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4148          * a better estimate
4149          */
4150         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4151                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4152         else
4153                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4154
4155         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4156         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4157                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4158
4159         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4160         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4161                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4162
4163         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4164 }
4165
4166 /*
4167  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4168  */
4169 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4170 {
4171         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4172         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4173         struct task_struct *p = current;
4174         struct reclaim_state reclaim_state;
4175         unsigned int noreclaim_flag;
4176         struct scan_control sc = {
4177                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4178                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4179                 .order = order,
4180                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4181                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4182                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4183                 .may_swap = 1,
4184                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4185         };
4186
4187         cond_resched();
4188         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4189         /*
4190          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4191          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4192          * and RECLAIM_UNMAP.
4193          */
4194         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4195         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4196         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
4197         p->reclaim_state = &reclaim_state;
4198
4199         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4200                 /*
4201                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4202                  * priorities until we have enough memory freed.
4203                  */
4204                 do {
4205                         shrink_node(pgdat, &sc);
4206                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4207         }
4208
4209         p->reclaim_state = NULL;
4210         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4211         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4212         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4213         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4214 }
4215
4216 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4217 {
4218         int ret;
4219
4220         /*
4221          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4222          * slab pages if we are over the defined limits.
4223          *
4224          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4225          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4226          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4227          * if less than a specified percentage of the node is used by
4228          * unmapped file backed pages.
4229          */
4230         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4231             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4232                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4233
4234         /*
4235          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4236          */
4237         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4238                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4239
4240         /*
4241          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4242          * have associated processors. This will favor the local processor
4243          * over remote processors and spread off node memory allocations
4244          * as wide as possible.
4245          */
4246         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4247                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4248
4249         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4250                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4251
4252         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4253         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4254
4255         if (!ret)
4256                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4257
4258         return ret;
4259 }
4260 #endif
4261
4262 /*
4263  * page_evictable - test whether a page is evictable
4264  * @page: the page to test
4265  *
4266  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4267  * lists vs unevictable list.
4268  *
4269  * Reasons page might not be evictable:
4270  * (1) page's mapping marked unevictable
4271  * (2) page is part of an mlocked VMA
4272  *
4273  */
4274 int page_evictable(struct page *page)
4275 {
4276         int ret;
4277
4278         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4279         rcu_read_lock();
4280         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4281         rcu_read_unlock();
4282         return ret;
4283 }
4284
4285 /**
4286  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4287  * appropriate zone lru list
4288  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4289  *
4290  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4291  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4292  * should be only used for lru pages.
4293  */
4294 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4295 {
4296         struct lruvec *lruvec;
4297         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4298         int pgscanned = 0;
4299         int pgrescued = 0;
4300         int i;
4301
4302         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4303                 struct page *page = pvec->pages[i];
4304                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4305
4306                 pgscanned++;
4307                 if (pagepgdat != pgdat) {
4308                         if (pgdat)
4309                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4310                         pgdat = pagepgdat;
4311                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4312                 }
4313                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4314
4315                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4316                         continue;
4317
4318                 if (page_evictable(page)) {
4319                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4320
4321                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4322                         ClearPageUnevictable(page);
4323                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4324                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4325                         pgrescued++;
4326                 }
4327         }
4328
4329         if (pgdat) {
4330                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4331                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4332                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4333         }
4334 }
4335 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);