ARM: dts: Group omap3 CM_CLKSEL_DSS clocks
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/migrate.h>
45 #include <linux/delayacct.h>
46 #include <linux/sysctl.h>
47 #include <linux/oom.h>
48 #include <linux/pagevec.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52 #include <linux/psi.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/div64.h>
56
57 #include <linux/swapops.h>
58 #include <linux/balloon_compaction.h>
59 #include <linux/sched/sysctl.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         /*
83          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
84          */
85         unsigned long   anon_cost;
86         unsigned long   file_cost;
87
88         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
89 #define DEACTIVATE_ANON 1
90 #define DEACTIVATE_FILE 2
91         unsigned int may_deactivate:2;
92         unsigned int force_deactivate:1;
93         unsigned int skipped_deactivate:1;
94
95         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
96         unsigned int may_writepage:1;
97
98         /* Can mapped pages be reclaimed? */
99         unsigned int may_unmap:1;
100
101         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
102         unsigned int may_swap:1;
103
104         /*
105          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
106          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
107          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
108          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
109          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
110          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
111          */
112         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
113         unsigned int memcg_low_skipped:1;
114
115         unsigned int hibernation_mode:1;
116
117         /* One of the zones is ready for compaction */
118         unsigned int compaction_ready:1;
119
120         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
121         unsigned int cache_trim_mode:1;
122
123         /* The file pages on the current node are dangerously low */
124         unsigned int file_is_tiny:1;
125
126         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
127         unsigned int no_demotion:1;
128
129         /* Allocation order */
130         s8 order;
131
132         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
133         s8 priority;
134
135         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
136         s8 reclaim_idx;
137
138         /* This context's GFP mask */
139         gfp_t gfp_mask;
140
141         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
142         unsigned long nr_scanned;
143
144         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
145         unsigned long nr_reclaimed;
146
147         struct {
148                 unsigned int dirty;
149                 unsigned int unqueued_dirty;
150                 unsigned int congested;
151                 unsigned int writeback;
152                 unsigned int immediate;
153                 unsigned int file_taken;
154                 unsigned int taken;
155         } nr;
156
157         /* for recording the reclaimed slab by now */
158         struct reclaim_state reclaim_state;
159 };
160
161 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
162 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
163         do {                                                            \
164                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
165                         struct page *prev;                              \
166                                                                         \
167                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
168                         prefetchw(&prev->_field);                       \
169                 }                                                       \
170         } while (0)
171 #else
172 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
173 #endif
174
175 /*
176  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
177  */
178 int vm_swappiness = 60;
179
180 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
181                                    struct reclaim_state *rs)
182 {
183         /* Check for an overwrite */
184         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
185
186         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
187         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
188
189         task->reclaim_state = rs;
190 }
191
192 static LIST_HEAD(shrinker_list);
193 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
194
195 #ifdef CONFIG_MEMCG
196 static int shrinker_nr_max;
197
198 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
199 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
200 {
201         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
202 }
203
204 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
205 {
206         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
207 }
208
209 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
210                                                      int nid)
211 {
212         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
213                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
214 }
215
216 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
217                                     int map_size, int defer_size,
218                                     int old_map_size, int old_defer_size)
219 {
220         struct shrinker_info *new, *old;
221         struct mem_cgroup_per_node *pn;
222         int nid;
223         int size = map_size + defer_size;
224
225         for_each_node(nid) {
226                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
227                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
228                 /* Not yet online memcg */
229                 if (!old)
230                         return 0;
231
232                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
233                 if (!new)
234                         return -ENOMEM;
235
236                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
237                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
238
239                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
240                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
241                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
242                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
243                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
244                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
245                        defer_size - old_defer_size);
246
247                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
248                 kvfree_rcu(old, rcu);
249         }
250
251         return 0;
252 }
253
254 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
255 {
256         struct mem_cgroup_per_node *pn;
257         struct shrinker_info *info;
258         int nid;
259
260         for_each_node(nid) {
261                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
262                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
263                 kvfree(info);
264                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
265         }
266 }
267
268 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
269 {
270         struct shrinker_info *info;
271         int nid, size, ret = 0;
272         int map_size, defer_size = 0;
273
274         down_write(&shrinker_rwsem);
275         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
276         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
277         size = map_size + defer_size;
278         for_each_node(nid) {
279                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
280                 if (!info) {
281                         free_shrinker_info(memcg);
282                         ret = -ENOMEM;
283                         break;
284                 }
285                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
286                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
287                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
288         }
289         up_write(&shrinker_rwsem);
290
291         return ret;
292 }
293
294 static inline bool need_expand(int nr_max)
295 {
296         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
297                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
298 }
299
300 static int expand_shrinker_info(int new_id)
301 {
302         int ret = 0;
303         int new_nr_max = new_id + 1;
304         int map_size, defer_size = 0;
305         int old_map_size, old_defer_size = 0;
306         struct mem_cgroup *memcg;
307
308         if (!need_expand(new_nr_max))
309                 goto out;
310
311         if (!root_mem_cgroup)
312                 goto out;
313
314         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
315
316         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
317         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
318         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
319         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
320
321         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
322         do {
323                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
324                                                old_map_size, old_defer_size);
325                 if (ret) {
326                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
327                         goto out;
328                 }
329         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
330 out:
331         if (!ret)
332                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
333
334         return ret;
335 }
336
337 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
338 {
339         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
340                 struct shrinker_info *info;
341
342                 rcu_read_lock();
343                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
344                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
345                 smp_mb__before_atomic();
346                 set_bit(shrinker_id, info->map);
347                 rcu_read_unlock();
348         }
349 }
350
351 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
352
353 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
354 {
355         int id, ret = -ENOMEM;
356
357         if (mem_cgroup_disabled())
358                 return -ENOSYS;
359
360         down_write(&shrinker_rwsem);
361         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
362         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
363         if (id < 0)
364                 goto unlock;
365
366         if (id >= shrinker_nr_max) {
367                 if (expand_shrinker_info(id)) {
368                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
369                         goto unlock;
370                 }
371         }
372         shrinker->id = id;
373         ret = 0;
374 unlock:
375         up_write(&shrinker_rwsem);
376         return ret;
377 }
378
379 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
380 {
381         int id = shrinker->id;
382
383         BUG_ON(id < 0);
384
385         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
386
387         idr_remove(&shrinker_idr, id);
388 }
389
390 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
391                                    struct mem_cgroup *memcg)
392 {
393         struct shrinker_info *info;
394
395         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
396         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
397 }
398
399 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
400                                   struct mem_cgroup *memcg)
401 {
402         struct shrinker_info *info;
403
404         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
405         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
406 }
407
408 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
409 {
410         int i, nid;
411         long nr;
412         struct mem_cgroup *parent;
413         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
414
415         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
416         if (!parent)
417                 parent = root_mem_cgroup;
418
419         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
420         down_read(&shrinker_rwsem);
421         for_each_node(nid) {
422                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
423                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
424                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
425                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
426                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
427                 }
428         }
429         up_read(&shrinker_rwsem);
430 }
431
432 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
433 {
434         return sc->target_mem_cgroup;
435 }
436
437 /**
438  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
439  * @sc: scan_control in question
440  *
441  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
442  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
443  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
444  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
445  * allocation and configurability.
446  *
447  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
448  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
449  */
450 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
451 {
452         if (!cgroup_reclaim(sc))
453                 return true;
454 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
455         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
456                 return true;
457 #endif
458         return false;
459 }
460 #else
461 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
462 {
463         return -ENOSYS;
464 }
465
466 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
467 {
468 }
469
470 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
471                                    struct mem_cgroup *memcg)
472 {
473         return 0;
474 }
475
476 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
477                                   struct mem_cgroup *memcg)
478 {
479         return 0;
480 }
481
482 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
483 {
484         return false;
485 }
486
487 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
488 {
489         return true;
490 }
491 #endif
492
493 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
494                              struct shrink_control *sc)
495 {
496         int nid = sc->nid;
497
498         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
499                 nid = 0;
500
501         if (sc->memcg &&
502             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
503                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
504                                               sc->memcg);
505
506         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
507 }
508
509
510 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
511                             struct shrink_control *sc)
512 {
513         int nid = sc->nid;
514
515         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
516                 nid = 0;
517
518         if (sc->memcg &&
519             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
520                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
521                                              sc->memcg);
522
523         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
524 }
525
526 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
527 {
528         if (!numa_demotion_enabled)
529                 return false;
530         if (sc) {
531                 if (sc->no_demotion)
532                         return false;
533                 /* It is pointless to do demotion in memcg reclaim */
534                 if (cgroup_reclaim(sc))
535                         return false;
536         }
537         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
538                 return false;
539
540         return true;
541 }
542
543 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
544                                           int nid,
545                                           struct scan_control *sc)
546 {
547         if (memcg == NULL) {
548                 /*
549                  * For non-memcg reclaim, is there
550                  * space in any swap device?
551                  */
552                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
553                         return true;
554         } else {
555                 /* Is the memcg below its swap limit? */
556                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
557                         return true;
558         }
559
560         /*
561          * The page can not be swapped.
562          *
563          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
564          */
565         return can_demote(nid, sc);
566 }
567
568 /*
569  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
570  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
571  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
572  */
573 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
574 {
575         unsigned long nr;
576
577         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
578                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
579         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
580                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
581                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
582
583         return nr;
584 }
585
586 /**
587  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
588  * @lruvec: lru vector
589  * @lru: lru to use
590  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
591  */
592 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
593                                      int zone_idx)
594 {
595         unsigned long size = 0;
596         int zid;
597
598         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
599                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
600
601                 if (!managed_zone(zone))
602                         continue;
603
604                 if (!mem_cgroup_disabled())
605                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
606                 else
607                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
608         }
609         return size;
610 }
611
612 /*
613  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
614  */
615 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
616 {
617         unsigned int size;
618         int err;
619
620         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
621                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
622                 if (err != -ENOSYS)
623                         return err;
624
625                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
626         }
627
628         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
629         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
630                 size *= nr_node_ids;
631
632         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
633         if (!shrinker->nr_deferred)
634                 return -ENOMEM;
635
636         return 0;
637 }
638
639 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
640 {
641         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
642                 down_write(&shrinker_rwsem);
643                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
644                 up_write(&shrinker_rwsem);
645                 return;
646         }
647
648         kfree(shrinker->nr_deferred);
649         shrinker->nr_deferred = NULL;
650 }
651
652 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
653 {
654         down_write(&shrinker_rwsem);
655         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
656         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
657         up_write(&shrinker_rwsem);
658 }
659
660 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
661 {
662         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
663
664         if (err)
665                 return err;
666         register_shrinker_prepared(shrinker);
667         return 0;
668 }
669 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
670
671 /*
672  * Remove one
673  */
674 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
675 {
676         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
677                 return;
678
679         down_write(&shrinker_rwsem);
680         list_del(&shrinker->list);
681         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
682         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
683                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
684         up_write(&shrinker_rwsem);
685
686         kfree(shrinker->nr_deferred);
687         shrinker->nr_deferred = NULL;
688 }
689 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
690
691 /**
692  * synchronize_shrinkers - Wait for all running shrinkers to complete.
693  *
694  * This is equivalent to calling unregister_shrink() and register_shrinker(),
695  * but atomically and with less overhead. This is useful to guarantee that all
696  * shrinker invocations have seen an update, before freeing memory, similar to
697  * rcu.
698  */
699 void synchronize_shrinkers(void)
700 {
701         down_write(&shrinker_rwsem);
702         up_write(&shrinker_rwsem);
703 }
704 EXPORT_SYMBOL(synchronize_shrinkers);
705
706 #define SHRINK_BATCH 128
707
708 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
709                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
710 {
711         unsigned long freed = 0;
712         unsigned long long delta;
713         long total_scan;
714         long freeable;
715         long nr;
716         long new_nr;
717         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
718                                           : SHRINK_BATCH;
719         long scanned = 0, next_deferred;
720
721         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
722         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
723                 return freeable;
724
725         /*
726          * copy the current shrinker scan count into a local variable
727          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
728          * don't also do this scanning work.
729          */
730         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
731
732         if (shrinker->seeks) {
733                 delta = freeable >> priority;
734                 delta *= 4;
735                 do_div(delta, shrinker->seeks);
736         } else {
737                 /*
738                  * These objects don't require any IO to create. Trim
739                  * them aggressively under memory pressure to keep
740                  * them from causing refetches in the IO caches.
741                  */
742                 delta = freeable / 2;
743         }
744
745         total_scan = nr >> priority;
746         total_scan += delta;
747         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
748
749         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
750                                    freeable, delta, total_scan, priority);
751
752         /*
753          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
754          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
755          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
756          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
757          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
758          * objects spread over several slabs with usage less than the
759          * batch_size.
760          *
761          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
762          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
763          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
764          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
765          * possible.
766          */
767         while (total_scan >= batch_size ||
768                total_scan >= freeable) {
769                 unsigned long ret;
770                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
771
772                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
773                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
774                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
775                 if (ret == SHRINK_STOP)
776                         break;
777                 freed += ret;
778
779                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
780                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
781                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
782
783                 cond_resched();
784         }
785
786         /*
787          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
788          * done, decreased by old deferred work that was done now.
789          *
790          * And it is capped to two times of the freeable items.
791          */
792         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
793         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
794
795         /*
796          * move the unused scan count back into the shrinker in a
797          * manner that handles concurrent updates.
798          */
799         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
800
801         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
802         return freed;
803 }
804
805 #ifdef CONFIG_MEMCG
806 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
807                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
808 {
809         struct shrinker_info *info;
810         unsigned long ret, freed = 0;
811         int i;
812
813         if (!mem_cgroup_online(memcg))
814                 return 0;
815
816         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
817                 return 0;
818
819         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
820         if (unlikely(!info))
821                 goto unlock;
822
823         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
824                 struct shrink_control sc = {
825                         .gfp_mask = gfp_mask,
826                         .nid = nid,
827                         .memcg = memcg,
828                 };
829                 struct shrinker *shrinker;
830
831                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
832                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
833                         if (!shrinker)
834                                 clear_bit(i, info->map);
835                         continue;
836                 }
837
838                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
839                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
840                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
841                         continue;
842
843                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
844                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
845                         clear_bit(i, info->map);
846                         /*
847                          * After the shrinker reported that it had no objects to
848                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
849                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
850                          * added. To make sure, we have the bit set in this
851                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
852                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
853                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
854                          * set_shrinker_bit():
855                          *
856                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
857                          *   list_add_tail()    clear_bit()
858                          *   <MB>               <MB>
859                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
860                          */
861                         smp_mb__after_atomic();
862                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
863                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
864                                 ret = 0;
865                         else
866                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
867                 }
868                 freed += ret;
869
870                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
871                         freed = freed ? : 1;
872                         break;
873                 }
874         }
875 unlock:
876         up_read(&shrinker_rwsem);
877         return freed;
878 }
879 #else /* CONFIG_MEMCG */
880 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
881                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
882 {
883         return 0;
884 }
885 #endif /* CONFIG_MEMCG */
886
887 /**
888  * shrink_slab - shrink slab caches
889  * @gfp_mask: allocation context
890  * @nid: node whose slab caches to target
891  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
892  * @priority: the reclaim priority
893  *
894  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
895  *
896  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
897  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
898  *
899  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
900  * are called only if it is the root cgroup.
901  *
902  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
903  * in order to get the scan target.
904  *
905  * Returns the number of reclaimed slab objects.
906  */
907 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
908                                  struct mem_cgroup *memcg,
909                                  int priority)
910 {
911         unsigned long ret, freed = 0;
912         struct shrinker *shrinker;
913
914         /*
915          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
916          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
917          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
918          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
919          * oom.
920          */
921         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
922                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
923
924         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
925                 goto out;
926
927         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
928                 struct shrink_control sc = {
929                         .gfp_mask = gfp_mask,
930                         .nid = nid,
931                         .memcg = memcg,
932                 };
933
934                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
935                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
936                         ret = 0;
937                 freed += ret;
938                 /*
939                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
940                  * prevent the registration from being stalled for long periods
941                  * by parallel ongoing shrinking.
942                  */
943                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
944                         freed = freed ? : 1;
945                         break;
946                 }
947         }
948
949         up_read(&shrinker_rwsem);
950 out:
951         cond_resched();
952         return freed;
953 }
954
955 static void drop_slab_node(int nid)
956 {
957         unsigned long freed;
958         int shift = 0;
959
960         do {
961                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
962
963                 if (fatal_signal_pending(current))
964                         return;
965
966                 freed = 0;
967                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
968                 do {
969                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
970                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
971         } while ((freed >> shift++) > 1);
972 }
973
974 void drop_slab(void)
975 {
976         int nid;
977
978         for_each_online_node(nid)
979                 drop_slab_node(nid);
980 }
981
982 static inline int is_page_cache_freeable(struct folio *folio)
983 {
984         /*
985          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
986          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
987          * heads at page->private.
988          */
989         return folio_ref_count(folio) - folio_test_private(folio) ==
990                 1 + folio_nr_pages(folio);
991 }
992
993 /*
994  * We detected a synchronous write error writing a folio out.  Probably
995  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
996  * fsync(), msync() or close().
997  *
998  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
999  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the folio and once
1000  * that folio is locked, the mapping is pinned.
1001  *
1002  * We're allowed to run sleeping folio_lock() here because we know the caller has
1003  * __GFP_FS.
1004  */
1005 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
1006                                 struct folio *folio, int error)
1007 {
1008         folio_lock(folio);
1009         if (folio_mapping(folio) == mapping)
1010                 mapping_set_error(mapping, error);
1011         folio_unlock(folio);
1012 }
1013
1014 static bool skip_throttle_noprogress(pg_data_t *pgdat)
1015 {
1016         int reclaimable = 0, write_pending = 0;
1017         int i;
1018
1019         /*
1020          * If kswapd is disabled, reschedule if necessary but do not
1021          * throttle as the system is likely near OOM.
1022          */
1023         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
1024                 return true;
1025
1026         /*
1027          * If there are a lot of dirty/writeback pages then do not
1028          * throttle as throttling will occur when the pages cycle
1029          * towards the end of the LRU if still under writeback.
1030          */
1031         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1032                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
1033
1034                 if (!populated_zone(zone))
1035                         continue;
1036
1037                 reclaimable += zone_reclaimable_pages(zone);
1038                 write_pending += zone_page_state_snapshot(zone,
1039                                                   NR_ZONE_WRITE_PENDING);
1040         }
1041         if (2 * write_pending <= reclaimable)
1042                 return true;
1043
1044         return false;
1045 }
1046
1047 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
1048 {
1049         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
1050         long timeout, ret;
1051         DEFINE_WAIT(wait);
1052
1053         /*
1054          * Do not throttle IO workers, kthreads other than kswapd or
1055          * workqueues. They may be required for reclaim to make
1056          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
1057          */
1058         if (!current_is_kswapd() &&
1059             current->flags & (PF_IO_WORKER|PF_KTHREAD)) {
1060                 cond_resched();
1061                 return;
1062         }
1063
1064         /*
1065          * These figures are pulled out of thin air.
1066          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
1067          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
1068          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
1069          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
1070          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
1071          * writeback to a slow device to excessive references pages at the tail
1072          * of the inactive LRU.
1073          */
1074         switch(reason) {
1075         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
1076                 timeout = HZ/10;
1077
1078                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
1079                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
1080                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
1081                 }
1082
1083                 break;
1084         case VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED:
1085                 fallthrough;
1086         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
1087                 if (skip_throttle_noprogress(pgdat)) {
1088                         cond_resched();
1089                         return;
1090                 }
1091
1092                 timeout = 1;
1093
1094                 break;
1095         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
1096                 timeout = HZ/50;
1097                 break;
1098         default:
1099                 WARN_ON_ONCE(1);
1100                 timeout = HZ;
1101                 break;
1102         }
1103
1104         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1105         ret = schedule_timeout(timeout);
1106         finish_wait(wqh, &wait);
1107
1108         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
1109                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
1110
1111         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
1112                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
1113                                 reason);
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Account for pages written if tasks are throttled waiting on dirty
1118  * pages to clean. If enough pages have been cleaned since throttling
1119  * started then wakeup the throttled tasks.
1120  */
1121 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
1122                                                         int nr_throttled)
1123 {
1124         unsigned long nr_written;
1125
1126         node_stat_add_folio(folio, NR_THROTTLED_WRITTEN);
1127
1128         /*
1129          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
1130          * be synchronised. However, given that the system is
1131          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
1132          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
1133          * timeout guarantees forward progress.
1134          */
1135         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
1136                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
1137
1138         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
1139                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
1140 }
1141
1142 /* possible outcome of pageout() */
1143 typedef enum {
1144         /* failed to write page out, page is locked */
1145         PAGE_KEEP,
1146         /* move page to the active list, page is locked */
1147         PAGE_ACTIVATE,
1148         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
1149         PAGE_SUCCESS,
1150         /* page is clean and locked */
1151         PAGE_CLEAN,
1152 } pageout_t;
1153
1154 /*
1155  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
1156  * Calls ->writepage().
1157  */
1158 static pageout_t pageout(struct folio *folio, struct address_space *mapping)
1159 {
1160         /*
1161          * If the folio is dirty, only perform writeback if that write
1162          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
1163          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
1164          * stalls if we need to run get_block().  We could test
1165          * PagePrivate for that.
1166          *
1167          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
1168          * this folio's queue, we can perform writeback even if that
1169          * will block.
1170          *
1171          * If the folio is swapcache, write it back even if that would
1172          * block, for some throttling. This happens by accident, because
1173          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
1174          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
1175          */
1176         if (!is_page_cache_freeable(folio))
1177                 return PAGE_KEEP;
1178         if (!mapping) {
1179                 /*
1180                  * Some data journaling orphaned folios can have
1181                  * folio->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
1182                  */
1183                 if (folio_test_private(folio)) {
1184                         if (try_to_free_buffers(&folio->page)) {
1185                                 folio_clear_dirty(folio);
1186                                 pr_info("%s: orphaned folio\n", __func__);
1187                                 return PAGE_CLEAN;
1188                         }
1189                 }
1190                 return PAGE_KEEP;
1191         }
1192         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1193                 return PAGE_ACTIVATE;
1194
1195         if (folio_clear_dirty_for_io(folio)) {
1196                 int res;
1197                 struct writeback_control wbc = {
1198                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1199                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1200                         .range_start = 0,
1201                         .range_end = LLONG_MAX,
1202                         .for_reclaim = 1,
1203                 };
1204
1205                 folio_set_reclaim(folio);
1206                 res = mapping->a_ops->writepage(&folio->page, &wbc);
1207                 if (res < 0)
1208                         handle_write_error(mapping, folio, res);
1209                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1210                         folio_clear_reclaim(folio);
1211                         return PAGE_ACTIVATE;
1212                 }
1213
1214                 if (!folio_test_writeback(folio)) {
1215                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1216                         folio_clear_reclaim(folio);
1217                 }
1218                 trace_mm_vmscan_write_folio(folio);
1219                 node_stat_add_folio(folio, NR_VMSCAN_WRITE);
1220                 return PAGE_SUCCESS;
1221         }
1222
1223         return PAGE_CLEAN;
1224 }
1225
1226 /*
1227  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
1228  * gets returned with a refcount of 0.
1229  */
1230 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
1231                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1232 {
1233         int refcount;
1234         void *shadow = NULL;
1235
1236         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1237         BUG_ON(mapping != folio_mapping(folio));
1238
1239         if (!folio_test_swapcache(folio))
1240                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
1241         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
1242         /*
1243          * The non racy check for a busy page.
1244          *
1245          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1246          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
1247          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
1248          * here, then the following race may occur:
1249          *
1250          * get_user_pages(&page);
1251          * [user mapping goes away]
1252          * write_to(page);
1253          *                              !PageDirty(page)    [good]
1254          * SetPageDirty(page);
1255          * put_page(page);
1256          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
1257          *
1258          * [oops, our write_to data is lost]
1259          *
1260          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1261          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
1262          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
1263          *
1264          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
1265          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1266          */
1267         refcount = 1 + folio_nr_pages(folio);
1268         if (!folio_ref_freeze(folio, refcount))
1269                 goto cannot_free;
1270         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
1271         if (unlikely(folio_test_dirty(folio))) {
1272                 folio_ref_unfreeze(folio, refcount);
1273                 goto cannot_free;
1274         }
1275
1276         if (folio_test_swapcache(folio)) {
1277                 swp_entry_t swap = folio_swap_entry(folio);
1278                 mem_cgroup_swapout(folio, swap);
1279                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1280                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
1281                 __delete_from_swap_cache(&folio->page, swap, shadow);
1282                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1283                 put_swap_page(&folio->page, swap);
1284         } else {
1285                 void (*freepage)(struct page *);
1286
1287                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
1288                 /*
1289                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1290                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1291                  *
1292                  * But don't store shadows in an address space that is
1293                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1294                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1295                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1296                  * back.
1297                  *
1298                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1299                  * only page cache pages found in these are zero pages
1300                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1301                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1302                  * same address_space.
1303                  */
1304                 if (reclaimed && folio_is_file_lru(folio) &&
1305                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1306                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
1307                 __filemap_remove_folio(folio, shadow);
1308                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1309                 if (mapping_shrinkable(mapping))
1310                         inode_add_lru(mapping->host);
1311                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1312
1313                 if (freepage != NULL)
1314                         freepage(&folio->page);
1315         }
1316
1317         return 1;
1318
1319 cannot_free:
1320         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1321         if (!folio_test_swapcache(folio))
1322                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
1323         return 0;
1324 }
1325
1326 /**
1327  * remove_mapping() - Attempt to remove a folio from its mapping.
1328  * @mapping: The address space.
1329  * @folio: The folio to remove.
1330  *
1331  * If the folio is dirty, under writeback or if someone else has a ref
1332  * on it, removal will fail.
1333  * Return: The number of pages removed from the mapping.  0 if the folio
1334  * could not be removed.
1335  * Context: The caller should have a single refcount on the folio and
1336  * hold its lock.
1337  */
1338 long remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
1339 {
1340         if (__remove_mapping(mapping, folio, false, NULL)) {
1341                 /*
1342                  * Unfreezing the refcount with 1 effectively
1343                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1344                  * atomic operation.
1345                  */
1346                 folio_ref_unfreeze(folio, 1);
1347                 return folio_nr_pages(folio);
1348         }
1349         return 0;
1350 }
1351
1352 /**
1353  * folio_putback_lru - Put previously isolated folio onto appropriate LRU list.
1354  * @folio: Folio to be returned to an LRU list.
1355  *
1356  * Add previously isolated @folio to appropriate LRU list.
1357  * The folio may still be unevictable for other reasons.
1358  *
1359  * Context: lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1360  */
1361 void folio_putback_lru(struct folio *folio)
1362 {
1363         folio_add_lru(folio);
1364         folio_put(folio);               /* drop ref from isolate */
1365 }
1366
1367 enum page_references {
1368         PAGEREF_RECLAIM,
1369         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1370         PAGEREF_KEEP,
1371         PAGEREF_ACTIVATE,
1372 };
1373
1374 static enum page_references folio_check_references(struct folio *folio,
1375                                                   struct scan_control *sc)
1376 {
1377         int referenced_ptes, referenced_folio;
1378         unsigned long vm_flags;
1379
1380         referenced_ptes = folio_referenced(folio, 1, sc->target_mem_cgroup,
1381                                            &vm_flags);
1382         referenced_folio = folio_test_clear_referenced(folio);
1383
1384         /*
1385          * The supposedly reclaimable folio was found to be in a VM_LOCKED vma.
1386          * Let the folio, now marked Mlocked, be moved to the unevictable list.
1387          */
1388         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1389                 return PAGEREF_ACTIVATE;
1390
1391         if (referenced_ptes) {
1392                 /*
1393                  * All mapped folios start out with page table
1394                  * references from the instantiating fault, so we need
1395                  * to look twice if a mapped file/anon folio is used more
1396                  * than once.
1397                  *
1398                  * Mark it and spare it for another trip around the
1399                  * inactive list.  Another page table reference will
1400                  * lead to its activation.
1401                  *
1402                  * Note: the mark is set for activated folios as well
1403                  * so that recently deactivated but used folios are
1404                  * quickly recovered.
1405                  */
1406                 folio_set_referenced(folio);
1407
1408                 if (referenced_folio || referenced_ptes > 1)
1409                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1410
1411                 /*
1412                  * Activate file-backed executable folios after first usage.
1413                  */
1414                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && !folio_test_swapbacked(folio))
1415                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1416
1417                 return PAGEREF_KEEP;
1418         }
1419
1420         /* Reclaim if clean, defer dirty folios to writeback */
1421         if (referenced_folio && !folio_test_swapbacked(folio))
1422                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1423
1424         return PAGEREF_RECLAIM;
1425 }
1426
1427 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1428 static void folio_check_dirty_writeback(struct folio *folio,
1429                                        bool *dirty, bool *writeback)
1430 {
1431         struct address_space *mapping;
1432
1433         /*
1434          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1435          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1436          */
1437         if (!folio_is_file_lru(folio) ||
1438             (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio))) {
1439                 *dirty = false;
1440                 *writeback = false;
1441                 return;
1442         }
1443
1444         /* By default assume that the folio flags are accurate */
1445         *dirty = folio_test_dirty(folio);
1446         *writeback = folio_test_writeback(folio);
1447
1448         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1449         if (!folio_test_private(folio))
1450                 return;
1451
1452         mapping = folio_mapping(folio);
1453         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1454                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(&folio->page, dirty, writeback);
1455 }
1456
1457 static struct page *alloc_demote_page(struct page *page, unsigned long node)
1458 {
1459         struct migration_target_control mtc = {
1460                 /*
1461                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
1462                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
1463                  * instead of migrated.
1464                  */
1465                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) |
1466                             __GFP_THISNODE  | __GFP_NOWARN |
1467                             __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
1468                 .nid = node
1469         };
1470
1471         return alloc_migration_target(page, (unsigned long)&mtc);
1472 }
1473
1474 /*
1475  * Take pages on @demote_list and attempt to demote them to
1476  * another node.  Pages which are not demoted are left on
1477  * @demote_pages.
1478  */
1479 static unsigned int demote_page_list(struct list_head *demote_pages,
1480                                      struct pglist_data *pgdat)
1481 {
1482         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
1483         unsigned int nr_succeeded;
1484
1485         if (list_empty(demote_pages))
1486                 return 0;
1487
1488         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
1489                 return 0;
1490
1491         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
1492         migrate_pages(demote_pages, alloc_demote_page, NULL,
1493                             target_nid, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
1494                             &nr_succeeded);
1495
1496         if (current_is_kswapd())
1497                 __count_vm_events(PGDEMOTE_KSWAPD, nr_succeeded);
1498         else
1499                 __count_vm_events(PGDEMOTE_DIRECT, nr_succeeded);
1500
1501         return nr_succeeded;
1502 }
1503
1504 /*
1505  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1506  */
1507 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1508                                      struct pglist_data *pgdat,
1509                                      struct scan_control *sc,
1510                                      struct reclaim_stat *stat,
1511                                      bool ignore_references)
1512 {
1513         LIST_HEAD(ret_pages);
1514         LIST_HEAD(free_pages);
1515         LIST_HEAD(demote_pages);
1516         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1517         unsigned int pgactivate = 0;
1518         bool do_demote_pass;
1519
1520         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1521         cond_resched();
1522         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1523
1524 retry:
1525         while (!list_empty(page_list)) {
1526                 struct address_space *mapping;
1527                 struct page *page;
1528                 struct folio *folio;
1529                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1530                 bool dirty, writeback, may_enter_fs;
1531                 unsigned int nr_pages;
1532
1533                 cond_resched();
1534
1535                 folio = lru_to_folio(page_list);
1536                 list_del(&folio->lru);
1537                 page = &folio->page;
1538
1539                 if (!trylock_page(page))
1540                         goto keep;
1541
1542                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1543
1544                 nr_pages = compound_nr(page);
1545
1546                 /* Account the number of base pages even though THP */
1547                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1548
1549                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1550                         goto activate_locked;
1551
1552                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1553                         goto keep_locked;
1554
1555                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1556                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1557
1558                 /*
1559                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1560                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1561                  * pages if the tail of the LRU is all dirty unqueued pages.
1562                  */
1563                 folio_check_dirty_writeback(folio, &dirty, &writeback);
1564                 if (dirty || writeback)
1565                         stat->nr_dirty += nr_pages;
1566
1567                 if (dirty && !writeback)
1568                         stat->nr_unqueued_dirty += nr_pages;
1569
1570                 /*
1571                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1572                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1573                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1574                  * end of the LRU a second time.
1575                  */
1576                 mapping = page_mapping(page);
1577                 if (writeback && PageReclaim(page))
1578                         stat->nr_congested += nr_pages;
1579
1580                 /*
1581                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1582                  * are three cases to consider.
1583                  *
1584                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1585                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1586                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1587                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1588                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1589                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1590                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1591                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1592                  *    caller can stall after page list has been processed.
1593                  *
1594                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1595                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1596                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1597                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1598                  *    reclaim and continue scanning.
1599                  *
1600                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1601                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1602                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1603                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1604                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1605                  *    would probably show more reasons.
1606                  *
1607                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1608                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1609                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1610                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1611                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1612                  *
1613                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1614                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1615                  * inactive list and refilling from the active list. The
1616                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1617                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1618                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1619                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1620                  * takes to write them to disk.
1621                  */
1622                 if (PageWriteback(page)) {
1623                         /* Case 1 above */
1624                         if (current_is_kswapd() &&
1625                             PageReclaim(page) &&
1626                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1627                                 stat->nr_immediate += nr_pages;
1628                                 goto activate_locked;
1629
1630                         /* Case 2 above */
1631                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1632                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1633                                 /*
1634                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1635                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1636                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1637                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1638                                  * enough to care.  What we do want is for this
1639                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1640                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1641                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1642                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1643                                  */
1644                                 SetPageReclaim(page);
1645                                 stat->nr_writeback += nr_pages;
1646                                 goto activate_locked;
1647
1648                         /* Case 3 above */
1649                         } else {
1650                                 unlock_page(page);
1651                                 wait_on_page_writeback(page);
1652                                 /* then go back and try same page again */
1653                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1654                                 continue;
1655                         }
1656                 }
1657
1658                 if (!ignore_references)
1659                         references = folio_check_references(folio, sc);
1660
1661                 switch (references) {
1662                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1663                         goto activate_locked;
1664                 case PAGEREF_KEEP:
1665                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1666                         goto keep_locked;
1667                 case PAGEREF_RECLAIM:
1668                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1669                         ; /* try to reclaim the page below */
1670                 }
1671
1672                 /*
1673                  * Before reclaiming the page, try to relocate
1674                  * its contents to another node.
1675                  */
1676                 if (do_demote_pass &&
1677                     (thp_migration_supported() || !PageTransHuge(page))) {
1678                         list_add(&page->lru, &demote_pages);
1679                         unlock_page(page);
1680                         continue;
1681                 }
1682
1683                 /*
1684                  * Anonymous process memory has backing store?
1685                  * Try to allocate it some swap space here.
1686                  * Lazyfree page could be freed directly
1687                  */
1688                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1689                         if (!PageSwapCache(page)) {
1690                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1691                                         goto keep_locked;
1692                                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1693                                         goto keep_locked;
1694                                 if (PageTransHuge(page)) {
1695                                         /* cannot split THP, skip it */
1696                                         if (!can_split_folio(folio, NULL))
1697                                                 goto activate_locked;
1698                                         /*
1699                                          * Split pages without a PMD map right
1700                                          * away. Chances are some or all of the
1701                                          * tail pages can be freed without IO.
1702                                          */
1703                                         if (!folio_entire_mapcount(folio) &&
1704                                             split_folio_to_list(folio,
1705                                                                 page_list))
1706                                                 goto activate_locked;
1707                                 }
1708                                 if (!add_to_swap(page)) {
1709                                         if (!PageTransHuge(page))
1710                                                 goto activate_locked_split;
1711                                         /* Fallback to swap normal pages */
1712                                         if (split_folio_to_list(folio,
1713                                                                 page_list))
1714                                                 goto activate_locked;
1715 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1716                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1717 #endif
1718                                         if (!add_to_swap(page))
1719                                                 goto activate_locked_split;
1720                                 }
1721
1722                                 may_enter_fs = true;
1723
1724                                 /* Adding to swap updated mapping */
1725                                 mapping = page_mapping(page);
1726                         }
1727                 } else if (PageSwapBacked(page) && PageTransHuge(page)) {
1728                         /* Split shmem THP */
1729                         if (split_folio_to_list(folio, page_list))
1730                                 goto keep_locked;
1731                 }
1732
1733                 /*
1734                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1735                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1736                  *
1737                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1738                  * reach here.
1739                  */
1740                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1741                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1742                         nr_pages = 1;
1743                 }
1744
1745                 /*
1746                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1747                  * processes. Try to unmap it here.
1748                  */
1749                 if (page_mapped(page)) {
1750                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1751                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1752
1753                         if (PageTransHuge(page) &&
1754                                         thp_order(page) >= HPAGE_PMD_ORDER)
1755                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1756
1757                         try_to_unmap(folio, flags);
1758                         if (page_mapped(page)) {
1759                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1760                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1761                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1762                                 goto activate_locked;
1763                         }
1764                 }
1765
1766                 if (PageDirty(page)) {
1767                         /*
1768                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1769                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1770                          * injecting inefficient single-page IO into
1771                          * flusher writeback as much as possible: only
1772                          * write pages when we've encountered many
1773                          * dirty pages, and when we've already scanned
1774                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1775                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1776                          */
1777                         if (page_is_file_lru(page) &&
1778                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1779                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1780                                 /*
1781                                  * Immediately reclaim when written back.
1782                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1783                                  * except we already have the page isolated
1784                                  * and know it's dirty
1785                                  */
1786                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1787                                 SetPageReclaim(page);
1788
1789                                 goto activate_locked;
1790                         }
1791
1792                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1793                                 goto keep_locked;
1794                         if (!may_enter_fs)
1795                                 goto keep_locked;
1796                         if (!sc->may_writepage)
1797                                 goto keep_locked;
1798
1799                         /*
1800                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1801                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1802                          * starts and then write it out here.
1803                          */
1804                         try_to_unmap_flush_dirty();
1805                         switch (pageout(folio, mapping)) {
1806                         case PAGE_KEEP:
1807                                 goto keep_locked;
1808                         case PAGE_ACTIVATE:
1809                                 goto activate_locked;
1810                         case PAGE_SUCCESS:
1811                                 stat->nr_pageout += nr_pages;
1812
1813                                 if (PageWriteback(page))
1814                                         goto keep;
1815                                 if (PageDirty(page))
1816                                         goto keep;
1817
1818                                 /*
1819                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1820                                  * ahead and try to reclaim the page.
1821                                  */
1822                                 if (!trylock_page(page))
1823                                         goto keep;
1824                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1825                                         goto keep_locked;
1826                                 mapping = page_mapping(page);
1827                                 fallthrough;
1828                         case PAGE_CLEAN:
1829                                 ; /* try to free the page below */
1830                         }
1831                 }
1832
1833                 /*
1834                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1835                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1836                  * the page as well.
1837                  *
1838                  * We do this even if the page is PageDirty().
1839                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1840                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1841                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1842                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1843                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1844                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1845                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1846                  *
1847                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1848                  * the pages which were not successfully invalidated in
1849                  * truncate_cleanup_page().  We try to drop those buffers here
1850                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1851                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1852                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1853                  */
1854                 if (page_has_private(page)) {
1855                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1856                                 goto activate_locked;
1857                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1858                                 unlock_page(page);
1859                                 if (put_page_testzero(page))
1860                                         goto free_it;
1861                                 else {
1862                                         /*
1863                                          * rare race with speculative reference.
1864                                          * the speculative reference will free
1865                                          * this page shortly, so we may
1866                                          * increment nr_reclaimed here (and
1867                                          * leave it off the LRU).
1868                                          */
1869                                         nr_reclaimed++;
1870                                         continue;
1871                                 }
1872                         }
1873                 }
1874
1875                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1876                         /* follow __remove_mapping for reference */
1877                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1878                                 goto keep_locked;
1879                         /*
1880                          * The page has only one reference left, which is
1881                          * from the isolation. After the caller puts the
1882                          * page back on lru and drops the reference, the
1883                          * page will be freed anyway. It doesn't matter
1884                          * which lru it goes. So we don't bother checking
1885                          * PageDirty here.
1886                          */
1887                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1888                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1889                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, folio, true,
1890                                                          sc->target_mem_cgroup))
1891                         goto keep_locked;
1892
1893                 unlock_page(page);
1894 free_it:
1895                 /*
1896                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1897                  * all base pages.
1898                  */
1899                 nr_reclaimed += nr_pages;
1900
1901                 /*
1902                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1903                  * appear not as the counts should be low
1904                  */
1905                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1906                         destroy_compound_page(page);
1907                 else
1908                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1909                 continue;
1910
1911 activate_locked_split:
1912                 /*
1913                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1914                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1915                  */
1916                 if (nr_pages > 1) {
1917                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1918                         nr_pages = 1;
1919                 }
1920 activate_locked:
1921                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1922                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1923                                                 PageMlocked(page)))
1924                         try_to_free_swap(page);
1925                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1926                 if (!PageMlocked(page)) {
1927                         int type = page_is_file_lru(page);
1928                         SetPageActive(page);
1929                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1930                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1931                 }
1932 keep_locked:
1933                 unlock_page(page);
1934 keep:
1935                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1936                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1937         }
1938         /* 'page_list' is always empty here */
1939
1940         /* Migrate pages selected for demotion */
1941         nr_reclaimed += demote_page_list(&demote_pages, pgdat);
1942         /* Pages that could not be demoted are still in @demote_pages */
1943         if (!list_empty(&demote_pages)) {
1944                 /* Pages which failed to demoted go back on @page_list for retry: */
1945                 list_splice_init(&demote_pages, page_list);
1946                 do_demote_pass = false;
1947                 goto retry;
1948         }
1949
1950         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1951
1952         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1953         try_to_unmap_flush();
1954         free_unref_page_list(&free_pages);
1955
1956         list_splice(&ret_pages, page_list);
1957         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1958
1959         return nr_reclaimed;
1960 }
1961
1962 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1963                                             struct list_head *page_list)
1964 {
1965         struct scan_control sc = {
1966                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1967                 .may_unmap = 1,
1968         };
1969         struct reclaim_stat stat;
1970         unsigned int nr_reclaimed;
1971         struct page *page, *next;
1972         LIST_HEAD(clean_pages);
1973         unsigned int noreclaim_flag;
1974
1975         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1976                 if (!PageHuge(page) && page_is_file_lru(page) &&
1977                     !PageDirty(page) && !__PageMovable(page) &&
1978                     !PageUnevictable(page)) {
1979                         ClearPageActive(page);
1980                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1981                 }
1982         }
1983
1984         /*
1985          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1986          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1987          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1988          * change in the future.
1989          */
1990         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1991         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1992                                         &stat, true);
1993         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1994
1995         list_splice(&clean_pages, page_list);
1996         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1997                             -(long)nr_reclaimed);
1998         /*
1999          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
2000          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
2001          * discard so isolated count will be mismatched.
2002          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
2003          */
2004         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
2005                             stat.nr_lazyfree_fail);
2006         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
2007                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
2008         return nr_reclaimed;
2009 }
2010
2011 /*
2012  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
2013  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
2014  */
2015 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
2016                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
2017 {
2018         int zid;
2019
2020         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2021                 if (!nr_zone_taken[zid])
2022                         continue;
2023
2024                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
2025         }
2026
2027 }
2028
2029 /*
2030  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
2031  *
2032  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
2033  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
2034  * and working on them outside the LRU lock.
2035  *
2036  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
2037  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
2038  *
2039  * Lru_lock must be held before calling this function.
2040  *
2041  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
2042  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
2043  * @dst:        The temp list to put pages on to.
2044  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
2045  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
2046  * @lru:        LRU list id for isolating
2047  *
2048  * returns how many pages were moved onto *@dst.
2049  */
2050 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
2051                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
2052                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
2053                 enum lru_list lru)
2054 {
2055         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
2056         unsigned long nr_taken = 0;
2057         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
2058         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
2059         unsigned long skipped = 0;
2060         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
2061         LIST_HEAD(pages_skipped);
2062
2063         total_scan = 0;
2064         scan = 0;
2065         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
2066                 struct list_head *move_to = src;
2067                 struct page *page;
2068
2069                 page = lru_to_page(src);
2070                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
2071
2072                 nr_pages = compound_nr(page);
2073                 total_scan += nr_pages;
2074
2075                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
2076                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2077                         move_to = &pages_skipped;
2078                         goto move;
2079                 }
2080
2081                 /*
2082                  * Do not count skipped pages because that makes the function
2083                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
2084                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
2085                  * pages, triggering a premature OOM.
2086                  * Account all tail pages of THP.
2087                  */
2088                 scan += nr_pages;
2089
2090                 if (!PageLRU(page))
2091                         goto move;
2092                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
2093                         goto move;
2094
2095                 /*
2096                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
2097                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
2098                  * page release code relies on it.
2099                  */
2100                 if (unlikely(!get_page_unless_zero(page)))
2101                         goto move;
2102
2103                 if (!TestClearPageLRU(page)) {
2104                         /* Another thread is already isolating this page */
2105                         put_page(page);
2106                         goto move;
2107                 }
2108
2109                 nr_taken += nr_pages;
2110                 nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2111                 move_to = dst;
2112 move:
2113                 list_move(&page->lru, move_to);
2114         }
2115
2116         /*
2117          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
2118          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
2119          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
2120          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
2121          * system at risk of premature OOM.
2122          */
2123         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
2124                 int zid;
2125
2126                 list_splice(&pages_skipped, src);
2127                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2128                         if (!nr_skipped[zid])
2129                                 continue;
2130
2131                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
2132                         skipped += nr_skipped[zid];
2133                 }
2134         }
2135         *nr_scanned = total_scan;
2136         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
2137                                     total_scan, skipped, nr_taken,
2138                                     sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED, lru);
2139         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
2140         return nr_taken;
2141 }
2142
2143 /**
2144  * folio_isolate_lru() - Try to isolate a folio from its LRU list.
2145  * @folio: Folio to isolate from its LRU list.
2146  *
2147  * Isolate a @folio from an LRU list and adjust the vmstat statistic
2148  * corresponding to whatever LRU list the folio was on.
2149  *
2150  * The folio will have its LRU flag cleared.  If it was found on the
2151  * active list, it will have the Active flag set.  If it was found on the
2152  * unevictable list, it will have the Unevictable flag set.  These flags
2153  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
2154  *
2155  * Context:
2156  *
2157  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
2158  *     fundamental difference from isolate_lru_pages() (which is called
2159  *     without a stable reference).
2160  * (2) The lru_lock must not be held.
2161  * (3) Interrupts must be enabled.
2162  *
2163  * Return: 0 if the folio was removed from an LRU list.
2164  * -EBUSY if the folio was not on an LRU list.
2165  */
2166 int folio_isolate_lru(struct folio *folio)
2167 {
2168         int ret = -EBUSY;
2169
2170         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_ref_count(folio), folio);
2171
2172         if (folio_test_clear_lru(folio)) {
2173                 struct lruvec *lruvec;
2174
2175                 folio_get(folio);
2176                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
2177                 lruvec_del_folio(lruvec, folio);
2178                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
2179                 ret = 0;
2180         }
2181
2182         return ret;
2183 }
2184
2185 /*
2186  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
2187  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
2188  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
2189  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
2190  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
2191  */
2192 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
2193                 struct scan_control *sc)
2194 {
2195         unsigned long inactive, isolated;
2196         bool too_many;
2197
2198         if (current_is_kswapd())
2199                 return 0;
2200
2201         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2202                 return 0;
2203
2204         if (file) {
2205                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2206                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2207         } else {
2208                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2209                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2210         }
2211
2212         /*
2213          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2214          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2215          * deadlock.
2216          */
2217         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2218                 inactive >>= 3;
2219
2220         too_many = isolated > inactive;
2221
2222         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
2223         if (!too_many)
2224                 wake_throttle_isolated(pgdat);
2225
2226         return too_many;
2227 }
2228
2229 /*
2230  * move_pages_to_lru() moves pages from private @list to appropriate LRU list.
2231  * On return, @list is reused as a list of pages to be freed by the caller.
2232  *
2233  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2234  */
2235 static unsigned int move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2236                                       struct list_head *list)
2237 {
2238         int nr_pages, nr_moved = 0;
2239         LIST_HEAD(pages_to_free);
2240         struct page *page;
2241
2242         while (!list_empty(list)) {
2243                 page = lru_to_page(list);
2244                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2245                 list_del(&page->lru);
2246                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2247                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2248                         putback_lru_page(page);
2249                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2250                         continue;
2251                 }
2252
2253                 /*
2254                  * The SetPageLRU needs to be kept here for list integrity.
2255                  * Otherwise:
2256                  *   #0 move_pages_to_lru             #1 release_pages
2257                  *   if !put_page_testzero
2258                  *                                    if (put_page_testzero())
2259                  *                                      !PageLRU //skip lru_lock
2260                  *     SetPageLRU()
2261                  *     list_add(&page->lru,)
2262                  *                                        list_add(&page->lru,)
2263                  */
2264                 SetPageLRU(page);
2265
2266                 if (unlikely(put_page_testzero(page))) {
2267                         __clear_page_lru_flags(page);
2268
2269                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2270                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2271                                 destroy_compound_page(page);
2272                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2273                         } else
2274                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
2275
2276                         continue;
2277                 }
2278
2279                 /*
2280                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2281                  * inhibits memcg migration).
2282                  */
2283                 VM_BUG_ON_PAGE(!folio_matches_lruvec(page_folio(page), lruvec), page);
2284                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
2285                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
2286                 nr_moved += nr_pages;
2287                 if (PageActive(page))
2288                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2289         }
2290
2291         /*
2292          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2293          */
2294         list_splice(&pages_to_free, list);
2295
2296         return nr_moved;
2297 }
2298
2299 /*
2300  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
2301  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE.
2302  * In that case we should only throttle if the backing device it is
2303  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
2304  */
2305 static int current_may_throttle(void)
2306 {
2307         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE);
2308 }
2309
2310 /*
2311  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2312  * of reclaimed pages
2313  */
2314 static unsigned long
2315 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
2316                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
2317 {
2318         LIST_HEAD(page_list);
2319         unsigned long nr_scanned;
2320         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2321         unsigned long nr_taken;
2322         struct reclaim_stat stat;
2323         bool file = is_file_lru(lru);
2324         enum vm_event_item item;
2325         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2326         bool stalled = false;
2327
2328         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2329                 if (stalled)
2330                         return 0;
2331
2332                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2333                 stalled = true;
2334                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
2335
2336                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2337                 if (fatal_signal_pending(current))
2338                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2339         }
2340
2341         lru_add_drain();
2342
2343         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2344
2345         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
2346                                      &nr_scanned, sc, lru);
2347
2348         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2349         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2350         if (!cgroup_reclaim(sc))
2351                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2352         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2353         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2354
2355         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2356
2357         if (nr_taken == 0)
2358                 return 0;
2359
2360         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, &stat, false);
2361
2362         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2363         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2364
2365         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2366         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2367         if (!cgroup_reclaim(sc))
2368                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2369         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2370         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2371         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2372
2373         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2374         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2375         free_unref_page_list(&page_list);
2376
2377         /*
2378          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2379          * implies that flushers are not doing their job. This can
2380          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2381          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2382          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2383          * dirty pages grows not through writes but through memory
2384          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2385          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2386          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2387          */
2388         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2389                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2390
2391         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2392         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2393         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2394         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2395         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2396         sc->nr.taken += nr_taken;
2397         if (file)
2398                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2399
2400         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2401                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2402         return nr_reclaimed;
2403 }
2404
2405 /*
2406  * shrink_active_list() moves pages from the active LRU to the inactive LRU.
2407  *
2408  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2409  * processes.
2410  *
2411  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2412  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2413  * the pages are mapped, the processing is slow (folio_referenced()), so
2414  * we should drop lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2415  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2416  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2417  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2418  *
2419  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2420  * But we had to alter page->flags anyway.
2421  */
2422 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2423                                struct lruvec *lruvec,
2424                                struct scan_control *sc,
2425                                enum lru_list lru)
2426 {
2427         unsigned long nr_taken;
2428         unsigned long nr_scanned;
2429         unsigned long vm_flags;
2430         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2431         LIST_HEAD(l_active);
2432         LIST_HEAD(l_inactive);
2433         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2434         unsigned nr_rotated = 0;
2435         int file = is_file_lru(lru);
2436         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2437
2438         lru_add_drain();
2439
2440         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2441
2442         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2443                                      &nr_scanned, sc, lru);
2444
2445         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2446
2447         if (!cgroup_reclaim(sc))
2448                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2449         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2450
2451         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2452
2453         while (!list_empty(&l_hold)) {
2454                 struct folio *folio;
2455                 struct page *page;
2456
2457                 cond_resched();
2458                 folio = lru_to_folio(&l_hold);
2459                 list_del(&folio->lru);
2460                 page = &folio->page;
2461
2462                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2463                         putback_lru_page(page);
2464                         continue;
2465                 }
2466
2467                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2468                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2469                                 if (page_has_private(page))
2470                                         try_to_release_page(page, 0);
2471                                 unlock_page(page);
2472                         }
2473                 }
2474
2475                 if (folio_referenced(folio, 0, sc->target_mem_cgroup,
2476                                      &vm_flags)) {
2477                         /*
2478                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2479                          * give them one more trip around the active list. So
2480                          * that executable code get better chances to stay in
2481                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2482                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2483                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2484                          * so we ignore them here.
2485                          */
2486                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2487                                 nr_rotated += thp_nr_pages(page);
2488                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2489                                 continue;
2490                         }
2491                 }
2492
2493                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2494                 SetPageWorkingset(page);
2495                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2496         }
2497
2498         /*
2499          * Move pages back to the lru list.
2500          */
2501         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2502
2503         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2504         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2505         /* Keep all free pages in l_active list */
2506         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2507
2508         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2509         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2510
2511         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2512         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2513
2514         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2515         free_unref_page_list(&l_active);
2516         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2517                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2518 }
2519
2520 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2521 {
2522         int nid = NUMA_NO_NODE;
2523         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2524         LIST_HEAD(node_page_list);
2525         struct reclaim_stat dummy_stat;
2526         struct page *page;
2527         unsigned int noreclaim_flag;
2528         struct scan_control sc = {
2529                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2530                 .may_writepage = 1,
2531                 .may_unmap = 1,
2532                 .may_swap = 1,
2533                 .no_demotion = 1,
2534         };
2535
2536         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2537
2538         while (!list_empty(page_list)) {
2539                 page = lru_to_page(page_list);
2540                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2541                         nid = page_to_nid(page);
2542                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2543                 }
2544
2545                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2546                         ClearPageActive(page);
2547                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2548                         continue;
2549                 }
2550
2551                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2552                                                 NODE_DATA(nid),
2553                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2554                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2555                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2556                         list_del(&page->lru);
2557                         putback_lru_page(page);
2558                 }
2559
2560                 nid = NUMA_NO_NODE;
2561         }
2562
2563         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2564                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2565                                                 NODE_DATA(nid),
2566                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2567                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2568                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2569                         list_del(&page->lru);
2570                         putback_lru_page(page);
2571                 }
2572         }
2573
2574         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2575
2576         return nr_reclaimed;
2577 }
2578
2579 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2580                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2581 {
2582         if (is_active_lru(lru)) {
2583                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2584                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2585                 else
2586                         sc->skipped_deactivate = 1;
2587                 return 0;
2588         }
2589
2590         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2591 }
2592
2593 /*
2594  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2595  * to do too much work.
2596  *
2597  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2598  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2599  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2600  *
2601  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2602  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2603  *
2604  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2605  *
2606  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2607  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2608  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2609  *
2610  * total     target    max
2611  * memory    ratio     inactive
2612  * -------------------------------------
2613  *   10MB       1         5MB
2614  *  100MB       1        50MB
2615  *    1GB       3       250MB
2616  *   10GB      10       0.9GB
2617  *  100GB      31         3GB
2618  *    1TB     101        10GB
2619  *   10TB     320        32GB
2620  */
2621 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2622 {
2623         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2624         unsigned long inactive, active;
2625         unsigned long inactive_ratio;
2626         unsigned long gb;
2627
2628         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2629         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2630
2631         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2632         if (gb)
2633                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2634         else
2635                 inactive_ratio = 1;
2636
2637         return inactive * inactive_ratio < active;
2638 }
2639
2640 enum scan_balance {
2641         SCAN_EQUAL,
2642         SCAN_FRACT,
2643         SCAN_ANON,
2644         SCAN_FILE,
2645 };
2646
2647 /*
2648  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2649  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2650  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2651  * onto the active list instead of evict.
2652  *
2653  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2654  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2655  */
2656 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2657                            unsigned long *nr)
2658 {
2659         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2660         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2661         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2662         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2663         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2664         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2665         enum scan_balance scan_balance;
2666         unsigned long ap, fp;
2667         enum lru_list lru;
2668
2669         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2670         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2671                 scan_balance = SCAN_FILE;
2672                 goto out;
2673         }
2674
2675         /*
2676          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2677          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2678          * disable swapping for individual groups completely when
2679          * using the memory controller's swap limit feature would be
2680          * too expensive.
2681          */
2682         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2683                 scan_balance = SCAN_FILE;
2684                 goto out;
2685         }
2686
2687         /*
2688          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2689          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2690          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2691          */
2692         if (!sc->priority && swappiness) {
2693                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2694                 goto out;
2695         }
2696
2697         /*
2698          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2699          */
2700         if (sc->file_is_tiny) {
2701                 scan_balance = SCAN_ANON;
2702                 goto out;
2703         }
2704
2705         /*
2706          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2707          * anything from the anonymous working right now.
2708          */
2709         if (sc->cache_trim_mode) {
2710                 scan_balance = SCAN_FILE;
2711                 goto out;
2712         }
2713
2714         scan_balance = SCAN_FRACT;
2715         /*
2716          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2717          *
2718          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2719          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2720          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2721          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2722          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2723          *
2724          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2725          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2726          * applied, before swappiness.
2727          *
2728          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2729          */
2730         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2731         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2732         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2733         total_cost = anon_cost + file_cost;
2734
2735         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2736         ap /= anon_cost + 1;
2737
2738         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2739         fp /= file_cost + 1;
2740
2741         fraction[0] = ap;
2742         fraction[1] = fp;
2743         denominator = ap + fp;
2744 out:
2745         for_each_evictable_lru(lru) {
2746                 int file = is_file_lru(lru);
2747                 unsigned long lruvec_size;
2748                 unsigned long low, min;
2749                 unsigned long scan;
2750
2751                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2752                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2753                                       &min, &low);
2754
2755                 if (min || low) {
2756                         /*
2757                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2758                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2759                          * setting.
2760                          *
2761                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2762                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2763                          * approach the memory protection threshold, to totally
2764                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2765                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2766                          * also means we simply get no protection at all if we
2767                          * set it too low, which is not ideal.
2768                          *
2769                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2770                          * pressure by how much of the total memory used is
2771                          * within protection thresholds.
2772                          *
2773                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2774                          * we skip over all groups that are within their low
2775                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2776                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2777                          * the best-effort low protection. However, we still
2778                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2779                          * that case instead of simply punishing them all
2780                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2781                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2782                          * again by how much of the total memory used is under
2783                          * hard protection.
2784                          */
2785                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2786                         unsigned long protection;
2787
2788                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2789                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2790                                 protection = low;
2791                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2792                         } else {
2793                                 protection = min;
2794                         }
2795
2796                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2797                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2798
2799                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2800                                 (cgroup_size + 1);
2801
2802                         /*
2803                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2804                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2805                          * sc->priority further than desirable.
2806                          */
2807                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2808                 } else {
2809                         scan = lruvec_size;
2810                 }
2811
2812                 scan >>= sc->priority;
2813
2814                 /*
2815                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2816                  * scrape out the remaining cache.
2817                  */
2818                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2819                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2820
2821                 switch (scan_balance) {
2822                 case SCAN_EQUAL:
2823                         /* Scan lists relative to size */
2824                         break;
2825                 case SCAN_FRACT:
2826                         /*
2827                          * Scan types proportional to swappiness and
2828                          * their relative recent reclaim efficiency.
2829                          * Make sure we don't miss the last page on
2830                          * the offlined memory cgroups because of a
2831                          * round-off error.
2832                          */
2833                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2834                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2835                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2836                                                   denominator);
2837                         break;
2838                 case SCAN_FILE:
2839                 case SCAN_ANON:
2840                         /* Scan one type exclusively */
2841                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2842                                 scan = 0;
2843                         break;
2844                 default:
2845                         /* Look ma, no brain */
2846                         BUG();
2847                 }
2848
2849                 nr[lru] = scan;
2850         }
2851 }
2852
2853 /*
2854  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2855  * ultimately no way to reclaim the memory.
2856  */
2857 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2858                                struct scan_control *sc)
2859 {
2860         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2861         if (total_swap_pages > 0)
2862                 return true;
2863
2864         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2865         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2866 }
2867
2868 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2869 {
2870         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2871         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2872         unsigned long nr_to_scan;
2873         enum lru_list lru;
2874         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2875         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2876         struct blk_plug plug;
2877         bool scan_adjusted;
2878
2879         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2880
2881         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2882         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2883
2884         /*
2885          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2886          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2887          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2888          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2889          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2890          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2891          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2892          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2893          * dropped to zero at the first pass.
2894          */
2895         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2896                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2897
2898         blk_start_plug(&plug);
2899         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2900                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2901                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2902                 unsigned long nr_scanned;
2903
2904                 for_each_evictable_lru(lru) {
2905                         if (nr[lru]) {
2906                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2907                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2908
2909                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2910                                                             lruvec, sc);
2911                         }
2912                 }
2913
2914                 cond_resched();
2915
2916                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2917                         continue;
2918
2919                 /*
2920                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2921                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2922                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2923                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2924                  * proportional to the original scan target.
2925                  */
2926                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2927                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2928
2929                 /*
2930                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2931                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2932                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2933                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2934                  */
2935                 if (!nr_file || !nr_anon)
2936                         break;
2937
2938                 if (nr_file > nr_anon) {
2939                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2940                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2941                         lru = LRU_BASE;
2942                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2943                 } else {
2944                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2945                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2946                         lru = LRU_FILE;
2947                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2948                 }
2949
2950                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2951                 nr[lru] = 0;
2952                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2953
2954                 /*
2955                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2956                  * scan target and the percentage scanning already complete
2957                  */
2958                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2959                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2960                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2961                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2962
2963                 lru += LRU_ACTIVE;
2964                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2965                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2966                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2967
2968                 scan_adjusted = true;
2969         }
2970         blk_finish_plug(&plug);
2971         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2972
2973         /*
2974          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2975          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2976          */
2977         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
2978             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2979                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2980                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2981 }
2982
2983 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2984 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2985 {
2986         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2987                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2988                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2989                 return true;
2990
2991         return false;
2992 }
2993
2994 /*
2995  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2996  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2997  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2998  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
2999  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
3000  */
3001 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
3002                                         unsigned long nr_reclaimed,
3003                                         struct scan_control *sc)
3004 {
3005         unsigned long pages_for_compaction;
3006         unsigned long inactive_lru_pages;
3007         int z;
3008
3009         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
3010         if (!in_reclaim_compaction(sc))
3011                 return false;
3012
3013         /*
3014          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
3015          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
3016          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
3017          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
3018          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
3019          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
3020          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
3021          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
3022          */
3023         if (!nr_reclaimed)
3024                 return false;
3025
3026         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
3027         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3028                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3029                 if (!managed_zone(zone))
3030                         continue;
3031
3032                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
3033                 case COMPACT_SUCCESS:
3034                 case COMPACT_CONTINUE:
3035                         return false;
3036                 default:
3037                         /* check next zone */
3038                         ;
3039                 }
3040         }
3041
3042         /*
3043          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
3044          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
3045          */
3046         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
3047         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3048         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
3049                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3050
3051         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
3052 }
3053
3054 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3055 {
3056         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
3057         struct mem_cgroup *memcg;
3058
3059         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
3060         do {
3061                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3062                 unsigned long reclaimed;
3063                 unsigned long scanned;
3064
3065                 /*
3066                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
3067                  * aren't eligible for reclaim - either because they
3068                  * don't have any reclaimable pages, or because their
3069                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
3070                  */
3071                 cond_resched();
3072
3073                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
3074
3075                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
3076                         /*
3077                          * Hard protection.
3078                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
3079                          */
3080                         continue;
3081                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
3082                         /*
3083                          * Soft protection.
3084                          * Respect the protection only as long as
3085                          * there is an unprotected supply
3086                          * of reclaimable memory from other cgroups.
3087                          */
3088                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
3089                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
3090                                 continue;
3091                         }
3092                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
3093                 }
3094
3095                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3096                 scanned = sc->nr_scanned;
3097
3098                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
3099
3100                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
3101                             sc->priority);
3102
3103                 /* Record the group's reclaim efficiency */
3104                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
3105                            sc->nr_scanned - scanned,
3106                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
3107
3108         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
3109 }
3110
3111 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3112 {
3113         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
3114         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
3115         struct lruvec *target_lruvec;
3116         bool reclaimable = false;
3117         unsigned long file;
3118
3119         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
3120
3121 again:
3122         /*
3123          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
3124          * lruvec stats for heuristics.
3125          */
3126         mem_cgroup_flush_stats();
3127
3128         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
3129
3130         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3131         nr_scanned = sc->nr_scanned;
3132
3133         /*
3134          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
3135          */
3136         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3137         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
3138         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
3139         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3140
3141         /*
3142          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
3143          * and file LRU lists.
3144          */
3145         if (!sc->force_deactivate) {
3146                 unsigned long refaults;
3147
3148                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3149                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3150                 if (refaults != target_lruvec->refaults[0] ||
3151                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3152                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
3153                 else
3154                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
3155
3156                 /*
3157                  * When refaults are being observed, it means a new
3158                  * workingset is being established. Deactivate to get
3159                  * rid of any stale active pages quickly.
3160                  */
3161                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3162                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3163                 if (refaults != target_lruvec->refaults[1] ||
3164                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
3165                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
3166                 else
3167                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
3168         } else
3169                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
3170
3171         /*
3172          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
3173          * thrashing, try to reclaim those first before touching
3174          * anonymous pages.
3175          */
3176         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
3177         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
3178                 sc->cache_trim_mode = 1;
3179         else
3180                 sc->cache_trim_mode = 0;
3181
3182         /*
3183          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
3184          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
3185          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
3186          * shrinks, so does the window for rotation from references.
3187          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
3188          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
3189          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
3190          */
3191         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3192                 unsigned long total_high_wmark = 0;
3193                 unsigned long free, anon;
3194                 int z;
3195
3196                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
3197                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
3198                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3199
3200                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
3201                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3202                         if (!managed_zone(zone))
3203                                 continue;
3204
3205                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
3206                 }
3207
3208                 /*
3209                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
3210                  * runaway file reclaim problem, but rather just
3211                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
3212                  */
3213                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3214
3215                 sc->file_is_tiny =
3216                         file + free <= total_high_wmark &&
3217                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
3218                         anon >> sc->priority;
3219         }
3220
3221         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
3222
3223         if (reclaim_state) {
3224                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
3225                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
3226         }
3227
3228         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
3229         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
3230                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
3231                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
3232
3233         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
3234                 reclaimable = true;
3235
3236         if (current_is_kswapd()) {
3237                 /*
3238                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
3239                  * it implies that the long-lived page allocation rate
3240                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
3241                  * global limits are not being effective at throttling
3242                  * processes due to the page distribution throughout
3243                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
3244                  * device. The only option is to throttle from reclaim
3245                  * context which is not ideal as there is no guarantee
3246                  * the dirtying process is throttled in the same way
3247                  * balance_dirty_pages() manages.
3248                  *
3249                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
3250                  * count the number of pages under pages flagged for
3251                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
3252                  * in the nr_immediate check below.
3253                  */
3254                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
3255                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3256
3257                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
3258                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
3259                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3260
3261                 /*
3262                  * If kswapd scans pages marked for immediate
3263                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
3264                  * implies that pages are cycling through the LRU
3265                  * faster than they are written so forcibly stall
3266                  * until some pages complete writeback.
3267                  */
3268                 if (sc->nr.immediate)
3269                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
3270         }
3271
3272         /*
3273          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
3274          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
3275          *
3276          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
3277          * stalling in reclaim_throttle().
3278          */
3279         if ((current_is_kswapd() ||
3280              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
3281             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
3282                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
3283
3284         /*
3285          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
3286          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
3287          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
3288          * the LRU too quickly.
3289          */
3290         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
3291             !sc->hibernation_mode &&
3292             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
3293                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED);
3294
3295         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
3296                                     sc))
3297                 goto again;
3298
3299         /*
3300          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
3301          * many failures to reclaim anything from them and goes to
3302          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
3303          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
3304          */
3305         if (reclaimable)
3306                 pgdat->kswapd_failures = 0;
3307 }
3308
3309 /*
3310  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
3311  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
3312  * should reclaim first.
3313  */
3314 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
3315 {
3316         unsigned long watermark;
3317         enum compact_result suitable;
3318
3319         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
3320         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
3321                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
3322                 return true;
3323         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
3324                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
3325                 return false;
3326
3327         /*
3328          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
3329          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
3330          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
3331          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
3332          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
3333          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
3334          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
3335          */
3336         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
3337
3338         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
3339 }
3340
3341 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3342 {
3343         /*
3344          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
3345          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
3346          */
3347         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
3348                 wait_queue_head_t *wqh;
3349
3350                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
3351                 if (waitqueue_active(wqh))
3352                         wake_up(wqh);
3353
3354                 return;
3355         }
3356
3357         /*
3358          * Do not throttle kswapd or cgroup reclaim on NOPROGRESS as it will
3359          * throttle on VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages
3360          * under writeback and marked for immediate reclaim at the tail of the
3361          * LRU.
3362          */
3363         if (current_is_kswapd() || cgroup_reclaim(sc))
3364                 return;
3365
3366         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
3367         if (sc->priority == 1 && !sc->nr_reclaimed)
3368                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
3369 }
3370
3371 /*
3372  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
3373  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
3374  * request.
3375  *
3376  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
3377  * scan then give up on it.
3378  */
3379 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
3380 {
3381         struct zoneref *z;
3382         struct zone *zone;
3383         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3384         unsigned long nr_soft_scanned;
3385         gfp_t orig_mask;
3386         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3387         pg_data_t *first_pgdat = NULL;
3388
3389         /*
3390          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
3391          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
3392          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
3393          */
3394         orig_mask = sc->gfp_mask;
3395         if (buffer_heads_over_limit) {
3396                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3397                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
3398         }
3399
3400         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3401                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
3402                 /*
3403                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
3404                  * to global LRU.
3405                  */
3406                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3407                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
3408                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3409                                 continue;
3410
3411                         /*
3412                          * If we already have plenty of memory free for
3413                          * compaction in this zone, don't free any more.
3414                          * Even though compaction is invoked for any
3415                          * non-zero order, only frequent costly order
3416                          * reclamation is disruptive enough to become a
3417                          * noticeable problem, like transparent huge
3418                          * page allocations.
3419                          */
3420                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
3421                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3422                             compaction_ready(zone, sc)) {
3423                                 sc->compaction_ready = true;
3424                                 continue;
3425                         }
3426
3427                         /*
3428                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
3429                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
3430                          * node may be shrunk multiple times but in that case
3431                          * the user prefers lower zones being preserved.
3432                          */
3433                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3434                                 continue;
3435
3436                         /*
3437                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3438                          * and returns the number of reclaimed pages and
3439                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3440                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3441                          */
3442                         nr_soft_scanned = 0;
3443                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3444                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3445                                                 &nr_soft_scanned);
3446                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3447                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3448                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3449                 }
3450
3451                 if (!first_pgdat)
3452                         first_pgdat = zone->zone_pgdat;
3453
3454                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3455                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3456                         continue;
3457                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3458                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3459         }
3460
3461         if (first_pgdat)
3462                 consider_reclaim_throttle(first_pgdat, sc);
3463
3464         /*
3465          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3466          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3467          */
3468         sc->gfp_mask = orig_mask;
3469 }
3470
3471 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3472 {
3473         struct lruvec *target_lruvec;
3474         unsigned long refaults;
3475
3476         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3477         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3478         target_lruvec->refaults[0] = refaults;
3479         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3480         target_lruvec->refaults[1] = refaults;
3481 }
3482
3483 /*
3484  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3485  *
3486  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3487  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3488  *
3489  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3490  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3491  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3492  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3493  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3494  * work, and the allocation attempt will fail.
3495  *
3496  * returns:     0, if no pages reclaimed
3497  *              else, the number of pages reclaimed
3498  */
3499 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3500                                           struct scan_control *sc)
3501 {
3502         int initial_priority = sc->priority;
3503         pg_data_t *last_pgdat;
3504         struct zoneref *z;
3505         struct zone *zone;
3506 retry:
3507         delayacct_freepages_start();
3508
3509         if (!cgroup_reclaim(sc))
3510                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3511
3512         do {
3513                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3514                                 sc->priority);
3515                 sc->nr_scanned = 0;
3516                 shrink_zones(zonelist, sc);
3517
3518                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3519                         break;
3520
3521                 if (sc->compaction_ready)
3522                         break;
3523
3524                 /*
3525                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3526                  * writepage even in laptop mode.
3527                  */
3528                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3529                         sc->may_writepage = 1;
3530         } while (--sc->priority >= 0);
3531
3532         last_pgdat = NULL;
3533         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3534                                         sc->nodemask) {
3535                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3536                         continue;
3537                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3538
3539                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3540
3541                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3542                         struct lruvec *lruvec;
3543
3544                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3545                                                    zone->zone_pgdat);
3546                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3547                 }
3548         }
3549
3550         delayacct_freepages_end();
3551
3552         if (sc->nr_reclaimed)
3553                 return sc->nr_reclaimed;
3554
3555         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3556         if (sc->compaction_ready)
3557                 return 1;
3558
3559         /*
3560          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3561          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3562          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3563          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3564          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3565          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3566          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3567          */
3568         if (sc->skipped_deactivate) {
3569                 sc->priority = initial_priority;
3570                 sc->force_deactivate = 1;
3571                 sc->skipped_deactivate = 0;
3572                 goto retry;
3573         }
3574
3575         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3576         if (sc->memcg_low_skipped) {
3577                 sc->priority = initial_priority;
3578                 sc->force_deactivate = 0;
3579                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3580                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3581                 goto retry;
3582         }
3583
3584         return 0;
3585 }
3586
3587 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3588 {
3589         struct zone *zone;
3590         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3591         unsigned long free_pages = 0;
3592         int i;
3593         bool wmark_ok;
3594
3595         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3596                 return true;
3597
3598         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3599                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3600                 if (!managed_zone(zone))
3601                         continue;
3602
3603                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3604                         continue;
3605
3606                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3607                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3608         }
3609
3610         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3611         if (!pfmemalloc_reserve)
3612                 return true;
3613
3614         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3615
3616         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3617         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3618                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3619                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3620
3621                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3622         }
3623
3624         return wmark_ok;
3625 }
3626
3627 /*
3628  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3629  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3630  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3631  * when the low watermark is reached.
3632  *
3633  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3634  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3635  */
3636 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3637                                         nodemask_t *nodemask)
3638 {
3639         struct zoneref *z;
3640         struct zone *zone;
3641         pg_data_t *pgdat = NULL;
3642
3643         /*
3644          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3645          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3646          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3647          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3648          * processes to block on log_wait_commit().
3649          */
3650         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3651                 goto out;
3652
3653         /*
3654          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3655          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3656          */
3657         if (fatal_signal_pending(current))
3658                 goto out;
3659
3660         /*
3661          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3662          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3663          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3664          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3665          *
3666          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3667          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3668          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3669          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3670          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3671          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3672          * should make reasonable progress.
3673          */
3674         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3675                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3676                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3677                         continue;
3678
3679                 /* Throttle based on the first usable node */
3680                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3681                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3682                         goto out;
3683                 break;
3684         }
3685
3686         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3687         if (!pgdat)
3688                 goto out;
3689
3690         /* Account for the throttling */
3691         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3692
3693         /*
3694          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3695          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3696          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3697          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3698          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3699          * second before continuing.
3700          */
3701         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3702                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3703                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3704         else
3705                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
3706                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3707                         allow_direct_reclaim(pgdat));
3708
3709         if (fatal_signal_pending(current))
3710                 return true;
3711
3712 out:
3713         return false;
3714 }
3715
3716 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3717                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3718 {
3719         unsigned long nr_reclaimed;
3720         struct scan_control sc = {
3721                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3722                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3723                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3724                 .order = order,
3725                 .nodemask = nodemask,
3726                 .priority = DEF_PRIORITY,
3727                 .may_writepage = !laptop_mode,
3728                 .may_unmap = 1,
3729                 .may_swap = 1,
3730         };
3731
3732         /*
3733          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3734          * Confirm they are large enough for max values.
3735          */
3736         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3737         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3738         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3739
3740         /*
3741          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3742          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3743          * point.
3744          */
3745         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3746                 return 1;
3747
3748         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3749         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3750
3751         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3752
3753         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3754         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3755
3756         return nr_reclaimed;
3757 }
3758
3759 #ifdef CONFIG_MEMCG
3760
3761 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3762 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3763                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3764                                                 pg_data_t *pgdat,
3765                                                 unsigned long *nr_scanned)
3766 {
3767         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3768         struct scan_control sc = {
3769                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3770                 .target_mem_cgroup = memcg,
3771                 .may_writepage = !laptop_mode,
3772                 .may_unmap = 1,
3773                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3774                 .may_swap = !noswap,
3775         };
3776
3777         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3778
3779         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3780                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3781
3782         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3783                                                       sc.gfp_mask);
3784
3785         /*
3786          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3787          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3788          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3789          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3790          * the priority and make it zero.
3791          */
3792         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3793
3794         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3795
3796         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3797
3798         return sc.nr_reclaimed;
3799 }
3800
3801 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3802                                            unsigned long nr_pages,
3803                                            gfp_t gfp_mask,
3804                                            bool may_swap)
3805 {
3806         unsigned long nr_reclaimed;
3807         unsigned int noreclaim_flag;
3808         struct scan_control sc = {
3809                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3810                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3811                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3812                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3813                 .target_mem_cgroup = memcg,
3814                 .priority = DEF_PRIORITY,
3815                 .may_writepage = !laptop_mode,
3816                 .may_unmap = 1,
3817                 .may_swap = may_swap,
3818         };
3819         /*
3820          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3821          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3822          * the reclaim does not bail out early.
3823          */
3824         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3825
3826         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3827         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3828         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3829
3830         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3831
3832         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3833         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3834         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3835
3836         return nr_reclaimed;
3837 }
3838 #endif
3839
3840 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3841                                 struct scan_control *sc)
3842 {
3843         struct mem_cgroup *memcg;
3844         struct lruvec *lruvec;
3845
3846         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
3847                 return;
3848
3849         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3850         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3851                 return;
3852
3853         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3854         do {
3855                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3856                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3857                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3858                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3859         } while (memcg);
3860 }
3861
3862 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3863 {
3864         int i;
3865         struct zone *zone;
3866
3867         /*
3868          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3869          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3870          * should not be checked at the same time as reclaim would
3871          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3872          * zone is balanced.
3873          */
3874         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3875                 zone = pgdat->node_zones + i;
3876                 if (!managed_zone(zone))
3877                         continue;
3878
3879                 if (zone->watermark_boost)
3880                         return true;
3881         }
3882
3883         return false;
3884 }
3885
3886 /*
3887  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3888  * and highest_zoneidx
3889  */
3890 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3891 {
3892         int i;
3893         unsigned long mark = -1;
3894         struct zone *zone;
3895
3896         /*
3897          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3898          * meet watermarks.
3899          */
3900         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3901                 zone = pgdat->node_zones + i;
3902
3903                 if (!managed_zone(zone))
3904                         continue;
3905
3906                 if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING)
3907                         mark = wmark_pages(zone, WMARK_PROMO);
3908                 else
3909                         mark = high_wmark_pages(zone);
3910                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3911                         return true;
3912         }
3913
3914         /*
3915          * If a node has no populated zone within highest_zoneidx, it does not
3916          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3917          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3918          */
3919         if (mark == -1)
3920                 return true;
3921
3922         return false;
3923 }
3924
3925 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3926 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3927 {
3928         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3929
3930         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3931         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3932         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3933 }
3934
3935 /*
3936  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3937  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3938  *
3939  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3940  */
3941 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
3942                                 int highest_zoneidx)
3943 {
3944         /*
3945          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3946          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3947          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3948          * throttled. There is also a potential race if processes get
3949          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3950          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3951          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3952          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3953          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3954          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3955          * that here we are under prepare_to_wait().
3956          */
3957         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3958                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3959
3960         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3961         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3962                 return true;
3963
3964         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
3965                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3966                 return true;
3967         }
3968
3969         return false;
3970 }
3971
3972 /*
3973  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3974  * zone that is currently unbalanced.
3975  *
3976  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3977  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3978  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3979  */
3980 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3981                                struct scan_control *sc)
3982 {
3983         struct zone *zone;
3984         int z;
3985
3986         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3987         sc->nr_to_reclaim = 0;
3988         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3989                 zone = pgdat->node_zones + z;
3990                 if (!managed_zone(zone))
3991                         continue;
3992
3993                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3994         }
3995
3996         /*
3997          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3998          * now pressure is applied based on node LRU order.
3999          */
4000         shrink_node(pgdat, sc);
4001
4002         /*
4003          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
4004          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
4005          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
4006          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
4007          * can direct reclaim/compact.
4008          */
4009         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
4010                 sc->order = 0;
4011
4012         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
4013 }
4014
4015 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
4016 static inline void
4017 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
4018 {
4019         int i;
4020         struct zone *zone;
4021
4022         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4023                 zone = pgdat->node_zones + i;
4024
4025                 if (!managed_zone(zone))
4026                         continue;
4027
4028                 if (active)
4029                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4030                 else
4031                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
4032         }
4033 }
4034
4035 static inline void
4036 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4037 {
4038         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
4039 }
4040
4041 static inline void
4042 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
4043 {
4044         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
4045 }
4046
4047 /*
4048  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
4049  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
4050  * balanced.
4051  *
4052  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
4053  *
4054  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
4055  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
4056  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
4057  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
4058  * balanced.
4059  */
4060 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
4061 {
4062         int i;
4063         unsigned long nr_soft_reclaimed;
4064         unsigned long nr_soft_scanned;
4065         unsigned long pflags;
4066         unsigned long nr_boost_reclaim;
4067         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
4068         bool boosted;
4069         struct zone *zone;
4070         struct scan_control sc = {
4071                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
4072                 .order = order,
4073                 .may_unmap = 1,
4074         };
4075
4076         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4077         psi_memstall_enter(&pflags);
4078         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4079
4080         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
4081
4082         /*
4083          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
4084          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
4085          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
4086          */
4087         nr_boost_reclaim = 0;
4088         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4089                 zone = pgdat->node_zones + i;
4090                 if (!managed_zone(zone))
4091                         continue;
4092
4093                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
4094                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
4095         }
4096         boosted = nr_boost_reclaim;
4097
4098 restart:
4099         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4100         sc.priority = DEF_PRIORITY;
4101         do {
4102                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
4103                 bool raise_priority = true;
4104                 bool balanced;
4105                 bool ret;
4106
4107                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
4108
4109                 /*
4110                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
4111                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
4112                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
4113                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
4114                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
4115                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
4116                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
4117                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
4118                  */
4119                 if (buffer_heads_over_limit) {
4120                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
4121                                 zone = pgdat->node_zones + i;
4122                                 if (!managed_zone(zone))
4123                                         continue;
4124
4125                                 sc.reclaim_idx = i;
4126                                 break;
4127                         }
4128                 }
4129
4130                 /*
4131                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
4132                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
4133                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
4134                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
4135                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
4136                  */
4137                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
4138                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
4139                         nr_boost_reclaim = 0;
4140                         goto restart;
4141                 }
4142
4143                 /*
4144                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
4145                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
4146                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
4147                  */
4148                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
4149                         goto out;
4150
4151                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
4152                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
4153                         raise_priority = false;
4154
4155                 /*
4156                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
4157                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
4158                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
4159                  * reclaim will be aborted.
4160                  */
4161                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
4162                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
4163
4164                 /*
4165                  * Do some background aging of the anon list, to give
4166                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
4167                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
4168                  * about consistent aging.
4169                  */
4170                 age_active_anon(pgdat, &sc);
4171
4172                 /*
4173                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
4174                  * even in laptop mode.
4175                  */
4176                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
4177                         sc.may_writepage = 1;
4178
4179                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
4180                 sc.nr_scanned = 0;
4181                 nr_soft_scanned = 0;
4182                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
4183                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
4184                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
4185
4186                 /*
4187                  * There should be no need to raise the scanning priority if
4188                  * enough pages are already being scanned that that high
4189                  * watermark would be met at 100% efficiency.
4190                  */
4191                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
4192                         raise_priority = false;
4193
4194                 /*
4195                  * If the low watermark is met there is no need for processes
4196                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
4197                  * able to safely make forward progress. Wake them
4198                  */
4199                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
4200                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
4201                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4202
4203                 /* Check if kswapd should be suspending */
4204                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4205                 ret = try_to_freeze();
4206                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4207                 if (ret || kthread_should_stop())
4208                         break;
4209
4210                 /*
4211                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
4212                  * progress in reclaiming pages
4213                  */
4214                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
4215                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
4216
4217                 /*
4218                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
4219                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
4220                  * extreme circumstances.
4221                  */
4222                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
4223                         break;
4224
4225                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
4226                         sc.priority--;
4227         } while (sc.priority >= 1);
4228
4229         if (!sc.nr_reclaimed)
4230                 pgdat->kswapd_failures++;
4231
4232 out:
4233         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4234
4235         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
4236         if (boosted) {
4237                 unsigned long flags;
4238
4239                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4240                         if (!zone_boosts[i])
4241                                 continue;
4242
4243                         /* Increments are under the zone lock */
4244                         zone = pgdat->node_zones + i;
4245                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4246                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
4247                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4248                 }
4249
4250                 /*
4251                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
4252                  * pageblocks.
4253                  */
4254                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
4255         }
4256
4257         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
4258         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4259         psi_memstall_leave(&pflags);
4260         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4261
4262         /*
4263          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
4264          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
4265          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
4266          * remain at the higher level.
4267          */
4268         return sc.order;
4269 }
4270
4271 /*
4272  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
4273  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
4274  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
4275  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
4276  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
4277  */
4278 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
4279                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
4280 {
4281         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4282
4283         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
4284 }
4285
4286 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
4287                                 unsigned int highest_zoneidx)
4288 {
4289         long remaining = 0;
4290         DEFINE_WAIT(wait);
4291
4292         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
4293                 return;
4294
4295         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4296
4297         /*
4298          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
4299          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
4300          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
4301          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
4302          * succeed.
4303          */
4304         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4305                 /*
4306                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
4307                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
4308                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
4309                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
4310                  */
4311                 reset_isolation_suitable(pgdat);
4312
4313                 /*
4314                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
4315                  * allocation of the requested order possible.
4316                  */
4317                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
4318
4319                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
4320
4321                 /*
4322                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
4323                  * order. The values will either be from a wakeup request or
4324                  * the previous request that slept prematurely.
4325                  */
4326                 if (remaining) {
4327                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
4328                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4329                                                         highest_zoneidx));
4330
4331                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
4332                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
4333                 }
4334
4335                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4336                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4337         }
4338
4339         /*
4340          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
4341          * go fully to sleep until explicitly woken up.
4342          */
4343         if (!remaining &&
4344             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4345                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
4346
4347                 /*
4348                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
4349                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
4350                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
4351                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
4352                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
4353                  * them before going back to sleep.
4354                  */
4355                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
4356
4357                 if (!kthread_should_stop())
4358                         schedule();
4359
4360                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
4361         } else {
4362                 if (remaining)
4363                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
4364                 else
4365                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
4366         }
4367         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4368 }
4369
4370 /*
4371  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
4372  * from the init process.
4373  *
4374  * This basically trickles out pages so that we have _some_
4375  * free memory available even if there is no other activity
4376  * that frees anything up. This is needed for things like routing
4377  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
4378  * asynchronous contexts that cannot page things out.
4379  *
4380  * If there are applications that are active memory-allocators
4381  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
4382  */
4383 static int kswapd(void *p)
4384 {
4385         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
4386         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
4387         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
4388         struct task_struct *tsk = current;
4389         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4390
4391         if (!cpumask_empty(cpumask))
4392                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
4393
4394         /*
4395          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
4396          * and that if we need more memory we should get access to it
4397          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
4398          * never get caught in the normal page freeing logic.
4399          *
4400          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
4401          * you need a small amount of memory in order to be able to
4402          * page out something else, and this flag essentially protects
4403          * us from recursively trying to free more memory as we're
4404          * trying to free the first piece of memory in the first place).
4405          */
4406         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD;
4407         set_freezable();
4408
4409         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4410         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4411         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
4412         for ( ; ; ) {
4413                 bool ret;
4414
4415                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4416                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4417                                                         highest_zoneidx);
4418
4419 kswapd_try_sleep:
4420                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
4421                                         highest_zoneidx);
4422
4423                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
4424                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4425                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4426                                                         highest_zoneidx);
4427                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4428                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4429
4430                 ret = try_to_freeze();
4431                 if (kthread_should_stop())
4432                         break;
4433
4434                 /*
4435                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
4436                  * after returning from the refrigerator
4437                  */
4438                 if (ret)
4439                         continue;
4440
4441                 /*
4442                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
4443                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
4444                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
4445                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
4446                  * but kcompactd is woken to compact for the original
4447                  * request (alloc_order).
4448                  */
4449                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
4450                                                 alloc_order);
4451                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
4452                                                 highest_zoneidx);
4453                 if (reclaim_order < alloc_order)
4454                         goto kswapd_try_sleep;
4455         }
4456
4457         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD);
4458
4459         return 0;
4460 }
4461
4462 /*
4463  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
4464  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
4465  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
4466  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
4467  * needed.
4468  */
4469 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
4470                    enum zone_type highest_zoneidx)
4471 {
4472         pg_data_t *pgdat;
4473         enum zone_type curr_idx;
4474
4475         if (!managed_zone(zone))
4476                 return;
4477
4478         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
4479                 return;
4480
4481         pgdat = zone->zone_pgdat;
4482         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4483
4484         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
4485                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
4486
4487         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
4488                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
4489
4490         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
4491                 return;
4492
4493         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
4494         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
4495             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
4496              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
4497                 /*
4498                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
4499                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
4500                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4501                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4502                  * ratelimit its work.
4503                  */
4504                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4505                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4506                 return;
4507         }
4508
4509         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4510                                       gfp_flags);
4511         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4512 }
4513
4514 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4515 /*
4516  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4517  * freed pages.
4518  *
4519  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4520  * LRU order by reclaiming preferentially
4521  * inactive > active > active referenced > active mapped
4522  */
4523 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4524 {
4525         struct scan_control sc = {
4526                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4527                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4528                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4529                 .priority = DEF_PRIORITY,
4530                 .may_writepage = 1,
4531                 .may_unmap = 1,
4532                 .may_swap = 1,
4533                 .hibernation_mode = 1,
4534         };
4535         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4536         unsigned long nr_reclaimed;
4537         unsigned int noreclaim_flag;
4538
4539         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4540         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4541         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4542
4543         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4544
4545         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4546         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4547         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4548
4549         return nr_reclaimed;
4550 }
4551 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4552
4553 /*
4554  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4555  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4556  */
4557 void kswapd_run(int nid)
4558 {
4559         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4560
4561         if (pgdat->kswapd)
4562                 return;
4563
4564         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4565         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4566                 /* failure at boot is fatal */
4567                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4568                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4569                 pgdat->kswapd = NULL;
4570         }
4571 }
4572
4573 /*
4574  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4575  * hold mem_hotplug_begin/end().
4576  */
4577 void kswapd_stop(int nid)
4578 {
4579         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4580
4581         if (kswapd) {
4582                 kthread_stop(kswapd);
4583                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4584         }
4585 }
4586
4587 static int __init kswapd_init(void)
4588 {
4589         int nid;
4590
4591         swap_setup();
4592         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4593                 kswapd_run(nid);
4594         return 0;
4595 }
4596
4597 module_init(kswapd_init)
4598
4599 #ifdef CONFIG_NUMA
4600 /*
4601  * Node reclaim mode
4602  *
4603  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4604  * the watermarks.
4605  */
4606 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4607
4608 /*
4609  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4610  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4611  * a zone.
4612  */
4613 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4614
4615 /*
4616  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4617  * occur.
4618  */
4619 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4620
4621 /*
4622  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4623  * slab reclaim needs to occur.
4624  */
4625 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4626
4627 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4628 {
4629         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4630         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4631                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4632
4633         /*
4634          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4635          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4636          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4637          */
4638         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4639 }
4640
4641 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4642 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4643 {
4644         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4645         unsigned long delta = 0;
4646
4647         /*
4648          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4649          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4650          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4651          * a better estimate
4652          */
4653         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4654                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4655         else
4656                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4657
4658         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4659         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4660                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4661
4662         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4663         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4664                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4665
4666         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4667 }
4668
4669 /*
4670  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4671  */
4672 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4673 {
4674         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4675         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4676         struct task_struct *p = current;
4677         unsigned int noreclaim_flag;
4678         struct scan_control sc = {
4679                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4680                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4681                 .order = order,
4682                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4683                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4684                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4685                 .may_swap = 1,
4686                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4687         };
4688         unsigned long pflags;
4689
4690         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4691                                            sc.gfp_mask);
4692
4693         cond_resched();
4694         psi_memstall_enter(&pflags);
4695         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4696         /*
4697          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4698          */
4699         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4700         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4701
4702         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4703                 /*
4704                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4705                  * priorities until we have enough memory freed.
4706                  */
4707                 do {
4708                         shrink_node(pgdat, &sc);
4709                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4710         }
4711
4712         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4713         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4714         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4715         psi_memstall_leave(&pflags);
4716
4717         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4718
4719         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4720 }
4721
4722 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4723 {
4724         int ret;
4725
4726         /*
4727          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4728          * slab pages if we are over the defined limits.
4729          *
4730          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4731          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4732          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4733          * if less than a specified percentage of the node is used by
4734          * unmapped file backed pages.
4735          */
4736         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4737             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
4738             pgdat->min_slab_pages)
4739                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4740
4741         /*
4742          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4743          */
4744         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4745                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4746
4747         /*
4748          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4749          * have associated processors. This will favor the local processor
4750          * over remote processors and spread off node memory allocations
4751          * as wide as possible.
4752          */
4753         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4754                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4755
4756         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4757                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4758
4759         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4760         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4761
4762         if (!ret)
4763                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4764
4765         return ret;
4766 }
4767 #endif
4768
4769 /**
4770  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4771  * appropriate zone lru list
4772  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4773  *
4774  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4775  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4776  * should be only used for lru pages.
4777  */
4778 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4779 {
4780         struct lruvec *lruvec = NULL;
4781         int pgscanned = 0;
4782         int pgrescued = 0;
4783         int i;
4784
4785         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4786                 struct page *page = pvec->pages[i];
4787                 struct folio *folio = page_folio(page);
4788                 int nr_pages;
4789
4790                 if (PageTransTail(page))
4791                         continue;
4792
4793                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
4794                 pgscanned += nr_pages;
4795
4796                 /* block memcg migration during page moving between lru */
4797                 if (!TestClearPageLRU(page))
4798                         continue;
4799
4800                 lruvec = folio_lruvec_relock_irq(folio, lruvec);
4801                 if (page_evictable(page) && PageUnevictable(page)) {
4802                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
4803                         ClearPageUnevictable(page);
4804                         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
4805                         pgrescued += nr_pages;
4806                 }
4807                 SetPageLRU(page);
4808         }
4809
4810         if (lruvec) {
4811                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4812                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4813                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
4814         } else if (pgscanned) {
4815                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4816         }
4817 }
4818 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);