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