Merge tag 'kvm-s390-next-5.15-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/delayacct.h>
45 #include <linux/sysctl.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/pagevec.h>
48 #include <linux/prefetch.h>
49 #include <linux/printk.h>
50 #include <linux/dax.h>
51 #include <linux/psi.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55
56 #include <linux/swapops.h>
57 #include <linux/balloon_compaction.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 #define CREATE_TRACE_POINTS
62 #include <trace/events/vmscan.h>
63
64 struct scan_control {
65         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
66         unsigned long nr_to_reclaim;
67
68         /*
69          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
70          * are scanned.
71          */
72         nodemask_t      *nodemask;
73
74         /*
75          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
76          * primary target of this reclaim invocation.
77          */
78         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
79
80         /*
81          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
82          */
83         unsigned long   anon_cost;
84         unsigned long   file_cost;
85
86         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
87 #define DEACTIVATE_ANON 1
88 #define DEACTIVATE_FILE 2
89         unsigned int may_deactivate:2;
90         unsigned int force_deactivate:1;
91         unsigned int skipped_deactivate:1;
92
93         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
94         unsigned int may_writepage:1;
95
96         /* Can mapped pages be reclaimed? */
97         unsigned int may_unmap:1;
98
99         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
100         unsigned int may_swap:1;
101
102         /*
103          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
104          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
105          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
106          */
107         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
108         unsigned int memcg_low_skipped:1;
109
110         unsigned int hibernation_mode:1;
111
112         /* One of the zones is ready for compaction */
113         unsigned int compaction_ready:1;
114
115         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
116         unsigned int cache_trim_mode:1;
117
118         /* The file pages on the current node are dangerously low */
119         unsigned int file_is_tiny:1;
120
121         /* Allocation order */
122         s8 order;
123
124         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
125         s8 priority;
126
127         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
128         s8 reclaim_idx;
129
130         /* This context's GFP mask */
131         gfp_t gfp_mask;
132
133         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
134         unsigned long nr_scanned;
135
136         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
137         unsigned long nr_reclaimed;
138
139         struct {
140                 unsigned int dirty;
141                 unsigned int unqueued_dirty;
142                 unsigned int congested;
143                 unsigned int writeback;
144                 unsigned int immediate;
145                 unsigned int file_taken;
146                 unsigned int taken;
147         } nr;
148
149         /* for recording the reclaimed slab by now */
150         struct reclaim_state reclaim_state;
151 };
152
153 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
154 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
155         do {                                                            \
156                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
157                         struct page *prev;                              \
158                                                                         \
159                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
160                         prefetchw(&prev->_field);                       \
161                 }                                                       \
162         } while (0)
163 #else
164 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
165 #endif
166
167 /*
168  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
169  */
170 int vm_swappiness = 60;
171
172 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
173                                    struct reclaim_state *rs)
174 {
175         /* Check for an overwrite */
176         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
177
178         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
179         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
180
181         task->reclaim_state = rs;
182 }
183
184 static LIST_HEAD(shrinker_list);
185 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
186
187 #ifdef CONFIG_MEMCG
188 static int shrinker_nr_max;
189
190 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
191 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
192 {
193         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
194 }
195
196 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
197 {
198         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
199 }
200
201 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
202                                                      int nid)
203 {
204         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
205                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
206 }
207
208 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
209                                     int map_size, int defer_size,
210                                     int old_map_size, int old_defer_size)
211 {
212         struct shrinker_info *new, *old;
213         struct mem_cgroup_per_node *pn;
214         int nid;
215         int size = map_size + defer_size;
216
217         for_each_node(nid) {
218                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
219                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
220                 /* Not yet online memcg */
221                 if (!old)
222                         return 0;
223
224                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
225                 if (!new)
226                         return -ENOMEM;
227
228                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
229                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
230
231                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
232                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
233                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
234                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
235                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
236                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
237                        defer_size - old_defer_size);
238
239                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
240                 kvfree_rcu(old, rcu);
241         }
242
243         return 0;
244 }
245
246 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
247 {
248         struct mem_cgroup_per_node *pn;
249         struct shrinker_info *info;
250         int nid;
251
252         for_each_node(nid) {
253                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
254                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
255                 kvfree(info);
256                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
257         }
258 }
259
260 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
261 {
262         struct shrinker_info *info;
263         int nid, size, ret = 0;
264         int map_size, defer_size = 0;
265
266         down_write(&shrinker_rwsem);
267         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
268         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
269         size = map_size + defer_size;
270         for_each_node(nid) {
271                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
272                 if (!info) {
273                         free_shrinker_info(memcg);
274                         ret = -ENOMEM;
275                         break;
276                 }
277                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
278                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
279                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
280         }
281         up_write(&shrinker_rwsem);
282
283         return ret;
284 }
285
286 static inline bool need_expand(int nr_max)
287 {
288         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
289                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
290 }
291
292 static int expand_shrinker_info(int new_id)
293 {
294         int ret = 0;
295         int new_nr_max = new_id + 1;
296         int map_size, defer_size = 0;
297         int old_map_size, old_defer_size = 0;
298         struct mem_cgroup *memcg;
299
300         if (!need_expand(new_nr_max))
301                 goto out;
302
303         if (!root_mem_cgroup)
304                 goto out;
305
306         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
307
308         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
309         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
310         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
311         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
312
313         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
314         do {
315                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
316                                                old_map_size, old_defer_size);
317                 if (ret) {
318                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
319                         goto out;
320                 }
321         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
322 out:
323         if (!ret)
324                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
325
326         return ret;
327 }
328
329 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
330 {
331         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
332                 struct shrinker_info *info;
333
334                 rcu_read_lock();
335                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
336                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
337                 smp_mb__before_atomic();
338                 set_bit(shrinker_id, info->map);
339                 rcu_read_unlock();
340         }
341 }
342
343 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
344
345 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
346 {
347         int id, ret = -ENOMEM;
348
349         if (mem_cgroup_disabled())
350                 return -ENOSYS;
351
352         down_write(&shrinker_rwsem);
353         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
354         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
355         if (id < 0)
356                 goto unlock;
357
358         if (id >= shrinker_nr_max) {
359                 if (expand_shrinker_info(id)) {
360                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
361                         goto unlock;
362                 }
363         }
364         shrinker->id = id;
365         ret = 0;
366 unlock:
367         up_write(&shrinker_rwsem);
368         return ret;
369 }
370
371 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
372 {
373         int id = shrinker->id;
374
375         BUG_ON(id < 0);
376
377         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
378
379         idr_remove(&shrinker_idr, id);
380 }
381
382 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
383                                    struct mem_cgroup *memcg)
384 {
385         struct shrinker_info *info;
386
387         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
388         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
389 }
390
391 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
392                                   struct mem_cgroup *memcg)
393 {
394         struct shrinker_info *info;
395
396         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
397         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
398 }
399
400 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
401 {
402         int i, nid;
403         long nr;
404         struct mem_cgroup *parent;
405         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
406
407         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
408         if (!parent)
409                 parent = root_mem_cgroup;
410
411         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
412         down_read(&shrinker_rwsem);
413         for_each_node(nid) {
414                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
415                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
416                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
417                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
418                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
419                 }
420         }
421         up_read(&shrinker_rwsem);
422 }
423
424 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
425 {
426         return sc->target_mem_cgroup;
427 }
428
429 /**
430  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
431  * @sc: scan_control in question
432  *
433  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
434  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
435  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
436  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
437  * allocation and configurability.
438  *
439  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
440  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
441  */
442 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
443 {
444         if (!cgroup_reclaim(sc))
445                 return true;
446 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
447         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
448                 return true;
449 #endif
450         return false;
451 }
452 #else
453 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
454 {
455         return -ENOSYS;
456 }
457
458 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
459 {
460 }
461
462 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
463                                    struct mem_cgroup *memcg)
464 {
465         return 0;
466 }
467
468 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
469                                   struct mem_cgroup *memcg)
470 {
471         return 0;
472 }
473
474 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
475 {
476         return false;
477 }
478
479 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
480 {
481         return true;
482 }
483 #endif
484
485 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
486                              struct shrink_control *sc)
487 {
488         int nid = sc->nid;
489
490         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
491                 nid = 0;
492
493         if (sc->memcg &&
494             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
495                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
496                                               sc->memcg);
497
498         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
499 }
500
501
502 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
503                             struct shrink_control *sc)
504 {
505         int nid = sc->nid;
506
507         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
508                 nid = 0;
509
510         if (sc->memcg &&
511             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
512                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
513                                              sc->memcg);
514
515         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
516 }
517
518 /*
519  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
520  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
521  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
522  */
523 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
524 {
525         unsigned long nr;
526
527         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
528                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
529         if (get_nr_swap_pages() > 0)
530                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
531                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
532
533         return nr;
534 }
535
536 /**
537  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
538  * @lruvec: lru vector
539  * @lru: lru to use
540  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
541  */
542 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
543                                      int zone_idx)
544 {
545         unsigned long size = 0;
546         int zid;
547
548         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
549                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
550
551                 if (!managed_zone(zone))
552                         continue;
553
554                 if (!mem_cgroup_disabled())
555                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
556                 else
557                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
558         }
559         return size;
560 }
561
562 /*
563  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
564  */
565 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
566 {
567         unsigned int size;
568         int err;
569
570         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
571                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
572                 if (err != -ENOSYS)
573                         return err;
574
575                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
576         }
577
578         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
579         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
580                 size *= nr_node_ids;
581
582         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
583         if (!shrinker->nr_deferred)
584                 return -ENOMEM;
585
586         return 0;
587 }
588
589 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
590 {
591         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
592                 down_write(&shrinker_rwsem);
593                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
594                 up_write(&shrinker_rwsem);
595                 return;
596         }
597
598         kfree(shrinker->nr_deferred);
599         shrinker->nr_deferred = NULL;
600 }
601
602 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
603 {
604         down_write(&shrinker_rwsem);
605         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
606         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
607         up_write(&shrinker_rwsem);
608 }
609
610 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
611 {
612         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
613
614         if (err)
615                 return err;
616         register_shrinker_prepared(shrinker);
617         return 0;
618 }
619 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
620
621 /*
622  * Remove one
623  */
624 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
625 {
626         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
627                 return;
628
629         down_write(&shrinker_rwsem);
630         list_del(&shrinker->list);
631         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
632         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
633                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
634         up_write(&shrinker_rwsem);
635
636         kfree(shrinker->nr_deferred);
637         shrinker->nr_deferred = NULL;
638 }
639 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
640
641 #define SHRINK_BATCH 128
642
643 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
644                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
645 {
646         unsigned long freed = 0;
647         unsigned long long delta;
648         long total_scan;
649         long freeable;
650         long nr;
651         long new_nr;
652         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
653                                           : SHRINK_BATCH;
654         long scanned = 0, next_deferred;
655
656         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
657         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
658                 return freeable;
659
660         /*
661          * copy the current shrinker scan count into a local variable
662          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
663          * don't also do this scanning work.
664          */
665         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
666
667         if (shrinker->seeks) {
668                 delta = freeable >> priority;
669                 delta *= 4;
670                 do_div(delta, shrinker->seeks);
671         } else {
672                 /*
673                  * These objects don't require any IO to create. Trim
674                  * them aggressively under memory pressure to keep
675                  * them from causing refetches in the IO caches.
676                  */
677                 delta = freeable / 2;
678         }
679
680         total_scan = nr >> priority;
681         total_scan += delta;
682         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
683
684         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
685                                    freeable, delta, total_scan, priority);
686
687         /*
688          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
689          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
690          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
691          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
692          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
693          * objects spread over several slabs with usage less than the
694          * batch_size.
695          *
696          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
697          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
698          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
699          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
700          * possible.
701          */
702         while (total_scan >= batch_size ||
703                total_scan >= freeable) {
704                 unsigned long ret;
705                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
706
707                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
708                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
709                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
710                 if (ret == SHRINK_STOP)
711                         break;
712                 freed += ret;
713
714                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
715                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
716                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
717
718                 cond_resched();
719         }
720
721         /*
722          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
723          * done, decreased by old deferred work that was done now.
724          *
725          * And it is capped to two times of the freeable items.
726          */
727         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
728         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
729
730         /*
731          * move the unused scan count back into the shrinker in a
732          * manner that handles concurrent updates.
733          */
734         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
735
736         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
737         return freed;
738 }
739
740 #ifdef CONFIG_MEMCG
741 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
742                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
743 {
744         struct shrinker_info *info;
745         unsigned long ret, freed = 0;
746         int i;
747
748         if (!mem_cgroup_online(memcg))
749                 return 0;
750
751         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
752                 return 0;
753
754         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
755         if (unlikely(!info))
756                 goto unlock;
757
758         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
759                 struct shrink_control sc = {
760                         .gfp_mask = gfp_mask,
761                         .nid = nid,
762                         .memcg = memcg,
763                 };
764                 struct shrinker *shrinker;
765
766                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
767                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
768                         if (!shrinker)
769                                 clear_bit(i, info->map);
770                         continue;
771                 }
772
773                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
774                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
775                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
776                         continue;
777
778                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
779                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
780                         clear_bit(i, info->map);
781                         /*
782                          * After the shrinker reported that it had no objects to
783                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
784                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
785                          * added. To make sure, we have the bit set in this
786                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
787                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
788                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
789                          * set_shrinker_bit():
790                          *
791                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
792                          *   list_add_tail()    clear_bit()
793                          *   <MB>               <MB>
794                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
795                          */
796                         smp_mb__after_atomic();
797                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
798                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
799                                 ret = 0;
800                         else
801                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
802                 }
803                 freed += ret;
804
805                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
806                         freed = freed ? : 1;
807                         break;
808                 }
809         }
810 unlock:
811         up_read(&shrinker_rwsem);
812         return freed;
813 }
814 #else /* CONFIG_MEMCG */
815 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
816                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
817 {
818         return 0;
819 }
820 #endif /* CONFIG_MEMCG */
821
822 /**
823  * shrink_slab - shrink slab caches
824  * @gfp_mask: allocation context
825  * @nid: node whose slab caches to target
826  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
827  * @priority: the reclaim priority
828  *
829  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
830  *
831  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
832  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
833  *
834  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
835  * are called only if it is the root cgroup.
836  *
837  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
838  * in order to get the scan target.
839  *
840  * Returns the number of reclaimed slab objects.
841  */
842 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
843                                  struct mem_cgroup *memcg,
844                                  int priority)
845 {
846         unsigned long ret, freed = 0;
847         struct shrinker *shrinker;
848
849         /*
850          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
851          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
852          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
853          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
854          * oom.
855          */
856         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
857                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
858
859         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
860                 goto out;
861
862         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
863                 struct shrink_control sc = {
864                         .gfp_mask = gfp_mask,
865                         .nid = nid,
866                         .memcg = memcg,
867                 };
868
869                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
870                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
871                         ret = 0;
872                 freed += ret;
873                 /*
874                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
875                  * prevent the registration from being stalled for long periods
876                  * by parallel ongoing shrinking.
877                  */
878                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
879                         freed = freed ? : 1;
880                         break;
881                 }
882         }
883
884         up_read(&shrinker_rwsem);
885 out:
886         cond_resched();
887         return freed;
888 }
889
890 void drop_slab_node(int nid)
891 {
892         unsigned long freed;
893
894         do {
895                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
896
897                 if (fatal_signal_pending(current))
898                         return;
899
900                 freed = 0;
901                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
902                 do {
903                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
904                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
905         } while (freed > 10);
906 }
907
908 void drop_slab(void)
909 {
910         int nid;
911
912         for_each_online_node(nid)
913                 drop_slab_node(nid);
914 }
915
916 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
917 {
918         /*
919          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
920          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
921          * heads at page->private.
922          */
923         int page_cache_pins = thp_nr_pages(page);
924         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
925 }
926
927 static int may_write_to_inode(struct inode *inode)
928 {
929         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
930                 return 1;
931         if (!inode_write_congested(inode))
932                 return 1;
933         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
934                 return 1;
935         return 0;
936 }
937
938 /*
939  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
940  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
941  * fsync(), msync() or close().
942  *
943  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
944  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
945  * that page is locked, the mapping is pinned.
946  *
947  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
948  * __GFP_FS.
949  */
950 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
951                                 struct page *page, int error)
952 {
953         lock_page(page);
954         if (page_mapping(page) == mapping)
955                 mapping_set_error(mapping, error);
956         unlock_page(page);
957 }
958
959 /* possible outcome of pageout() */
960 typedef enum {
961         /* failed to write page out, page is locked */
962         PAGE_KEEP,
963         /* move page to the active list, page is locked */
964         PAGE_ACTIVATE,
965         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
966         PAGE_SUCCESS,
967         /* page is clean and locked */
968         PAGE_CLEAN,
969 } pageout_t;
970
971 /*
972  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
973  * Calls ->writepage().
974  */
975 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
976 {
977         /*
978          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
979          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
980          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
981          * stalls if we need to run get_block().  We could test
982          * PagePrivate for that.
983          *
984          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
985          * this page's queue, we can perform writeback even if that
986          * will block.
987          *
988          * If the page is swapcache, write it back even if that would
989          * block, for some throttling. This happens by accident, because
990          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
991          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
992          */
993         if (!is_page_cache_freeable(page))
994                 return PAGE_KEEP;
995         if (!mapping) {
996                 /*
997                  * Some data journaling orphaned pages can have
998                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
999                  */
1000                 if (page_has_private(page)) {
1001                         if (try_to_free_buffers(page)) {
1002                                 ClearPageDirty(page);
1003                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
1004                                 return PAGE_CLEAN;
1005                         }
1006                 }
1007                 return PAGE_KEEP;
1008         }
1009         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1010                 return PAGE_ACTIVATE;
1011         if (!may_write_to_inode(mapping->host))
1012                 return PAGE_KEEP;
1013
1014         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
1015                 int res;
1016                 struct writeback_control wbc = {
1017                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1018                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1019                         .range_start = 0,
1020                         .range_end = LLONG_MAX,
1021                         .for_reclaim = 1,
1022                 };
1023
1024                 SetPageReclaim(page);
1025                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
1026                 if (res < 0)
1027                         handle_write_error(mapping, page, res);
1028                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1029                         ClearPageReclaim(page);
1030                         return PAGE_ACTIVATE;
1031                 }
1032
1033                 if (!PageWriteback(page)) {
1034                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1035                         ClearPageReclaim(page);
1036                 }
1037                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
1038                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
1039                 return PAGE_SUCCESS;
1040         }
1041
1042         return PAGE_CLEAN;
1043 }
1044
1045 /*
1046  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
1047  * gets returned with a refcount of 0.
1048  */
1049 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
1050                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1051 {
1052         unsigned long flags;
1053         int refcount;
1054         void *shadow = NULL;
1055
1056         BUG_ON(!PageLocked(page));
1057         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
1058
1059         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
1060         /*
1061          * The non racy check for a busy page.
1062          *
1063          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1064          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
1065          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
1066          * here, then the following race may occur:
1067          *
1068          * get_user_pages(&page);
1069          * [user mapping goes away]
1070          * write_to(page);
1071          *                              !PageDirty(page)    [good]
1072          * SetPageDirty(page);
1073          * put_page(page);
1074          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
1075          *
1076          * [oops, our write_to data is lost]
1077          *
1078          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1079          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
1080          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
1081          *
1082          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
1083          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1084          */
1085         refcount = 1 + compound_nr(page);
1086         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
1087                 goto cannot_free;
1088         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
1089         if (unlikely(PageDirty(page))) {
1090                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
1091                 goto cannot_free;
1092         }
1093
1094         if (PageSwapCache(page)) {
1095                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
1096                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
1097                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1098                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1099                 __delete_from_swap_cache(page, swap, shadow);
1100                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
1101                 put_swap_page(page, swap);
1102         } else {
1103                 void (*freepage)(struct page *);
1104
1105                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
1106                 /*
1107                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1108                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1109                  *
1110                  * But don't store shadows in an address space that is
1111                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1112                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1113                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1114                  * back.
1115                  *
1116                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1117                  * only page cache pages found in these are zero pages
1118                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1119                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1120                  * same address_space.
1121                  */
1122                 if (reclaimed && page_is_file_lru(page) &&
1123                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1124                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1125                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
1126                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
1127
1128                 if (freepage != NULL)
1129                         freepage(page);
1130         }
1131
1132         return 1;
1133
1134 cannot_free:
1135         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
1136         return 0;
1137 }
1138
1139 /*
1140  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
1141  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
1142  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
1143  * this page.
1144  */
1145 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
1146 {
1147         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
1148                 /*
1149                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
1150                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1151                  * atomic operation.
1152                  */
1153                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1154                 return 1;
1155         }
1156         return 0;
1157 }
1158
1159 /**
1160  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1161  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1162  *
1163  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1164  * Page may still be unevictable for other reasons.
1165  *
1166  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1167  */
1168 void putback_lru_page(struct page *page)
1169 {
1170         lru_cache_add(page);
1171         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1172 }
1173
1174 enum page_references {
1175         PAGEREF_RECLAIM,
1176         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1177         PAGEREF_KEEP,
1178         PAGEREF_ACTIVATE,
1179 };
1180
1181 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1182                                                   struct scan_control *sc)
1183 {
1184         int referenced_ptes, referenced_page;
1185         unsigned long vm_flags;
1186
1187         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1188                                           &vm_flags);
1189         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1190
1191         /*
1192          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1193          * move the page to the unevictable list.
1194          */
1195         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1196                 return PAGEREF_RECLAIM;
1197
1198         if (referenced_ptes) {
1199                 /*
1200                  * All mapped pages start out with page table
1201                  * references from the instantiating fault, so we need
1202                  * to look twice if a mapped file page is used more
1203                  * than once.
1204                  *
1205                  * Mark it and spare it for another trip around the
1206                  * inactive list.  Another page table reference will
1207                  * lead to its activation.
1208                  *
1209                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1210                  * so that recently deactivated but used pages are
1211                  * quickly recovered.
1212                  */
1213                 SetPageReferenced(page);
1214
1215                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1216                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1217
1218                 /*
1219                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1220                  */
1221                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && !PageSwapBacked(page))
1222                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1223
1224                 return PAGEREF_KEEP;
1225         }
1226
1227         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1228         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1229                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1230
1231         return PAGEREF_RECLAIM;
1232 }
1233
1234 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1235 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1236                                        bool *dirty, bool *writeback)
1237 {
1238         struct address_space *mapping;
1239
1240         /*
1241          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1242          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1243          */
1244         if (!page_is_file_lru(page) ||
1245             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1246                 *dirty = false;
1247                 *writeback = false;
1248                 return;
1249         }
1250
1251         /* By default assume that the page flags are accurate */
1252         *dirty = PageDirty(page);
1253         *writeback = PageWriteback(page);
1254
1255         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1256         if (!page_has_private(page))
1257                 return;
1258
1259         mapping = page_mapping(page);
1260         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1261                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1262 }
1263
1264 /*
1265  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1266  */
1267 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1268                                      struct pglist_data *pgdat,
1269                                      struct scan_control *sc,
1270                                      struct reclaim_stat *stat,
1271                                      bool ignore_references)
1272 {
1273         LIST_HEAD(ret_pages);
1274         LIST_HEAD(free_pages);
1275         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1276         unsigned int pgactivate = 0;
1277
1278         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1279         cond_resched();
1280
1281         while (!list_empty(page_list)) {
1282                 struct address_space *mapping;
1283                 struct page *page;
1284                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1285                 bool dirty, writeback, may_enter_fs;
1286                 unsigned int nr_pages;
1287
1288                 cond_resched();
1289
1290                 page = lru_to_page(page_list);
1291                 list_del(&page->lru);
1292
1293                 if (!trylock_page(page))
1294                         goto keep;
1295
1296                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1297
1298                 nr_pages = compound_nr(page);
1299
1300                 /* Account the number of base pages even though THP */
1301                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1302
1303                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1304                         goto activate_locked;
1305
1306                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1307                         goto keep_locked;
1308
1309                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1310                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1311
1312                 /*
1313                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1314                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1315                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1316                  * is all dirty unqueued pages.
1317                  */
1318                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1319                 if (dirty || writeback)
1320                         stat->nr_dirty++;
1321
1322                 if (dirty && !writeback)
1323                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1324
1325                 /*
1326                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1327                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1328                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1329                  * end of the LRU a second time.
1330                  */
1331                 mapping = page_mapping(page);
1332                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1333                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1334                     (writeback && PageReclaim(page)))
1335                         stat->nr_congested++;
1336
1337                 /*
1338                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1339                  * are three cases to consider.
1340                  *
1341                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1342                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1343                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1344                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1345                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1346                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1347                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1348                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1349                  *    caller can stall after page list has been processed.
1350                  *
1351                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1352                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1353                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1354                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1355                  *    reclaim and continue scanning.
1356                  *
1357                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1358                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1359                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1360                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1361                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1362                  *    would probably show more reasons.
1363                  *
1364                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1365                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1366                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1367                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1368                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1369                  *
1370                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1371                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1372                  * inactive list and refilling from the active list. The
1373                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1374                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1375                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1376                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1377                  * takes to write them to disk.
1378                  */
1379                 if (PageWriteback(page)) {
1380                         /* Case 1 above */
1381                         if (current_is_kswapd() &&
1382                             PageReclaim(page) &&
1383                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1384                                 stat->nr_immediate++;
1385                                 goto activate_locked;
1386
1387                         /* Case 2 above */
1388                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1389                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1390                                 /*
1391                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1392                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1393                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1394                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1395                                  * enough to care.  What we do want is for this
1396                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1397                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1398                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1399                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1400                                  */
1401                                 SetPageReclaim(page);
1402                                 stat->nr_writeback++;
1403                                 goto activate_locked;
1404
1405                         /* Case 3 above */
1406                         } else {
1407                                 unlock_page(page);
1408                                 wait_on_page_writeback(page);
1409                                 /* then go back and try same page again */
1410                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1411                                 continue;
1412                         }
1413                 }
1414
1415                 if (!ignore_references)
1416                         references = page_check_references(page, sc);
1417
1418                 switch (references) {
1419                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1420                         goto activate_locked;
1421                 case PAGEREF_KEEP:
1422                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1423                         goto keep_locked;
1424                 case PAGEREF_RECLAIM:
1425                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1426                         ; /* try to reclaim the page below */
1427                 }
1428
1429                 /*
1430                  * Anonymous process memory has backing store?
1431                  * Try to allocate it some swap space here.
1432                  * Lazyfree page could be freed directly
1433                  */
1434                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1435                         if (!PageSwapCache(page)) {
1436                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1437                                         goto keep_locked;
1438                                 if (page_maybe_dma_pinned(page))
1439                                         goto keep_locked;
1440                                 if (PageTransHuge(page)) {
1441                                         /* cannot split THP, skip it */
1442                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1443                                                 goto activate_locked;
1444                                         /*
1445                                          * Split pages without a PMD map right
1446                                          * away. Chances are some or all of the
1447                                          * tail pages can be freed without IO.
1448                                          */
1449                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1450                                             split_huge_page_to_list(page,
1451                                                                     page_list))
1452                                                 goto activate_locked;
1453                                 }
1454                                 if (!add_to_swap(page)) {
1455                                         if (!PageTransHuge(page))
1456                                                 goto activate_locked_split;
1457                                         /* Fallback to swap normal pages */
1458                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1459                                                                     page_list))
1460                                                 goto activate_locked;
1461 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1462                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1463 #endif
1464                                         if (!add_to_swap(page))
1465                                                 goto activate_locked_split;
1466                                 }
1467
1468                                 may_enter_fs = true;
1469
1470                                 /* Adding to swap updated mapping */
1471                                 mapping = page_mapping(page);
1472                         }
1473                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1474                         /* Split file THP */
1475                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1476                                 goto keep_locked;
1477                 }
1478
1479                 /*
1480                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1481                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1482                  *
1483                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1484                  * reach here.
1485                  */
1486                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1487                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1488                         nr_pages = 1;
1489                 }
1490
1491                 /*
1492                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1493                  * processes. Try to unmap it here.
1494                  */
1495                 if (page_mapped(page)) {
1496                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1497                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1498
1499                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1500                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1501
1502                         try_to_unmap(page, flags);
1503                         if (page_mapped(page)) {
1504                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1505                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1506                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1507                                 goto activate_locked;
1508                         }
1509                 }
1510
1511                 if (PageDirty(page)) {
1512                         /*
1513                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1514                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1515                          * injecting inefficient single-page IO into
1516                          * flusher writeback as much as possible: only
1517                          * write pages when we've encountered many
1518                          * dirty pages, and when we've already scanned
1519                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1520                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1521                          */
1522                         if (page_is_file_lru(page) &&
1523                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1524                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1525                                 /*
1526                                  * Immediately reclaim when written back.
1527                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1528                                  * except we already have the page isolated
1529                                  * and know it's dirty
1530                                  */
1531                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1532                                 SetPageReclaim(page);
1533
1534                                 goto activate_locked;
1535                         }
1536
1537                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1538                                 goto keep_locked;
1539                         if (!may_enter_fs)
1540                                 goto keep_locked;
1541                         if (!sc->may_writepage)
1542                                 goto keep_locked;
1543
1544                         /*
1545                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1546                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1547                          * starts and then write it out here.
1548                          */
1549                         try_to_unmap_flush_dirty();
1550                         switch (pageout(page, mapping)) {
1551                         case PAGE_KEEP:
1552                                 goto keep_locked;
1553                         case PAGE_ACTIVATE:
1554                                 goto activate_locked;
1555                         case PAGE_SUCCESS:
1556                                 stat->nr_pageout += thp_nr_pages(page);
1557
1558                                 if (PageWriteback(page))
1559                                         goto keep;
1560                                 if (PageDirty(page))
1561                                         goto keep;
1562
1563                                 /*
1564                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1565                                  * ahead and try to reclaim the page.
1566                                  */
1567                                 if (!trylock_page(page))
1568                                         goto keep;
1569                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1570                                         goto keep_locked;
1571                                 mapping = page_mapping(page);
1572                                 fallthrough;
1573                         case PAGE_CLEAN:
1574                                 ; /* try to free the page below */
1575                         }
1576                 }
1577
1578                 /*
1579                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1580                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1581                  * the page as well.
1582                  *
1583                  * We do this even if the page is PageDirty().
1584                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1585                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1586                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1587                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1588                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1589                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1590                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1591                  *
1592                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1593                  * the pages which were not successfully invalidated in
1594                  * truncate_cleanup_page().  We try to drop those buffers here
1595                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1596                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1597                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1598                  */
1599                 if (page_has_private(page)) {
1600                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1601                                 goto activate_locked;
1602                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1603                                 unlock_page(page);
1604                                 if (put_page_testzero(page))
1605                                         goto free_it;
1606                                 else {
1607                                         /*
1608                                          * rare race with speculative reference.
1609                                          * the speculative reference will free
1610                                          * this page shortly, so we may
1611                                          * increment nr_reclaimed here (and
1612                                          * leave it off the LRU).
1613                                          */
1614                                         nr_reclaimed++;
1615                                         continue;
1616                                 }
1617                         }
1618                 }
1619
1620                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1621                         /* follow __remove_mapping for reference */
1622                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1623                                 goto keep_locked;
1624                         if (PageDirty(page)) {
1625                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1626                                 goto keep_locked;
1627                         }
1628
1629                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1630                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1631                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1632                                                          sc->target_mem_cgroup))
1633                         goto keep_locked;
1634
1635                 unlock_page(page);
1636 free_it:
1637                 /*
1638                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1639                  * all base pages.
1640                  */
1641                 nr_reclaimed += nr_pages;
1642
1643                 /*
1644                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1645                  * appear not as the counts should be low
1646                  */
1647                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1648                         destroy_compound_page(page);
1649                 else
1650                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1651                 continue;
1652
1653 activate_locked_split:
1654                 /*
1655                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1656                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1657                  */
1658                 if (nr_pages > 1) {
1659                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1660                         nr_pages = 1;
1661                 }
1662 activate_locked:
1663                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1664                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1665                                                 PageMlocked(page)))
1666                         try_to_free_swap(page);
1667                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1668                 if (!PageMlocked(page)) {
1669                         int type = page_is_file_lru(page);
1670                         SetPageActive(page);
1671                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1672                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1673                 }
1674 keep_locked:
1675                 unlock_page(page);
1676 keep:
1677                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1678                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1679         }
1680
1681         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1682
1683         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1684         try_to_unmap_flush();
1685         free_unref_page_list(&free_pages);
1686
1687         list_splice(&ret_pages, page_list);
1688         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1689
1690         return nr_reclaimed;
1691 }
1692
1693 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1694                                             struct list_head *page_list)
1695 {
1696         struct scan_control sc = {
1697                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1698                 .priority = DEF_PRIORITY,
1699                 .may_unmap = 1,
1700         };
1701         struct reclaim_stat stat;
1702         unsigned int nr_reclaimed;
1703         struct page *page, *next;
1704         LIST_HEAD(clean_pages);
1705         unsigned int noreclaim_flag;
1706
1707         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1708                 if (!PageHuge(page) && page_is_file_lru(page) &&
1709                     !PageDirty(page) && !__PageMovable(page) &&
1710                     !PageUnevictable(page)) {
1711                         ClearPageActive(page);
1712                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1713                 }
1714         }
1715
1716         /*
1717          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1718          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1719          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1720          * change in the future.
1721          */
1722         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1723         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1724                                         &stat, true);
1725         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1726
1727         list_splice(&clean_pages, page_list);
1728         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1729                             -(long)nr_reclaimed);
1730         /*
1731          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1732          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1733          * discard so isolated count will be mismatched.
1734          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1735          */
1736         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1737                             stat.nr_lazyfree_fail);
1738         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1739                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1740         return nr_reclaimed;
1741 }
1742
1743 /*
1744  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1745  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1746  * freed elsewhere are also ignored.
1747  *
1748  * page:        page to consider
1749  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1750  *
1751  * returns true on success, false on failure.
1752  */
1753 bool __isolate_lru_page_prepare(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1754 {
1755         /* Only take pages on the LRU. */
1756         if (!PageLRU(page))
1757                 return false;
1758
1759         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1760         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1761                 return false;
1762
1763         /*
1764          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1765          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1766          * blocking - clean pages for the most part.
1767          *
1768          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1769          * that it is possible to migrate without blocking
1770          */
1771         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1772                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1773                 if (PageWriteback(page))
1774                         return false;
1775
1776                 if (PageDirty(page)) {
1777                         struct address_space *mapping;
1778                         bool migrate_dirty;
1779
1780                         /*
1781                          * Only pages without mappings or that have a
1782                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1783                          * without blocking. However, we can be racing with
1784                          * truncation so it's necessary to lock the page
1785                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1786                          * the page lock until after the page is removed
1787                          * from the page cache.
1788                          */
1789                         if (!trylock_page(page))
1790                                 return false;
1791
1792                         mapping = page_mapping(page);
1793                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1794                         unlock_page(page);
1795                         if (!migrate_dirty)
1796                                 return false;
1797                 }
1798         }
1799
1800         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1801                 return false;
1802
1803         return true;
1804 }
1805
1806 /*
1807  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1808  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
1809  */
1810 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1811                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1812 {
1813         int zid;
1814
1815         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1816                 if (!nr_zone_taken[zid])
1817                         continue;
1818
1819                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1820         }
1821
1822 }
1823
1824 /*
1825  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
1826  *
1827  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1828  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1829  * and working on them outside the LRU lock.
1830  *
1831  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1832  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1833  *
1834  * Lru_lock must be held before calling this function.
1835  *
1836  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1837  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1838  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1839  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1840  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1841  * @lru:        LRU list id for isolating
1842  *
1843  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1844  */
1845 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1846                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1847                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1848                 enum lru_list lru)
1849 {
1850         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1851         unsigned long nr_taken = 0;
1852         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1853         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1854         unsigned long skipped = 0;
1855         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1856         LIST_HEAD(pages_skipped);
1857         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1858
1859         total_scan = 0;
1860         scan = 0;
1861         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1862                 struct page *page;
1863
1864                 page = lru_to_page(src);
1865                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1866
1867                 nr_pages = compound_nr(page);
1868                 total_scan += nr_pages;
1869
1870                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1871                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1872                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1873                         continue;
1874                 }
1875
1876                 /*
1877                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1878                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1879                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1880                  * pages, triggering a premature OOM.
1881                  *
1882                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1883                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1884                  * only when the page is being freed somewhere else.
1885                  */
1886                 scan += nr_pages;
1887                 if (!__isolate_lru_page_prepare(page, mode)) {
1888                         /* It is being freed elsewhere */
1889                         list_move(&page->lru, src);
1890                         continue;
1891                 }
1892                 /*
1893                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1894                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1895                  * page release code relies on it.
1896                  */
1897                 if (unlikely(!get_page_unless_zero(page))) {
1898                         list_move(&page->lru, src);
1899                         continue;
1900                 }
1901
1902                 if (!TestClearPageLRU(page)) {
1903                         /* Another thread is already isolating this page */
1904                         put_page(page);
1905                         list_move(&page->lru, src);
1906                         continue;
1907                 }
1908
1909                 nr_taken += nr_pages;
1910                 nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1911                 list_move(&page->lru, dst);
1912         }
1913
1914         /*
1915          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1916          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1917          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1918          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1919          * system at risk of premature OOM.
1920          */
1921         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1922                 int zid;
1923
1924                 list_splice(&pages_skipped, src);
1925                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1926                         if (!nr_skipped[zid])
1927                                 continue;
1928
1929                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1930                         skipped += nr_skipped[zid];
1931                 }
1932         }
1933         *nr_scanned = total_scan;
1934         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1935                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1936         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1937         return nr_taken;
1938 }
1939
1940 /**
1941  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1942  * @page: page to isolate from its LRU list
1943  *
1944  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1945  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1946  *
1947  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1948  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1949  *
1950  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1951  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1952  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1953  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1954  *
1955  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1956  * found will be decremented.
1957  *
1958  * Restrictions:
1959  *
1960  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1961  *     fundamental difference from isolate_lru_pages (which is called
1962  *     without a stable reference).
1963  * (2) the lru_lock must not be held.
1964  * (3) interrupts must be enabled.
1965  */
1966 int isolate_lru_page(struct page *page)
1967 {
1968         int ret = -EBUSY;
1969
1970         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1971         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1972
1973         if (TestClearPageLRU(page)) {
1974                 struct lruvec *lruvec;
1975
1976                 get_page(page);
1977                 lruvec = lock_page_lruvec_irq(page);
1978                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
1979                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
1980                 ret = 0;
1981         }
1982
1983         return ret;
1984 }
1985
1986 /*
1987  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1988  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
1989  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1990  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1991  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1992  */
1993 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1994                 struct scan_control *sc)
1995 {
1996         unsigned long inactive, isolated;
1997
1998         if (current_is_kswapd())
1999                 return 0;
2000
2001         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2002                 return 0;
2003
2004         if (file) {
2005                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2006                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2007         } else {
2008                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2009                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2010         }
2011
2012         /*
2013          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2014          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2015          * deadlock.
2016          */
2017         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2018                 inactive >>= 3;
2019
2020         return isolated > inactive;
2021 }
2022
2023 /*
2024  * move_pages_to_lru() moves pages from private @list to appropriate LRU list.
2025  * On return, @list is reused as a list of pages to be freed by the caller.
2026  *
2027  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2028  */
2029 static unsigned int move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2030                                       struct list_head *list)
2031 {
2032         int nr_pages, nr_moved = 0;
2033         LIST_HEAD(pages_to_free);
2034         struct page *page;
2035
2036         while (!list_empty(list)) {
2037                 page = lru_to_page(list);
2038                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2039                 list_del(&page->lru);
2040                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2041                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2042                         putback_lru_page(page);
2043                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2044                         continue;
2045                 }
2046
2047                 /*
2048                  * The SetPageLRU needs to be kept here for list integrity.
2049                  * Otherwise:
2050                  *   #0 move_pages_to_lru             #1 release_pages
2051                  *   if !put_page_testzero
2052                  *                                    if (put_page_testzero())
2053                  *                                      !PageLRU //skip lru_lock
2054                  *     SetPageLRU()
2055                  *     list_add(&page->lru,)
2056                  *                                        list_add(&page->lru,)
2057                  */
2058                 SetPageLRU(page);
2059
2060                 if (unlikely(put_page_testzero(page))) {
2061                         __clear_page_lru_flags(page);
2062
2063                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2064                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2065                                 destroy_compound_page(page);
2066                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2067                         } else
2068                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
2069
2070                         continue;
2071                 }
2072
2073                 /*
2074                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2075                  * inhibits memcg migration).
2076                  */
2077                 VM_BUG_ON_PAGE(!page_matches_lruvec(page, lruvec), page);
2078                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
2079                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
2080                 nr_moved += nr_pages;
2081                 if (PageActive(page))
2082                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2083         }
2084
2085         /*
2086          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2087          */
2088         list_splice(&pages_to_free, list);
2089
2090         return nr_moved;
2091 }
2092
2093 /*
2094  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
2095  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE.
2096  * In that case we should only throttle if the backing device it is
2097  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
2098  */
2099 static int current_may_throttle(void)
2100 {
2101         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE) ||
2102                 current->backing_dev_info == NULL ||
2103                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
2104 }
2105
2106 /*
2107  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2108  * of reclaimed pages
2109  */
2110 static unsigned long
2111 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
2112                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
2113 {
2114         LIST_HEAD(page_list);
2115         unsigned long nr_scanned;
2116         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2117         unsigned long nr_taken;
2118         struct reclaim_stat stat;
2119         bool file = is_file_lru(lru);
2120         enum vm_event_item item;
2121         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2122         bool stalled = false;
2123
2124         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2125                 if (stalled)
2126                         return 0;
2127
2128                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2129                 msleep(100);
2130                 stalled = true;
2131
2132                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2133                 if (fatal_signal_pending(current))
2134                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2135         }
2136
2137         lru_add_drain();
2138
2139         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2140
2141         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
2142                                      &nr_scanned, sc, lru);
2143
2144         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2145         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2146         if (!cgroup_reclaim(sc))
2147                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2148         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2149         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2150
2151         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2152
2153         if (nr_taken == 0)
2154                 return 0;
2155
2156         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, &stat, false);
2157
2158         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2159         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2160
2161         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2162         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2163         if (!cgroup_reclaim(sc))
2164                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2165         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2166         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2167         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2168
2169         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2170         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2171         free_unref_page_list(&page_list);
2172
2173         /*
2174          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2175          * implies that flushers are not doing their job. This can
2176          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2177          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2178          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2179          * dirty pages grows not through writes but through memory
2180          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2181          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2182          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2183          */
2184         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2185                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2186
2187         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2188         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2189         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2190         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2191         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2192         sc->nr.taken += nr_taken;
2193         if (file)
2194                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2195
2196         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2197                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2198         return nr_reclaimed;
2199 }
2200
2201 /*
2202  * shrink_active_list() moves pages from the active LRU to the inactive LRU.
2203  *
2204  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2205  * processes.
2206  *
2207  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2208  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2209  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()), so
2210  * we should drop lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2211  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2212  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2213  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2214  *
2215  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2216  * But we had to alter page->flags anyway.
2217  */
2218 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2219                                struct lruvec *lruvec,
2220                                struct scan_control *sc,
2221                                enum lru_list lru)
2222 {
2223         unsigned long nr_taken;
2224         unsigned long nr_scanned;
2225         unsigned long vm_flags;
2226         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2227         LIST_HEAD(l_active);
2228         LIST_HEAD(l_inactive);
2229         struct page *page;
2230         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2231         unsigned nr_rotated = 0;
2232         int file = is_file_lru(lru);
2233         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2234
2235         lru_add_drain();
2236
2237         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2238
2239         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2240                                      &nr_scanned, sc, lru);
2241
2242         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2243
2244         if (!cgroup_reclaim(sc))
2245                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2246         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2247
2248         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2249
2250         while (!list_empty(&l_hold)) {
2251                 cond_resched();
2252                 page = lru_to_page(&l_hold);
2253                 list_del(&page->lru);
2254
2255                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2256                         putback_lru_page(page);
2257                         continue;
2258                 }
2259
2260                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2261                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2262                                 if (page_has_private(page))
2263                                         try_to_release_page(page, 0);
2264                                 unlock_page(page);
2265                         }
2266                 }
2267
2268                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2269                                     &vm_flags)) {
2270                         /*
2271                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2272                          * give them one more trip around the active list. So
2273                          * that executable code get better chances to stay in
2274                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2275                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2276                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2277                          * so we ignore them here.
2278                          */
2279                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2280                                 nr_rotated += thp_nr_pages(page);
2281                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2282                                 continue;
2283                         }
2284                 }
2285
2286                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2287                 SetPageWorkingset(page);
2288                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2289         }
2290
2291         /*
2292          * Move pages back to the lru list.
2293          */
2294         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2295
2296         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2297         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2298         /* Keep all free pages in l_active list */
2299         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2300
2301         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2302         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2303
2304         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2305         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2306
2307         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2308         free_unref_page_list(&l_active);
2309         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2310                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2311 }
2312
2313 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2314 {
2315         int nid = NUMA_NO_NODE;
2316         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2317         LIST_HEAD(node_page_list);
2318         struct reclaim_stat dummy_stat;
2319         struct page *page;
2320         unsigned int noreclaim_flag;
2321         struct scan_control sc = {
2322                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2323                 .priority = DEF_PRIORITY,
2324                 .may_writepage = 1,
2325                 .may_unmap = 1,
2326                 .may_swap = 1,
2327         };
2328
2329         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2330
2331         while (!list_empty(page_list)) {
2332                 page = lru_to_page(page_list);
2333                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2334                         nid = page_to_nid(page);
2335                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2336                 }
2337
2338                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2339                         ClearPageActive(page);
2340                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2341                         continue;
2342                 }
2343
2344                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2345                                                 NODE_DATA(nid),
2346                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2347                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2348                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2349                         list_del(&page->lru);
2350                         putback_lru_page(page);
2351                 }
2352
2353                 nid = NUMA_NO_NODE;
2354         }
2355
2356         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2357                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2358                                                 NODE_DATA(nid),
2359                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2360                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2361                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2362                         list_del(&page->lru);
2363                         putback_lru_page(page);
2364                 }
2365         }
2366
2367         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2368
2369         return nr_reclaimed;
2370 }
2371
2372 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2373                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2374 {
2375         if (is_active_lru(lru)) {
2376                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2377                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2378                 else
2379                         sc->skipped_deactivate = 1;
2380                 return 0;
2381         }
2382
2383         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2384 }
2385
2386 /*
2387  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2388  * to do too much work.
2389  *
2390  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2391  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2392  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2393  *
2394  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2395  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2396  *
2397  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2398  *
2399  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2400  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2401  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2402  *
2403  * total     target    max
2404  * memory    ratio     inactive
2405  * -------------------------------------
2406  *   10MB       1         5MB
2407  *  100MB       1        50MB
2408  *    1GB       3       250MB
2409  *   10GB      10       0.9GB
2410  *  100GB      31         3GB
2411  *    1TB     101        10GB
2412  *   10TB     320        32GB
2413  */
2414 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2415 {
2416         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2417         unsigned long inactive, active;
2418         unsigned long inactive_ratio;
2419         unsigned long gb;
2420
2421         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2422         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2423
2424         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2425         if (gb)
2426                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2427         else
2428                 inactive_ratio = 1;
2429
2430         return inactive * inactive_ratio < active;
2431 }
2432
2433 enum scan_balance {
2434         SCAN_EQUAL,
2435         SCAN_FRACT,
2436         SCAN_ANON,
2437         SCAN_FILE,
2438 };
2439
2440 /*
2441  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2442  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2443  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2444  * onto the active list instead of evict.
2445  *
2446  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2447  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2448  */
2449 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2450                            unsigned long *nr)
2451 {
2452         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2453         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2454         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2455         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2456         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2457         enum scan_balance scan_balance;
2458         unsigned long ap, fp;
2459         enum lru_list lru;
2460
2461         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2462         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2463                 scan_balance = SCAN_FILE;
2464                 goto out;
2465         }
2466
2467         /*
2468          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2469          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2470          * disable swapping for individual groups completely when
2471          * using the memory controller's swap limit feature would be
2472          * too expensive.
2473          */
2474         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2475                 scan_balance = SCAN_FILE;
2476                 goto out;
2477         }
2478
2479         /*
2480          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2481          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2482          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2483          */
2484         if (!sc->priority && swappiness) {
2485                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2486                 goto out;
2487         }
2488
2489         /*
2490          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2491          */
2492         if (sc->file_is_tiny) {
2493                 scan_balance = SCAN_ANON;
2494                 goto out;
2495         }
2496
2497         /*
2498          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2499          * anything from the anonymous working right now.
2500          */
2501         if (sc->cache_trim_mode) {
2502                 scan_balance = SCAN_FILE;
2503                 goto out;
2504         }
2505
2506         scan_balance = SCAN_FRACT;
2507         /*
2508          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2509          *
2510          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2511          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2512          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2513          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2514          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2515          *
2516          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2517          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2518          * applied, before swappiness.
2519          *
2520          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2521          */
2522         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2523         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2524         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2525         total_cost = anon_cost + file_cost;
2526
2527         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2528         ap /= anon_cost + 1;
2529
2530         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2531         fp /= file_cost + 1;
2532
2533         fraction[0] = ap;
2534         fraction[1] = fp;
2535         denominator = ap + fp;
2536 out:
2537         for_each_evictable_lru(lru) {
2538                 int file = is_file_lru(lru);
2539                 unsigned long lruvec_size;
2540                 unsigned long scan;
2541                 unsigned long protection;
2542
2543                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2544                 protection = mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup,
2545                                                    memcg,
2546                                                    sc->memcg_low_reclaim);
2547
2548                 if (protection) {
2549                         /*
2550                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2551                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2552                          * setting.
2553                          *
2554                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2555                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2556                          * approach the memory protection threshold, to totally
2557                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2558                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2559                          * also means we simply get no protection at all if we
2560                          * set it too low, which is not ideal.
2561                          *
2562                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2563                          * pressure by how much of the total memory used is
2564                          * within protection thresholds.
2565                          *
2566                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2567                          * we skip over all groups that are within their low
2568                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2569                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2570                          * the best-effort low protection. However, we still
2571                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2572                          * that case instead of simply punishing them all
2573                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2574                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2575                          * again by how much of the total memory used is under
2576                          * hard protection.
2577                          */
2578                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2579
2580                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2581                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2582
2583                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2584                                 cgroup_size;
2585
2586                         /*
2587                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2588                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2589                          * sc->priority further than desirable.
2590                          */
2591                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2592                 } else {
2593                         scan = lruvec_size;
2594                 }
2595
2596                 scan >>= sc->priority;
2597
2598                 /*
2599                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2600                  * scrape out the remaining cache.
2601                  */
2602                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2603                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2604
2605                 switch (scan_balance) {
2606                 case SCAN_EQUAL:
2607                         /* Scan lists relative to size */
2608                         break;
2609                 case SCAN_FRACT:
2610                         /*
2611                          * Scan types proportional to swappiness and
2612                          * their relative recent reclaim efficiency.
2613                          * Make sure we don't miss the last page on
2614                          * the offlined memory cgroups because of a
2615                          * round-off error.
2616                          */
2617                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2618                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2619                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2620                                                   denominator);
2621                         break;
2622                 case SCAN_FILE:
2623                 case SCAN_ANON:
2624                         /* Scan one type exclusively */
2625                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2626                                 scan = 0;
2627                         break;
2628                 default:
2629                         /* Look ma, no brain */
2630                         BUG();
2631                 }
2632
2633                 nr[lru] = scan;
2634         }
2635 }
2636
2637 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2638 {
2639         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2640         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2641         unsigned long nr_to_scan;
2642         enum lru_list lru;
2643         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2644         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2645         struct blk_plug plug;
2646         bool scan_adjusted;
2647
2648         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2649
2650         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2651         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2652
2653         /*
2654          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2655          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2656          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2657          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2658          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2659          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2660          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2661          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2662          * dropped to zero at the first pass.
2663          */
2664         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2665                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2666
2667         blk_start_plug(&plug);
2668         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2669                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2670                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2671                 unsigned long nr_scanned;
2672
2673                 for_each_evictable_lru(lru) {
2674                         if (nr[lru]) {
2675                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2676                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2677
2678                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2679                                                             lruvec, sc);
2680                         }
2681                 }
2682
2683                 cond_resched();
2684
2685                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2686                         continue;
2687
2688                 /*
2689                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2690                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2691                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2692                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2693                  * proportional to the original scan target.
2694                  */
2695                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2696                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2697
2698                 /*
2699                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2700                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2701                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2702                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2703                  */
2704                 if (!nr_file || !nr_anon)
2705                         break;
2706
2707                 if (nr_file > nr_anon) {
2708                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2709                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2710                         lru = LRU_BASE;
2711                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2712                 } else {
2713                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2714                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2715                         lru = LRU_FILE;
2716                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2717                 }
2718
2719                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2720                 nr[lru] = 0;
2721                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2722
2723                 /*
2724                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2725                  * scan target and the percentage scanning already complete
2726                  */
2727                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2728                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2729                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2730                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2731
2732                 lru += LRU_ACTIVE;
2733                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2734                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2735                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2736
2737                 scan_adjusted = true;
2738         }
2739         blk_finish_plug(&plug);
2740         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2741
2742         /*
2743          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2744          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2745          */
2746         if (total_swap_pages && inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2747                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2748                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2749 }
2750
2751 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2752 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2753 {
2754         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2755                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2756                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2757                 return true;
2758
2759         return false;
2760 }
2761
2762 /*
2763  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2764  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2765  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2766  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
2767  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2768  */
2769 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2770                                         unsigned long nr_reclaimed,
2771                                         struct scan_control *sc)
2772 {
2773         unsigned long pages_for_compaction;
2774         unsigned long inactive_lru_pages;
2775         int z;
2776
2777         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2778         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2779                 return false;
2780
2781         /*
2782          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2783          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2784          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2785          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2786          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2787          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2788          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2789          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2790          */
2791         if (!nr_reclaimed)
2792                 return false;
2793
2794         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2795         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2796                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2797                 if (!managed_zone(zone))
2798                         continue;
2799
2800                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2801                 case COMPACT_SUCCESS:
2802                 case COMPACT_CONTINUE:
2803                         return false;
2804                 default:
2805                         /* check next zone */
2806                         ;
2807                 }
2808         }
2809
2810         /*
2811          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2812          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2813          */
2814         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2815         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2816         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2817                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2818
2819         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2820 }
2821
2822 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2823 {
2824         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
2825         struct mem_cgroup *memcg;
2826
2827         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
2828         do {
2829                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
2830                 unsigned long reclaimed;
2831                 unsigned long scanned;
2832
2833                 /*
2834                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
2835                  * aren't eligible for reclaim - either because they
2836                  * don't have any reclaimable pages, or because their
2837                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
2838                  */
2839                 cond_resched();
2840
2841                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
2842
2843                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
2844                         /*
2845                          * Hard protection.
2846                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
2847                          */
2848                         continue;
2849                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
2850                         /*
2851                          * Soft protection.
2852                          * Respect the protection only as long as
2853                          * there is an unprotected supply
2854                          * of reclaimable memory from other cgroups.
2855                          */
2856                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2857                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2858                                 continue;
2859                         }
2860                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2861                 }
2862
2863                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2864                 scanned = sc->nr_scanned;
2865
2866                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
2867
2868                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
2869                             sc->priority);
2870
2871                 /* Record the group's reclaim efficiency */
2872                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2873                            sc->nr_scanned - scanned,
2874                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2875
2876         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
2877 }
2878
2879 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2880 {
2881         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2882         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2883         struct lruvec *target_lruvec;
2884         bool reclaimable = false;
2885         unsigned long file;
2886
2887         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2888
2889 again:
2890         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2891
2892         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2893         nr_scanned = sc->nr_scanned;
2894
2895         /*
2896          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
2897          */
2898         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2899         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
2900         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
2901         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2902
2903         /*
2904          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2905          * and file LRU lists.
2906          */
2907         if (!sc->force_deactivate) {
2908                 unsigned long refaults;
2909
2910                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2911                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
2912                 if (refaults != target_lruvec->refaults[0] ||
2913                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2914                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2915                 else
2916                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2917
2918                 /*
2919                  * When refaults are being observed, it means a new
2920                  * workingset is being established. Deactivate to get
2921                  * rid of any stale active pages quickly.
2922                  */
2923                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2924                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
2925                 if (refaults != target_lruvec->refaults[1] ||
2926                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2927                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2928                 else
2929                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2930         } else
2931                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2932
2933         /*
2934          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2935          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2936          * anonymous pages.
2937          */
2938         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2939         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
2940                 sc->cache_trim_mode = 1;
2941         else
2942                 sc->cache_trim_mode = 0;
2943
2944         /*
2945          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2946          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2947          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2948          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2949          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2950          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2951          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2952          */
2953         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2954                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2955                 unsigned long free, anon;
2956                 int z;
2957
2958                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2959                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2960                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2961
2962                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2963                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2964                         if (!managed_zone(zone))
2965                                 continue;
2966
2967                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2968                 }
2969
2970                 /*
2971                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2972                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2973                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2974                  */
2975                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2976
2977                 sc->file_is_tiny =
2978                         file + free <= total_high_wmark &&
2979                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2980                         anon >> sc->priority;
2981         }
2982
2983         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
2984
2985         if (reclaim_state) {
2986                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2987                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2988         }
2989
2990         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2991         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2992                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
2993                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2994
2995         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2996                 reclaimable = true;
2997
2998         if (current_is_kswapd()) {
2999                 /*
3000                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
3001                  * it implies that the long-lived page allocation rate
3002                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
3003                  * global limits are not being effective at throttling
3004                  * processes due to the page distribution throughout
3005                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
3006                  * device. The only option is to throttle from reclaim
3007                  * context which is not ideal as there is no guarantee
3008                  * the dirtying process is throttled in the same way
3009                  * balance_dirty_pages() manages.
3010                  *
3011                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
3012                  * count the number of pages under pages flagged for
3013                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
3014                  * in the nr_immediate check below.
3015                  */
3016                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
3017                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3018
3019                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
3020                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
3021                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3022
3023                 /*
3024                  * If kswapd scans pages marked for immediate
3025                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
3026                  * implies that pages are cycling through the LRU
3027                  * faster than they are written so also forcibly stall.
3028                  */
3029                 if (sc->nr.immediate)
3030                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3031         }
3032
3033         /*
3034          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages
3035          * scanned were backed by a congested BDI and
3036          * wait_iff_congested will stall.
3037          *
3038          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
3039          * stalling in wait_iff_congested().
3040          */
3041         if ((current_is_kswapd() ||
3042              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
3043             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
3044                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
3045
3046         /*
3047          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
3048          * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
3049          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
3050          * the LRU too quickly.
3051          */
3052         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
3053             !sc->hibernation_mode &&
3054             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
3055                 wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3056
3057         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
3058                                     sc))
3059                 goto again;
3060
3061         /*
3062          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
3063          * many failures to reclaim anything from them and goes to
3064          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
3065          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
3066          */
3067         if (reclaimable)
3068                 pgdat->kswapd_failures = 0;
3069 }
3070
3071 /*
3072  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
3073  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
3074  * should reclaim first.
3075  */
3076 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
3077 {
3078         unsigned long watermark;
3079         enum compact_result suitable;
3080
3081         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
3082         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
3083                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
3084                 return true;
3085         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
3086                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
3087                 return false;
3088
3089         /*
3090          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
3091          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
3092          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
3093          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
3094          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
3095          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
3096          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
3097          */
3098         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
3099
3100         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
3101 }
3102
3103 /*
3104  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
3105  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
3106  * request.
3107  *
3108  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
3109  * scan then give up on it.
3110  */
3111 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
3112 {
3113         struct zoneref *z;
3114         struct zone *zone;
3115         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3116         unsigned long nr_soft_scanned;
3117         gfp_t orig_mask;
3118         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3119
3120         /*
3121          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
3122          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
3123          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
3124          */
3125         orig_mask = sc->gfp_mask;
3126         if (buffer_heads_over_limit) {
3127                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3128                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
3129         }
3130
3131         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3132                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
3133                 /*
3134                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
3135                  * to global LRU.
3136                  */
3137                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3138                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
3139                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3140                                 continue;
3141
3142                         /*
3143                          * If we already have plenty of memory free for
3144                          * compaction in this zone, don't free any more.
3145                          * Even though compaction is invoked for any
3146                          * non-zero order, only frequent costly order
3147                          * reclamation is disruptive enough to become a
3148                          * noticeable problem, like transparent huge
3149                          * page allocations.
3150                          */
3151                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
3152                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3153                             compaction_ready(zone, sc)) {
3154                                 sc->compaction_ready = true;
3155                                 continue;
3156                         }
3157
3158                         /*
3159                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
3160                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
3161                          * node may be shrunk multiple times but in that case
3162                          * the user prefers lower zones being preserved.
3163                          */
3164                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3165                                 continue;
3166
3167                         /*
3168                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3169                          * and returns the number of reclaimed pages and
3170                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3171                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3172                          */
3173                         nr_soft_scanned = 0;
3174                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3175                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3176                                                 &nr_soft_scanned);
3177                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3178                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3179                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3180                 }
3181
3182                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3183                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3184                         continue;
3185                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3186                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3187         }
3188
3189         /*
3190          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3191          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3192          */
3193         sc->gfp_mask = orig_mask;
3194 }
3195
3196 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3197 {
3198         struct lruvec *target_lruvec;
3199         unsigned long refaults;
3200
3201         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3202         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3203         target_lruvec->refaults[0] = refaults;
3204         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3205         target_lruvec->refaults[1] = refaults;
3206 }
3207
3208 /*
3209  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3210  *
3211  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3212  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3213  *
3214  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3215  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3216  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3217  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3218  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3219  * work, and the allocation attempt will fail.
3220  *
3221  * returns:     0, if no pages reclaimed
3222  *              else, the number of pages reclaimed
3223  */
3224 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3225                                           struct scan_control *sc)
3226 {
3227         int initial_priority = sc->priority;
3228         pg_data_t *last_pgdat;
3229         struct zoneref *z;
3230         struct zone *zone;
3231 retry:
3232         delayacct_freepages_start();
3233
3234         if (!cgroup_reclaim(sc))
3235                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3236
3237         do {
3238                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3239                                 sc->priority);
3240                 sc->nr_scanned = 0;
3241                 shrink_zones(zonelist, sc);
3242
3243                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3244                         break;
3245
3246                 if (sc->compaction_ready)
3247                         break;
3248
3249                 /*
3250                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3251                  * writepage even in laptop mode.
3252                  */
3253                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3254                         sc->may_writepage = 1;
3255         } while (--sc->priority >= 0);
3256
3257         last_pgdat = NULL;
3258         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3259                                         sc->nodemask) {
3260                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3261                         continue;
3262                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3263
3264                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3265
3266                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3267                         struct lruvec *lruvec;
3268
3269                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3270                                                    zone->zone_pgdat);
3271                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3272                 }
3273         }
3274
3275         delayacct_freepages_end();
3276
3277         if (sc->nr_reclaimed)
3278                 return sc->nr_reclaimed;
3279
3280         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3281         if (sc->compaction_ready)
3282                 return 1;
3283
3284         /*
3285          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3286          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3287          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3288          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3289          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3290          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3291          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3292          */
3293         if (sc->skipped_deactivate) {
3294                 sc->priority = initial_priority;
3295                 sc->force_deactivate = 1;
3296                 sc->skipped_deactivate = 0;
3297                 goto retry;
3298         }
3299
3300         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3301         if (sc->memcg_low_skipped) {
3302                 sc->priority = initial_priority;
3303                 sc->force_deactivate = 0;
3304                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3305                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3306                 goto retry;
3307         }
3308
3309         return 0;
3310 }
3311
3312 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3313 {
3314         struct zone *zone;
3315         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3316         unsigned long free_pages = 0;
3317         int i;
3318         bool wmark_ok;
3319
3320         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3321                 return true;
3322
3323         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3324                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3325                 if (!managed_zone(zone))
3326                         continue;
3327
3328                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3329                         continue;
3330
3331                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3332                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3333         }
3334
3335         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3336         if (!pfmemalloc_reserve)
3337                 return true;
3338
3339         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3340
3341         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3342         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3343                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3344                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3345
3346                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3347         }
3348
3349         return wmark_ok;
3350 }
3351
3352 /*
3353  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3354  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3355  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3356  * when the low watermark is reached.
3357  *
3358  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3359  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3360  */
3361 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3362                                         nodemask_t *nodemask)
3363 {
3364         struct zoneref *z;
3365         struct zone *zone;
3366         pg_data_t *pgdat = NULL;
3367
3368         /*
3369          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3370          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3371          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3372          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3373          * processes to block on log_wait_commit().
3374          */
3375         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3376                 goto out;
3377
3378         /*
3379          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3380          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3381          */
3382         if (fatal_signal_pending(current))
3383                 goto out;
3384
3385         /*
3386          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3387          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3388          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3389          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3390          *
3391          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3392          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3393          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3394          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3395          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3396          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3397          * should make reasonable progress.
3398          */
3399         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3400                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3401                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3402                         continue;
3403
3404                 /* Throttle based on the first usable node */
3405                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3406                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3407                         goto out;
3408                 break;
3409         }
3410
3411         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3412         if (!pgdat)
3413                 goto out;
3414
3415         /* Account for the throttling */
3416         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3417
3418         /*
3419          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3420          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3421          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3422          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3423          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3424          * second before continuing.
3425          */
3426         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3427                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3428                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3429
3430                 goto check_pending;
3431         }
3432
3433         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3434         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3435                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3436
3437 check_pending:
3438         if (fatal_signal_pending(current))
3439                 return true;
3440
3441 out:
3442         return false;
3443 }
3444
3445 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3446                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3447 {
3448         unsigned long nr_reclaimed;
3449         struct scan_control sc = {
3450                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3451                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3452                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3453                 .order = order,
3454                 .nodemask = nodemask,
3455                 .priority = DEF_PRIORITY,
3456                 .may_writepage = !laptop_mode,
3457                 .may_unmap = 1,
3458                 .may_swap = 1,
3459         };
3460
3461         /*
3462          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3463          * Confirm they are large enough for max values.
3464          */
3465         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3466         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3467         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3468
3469         /*
3470          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3471          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3472          * point.
3473          */
3474         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3475                 return 1;
3476
3477         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3478         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3479
3480         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3481
3482         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3483         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3484
3485         return nr_reclaimed;
3486 }
3487
3488 #ifdef CONFIG_MEMCG
3489
3490 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3491 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3492                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3493                                                 pg_data_t *pgdat,
3494                                                 unsigned long *nr_scanned)
3495 {
3496         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3497         struct scan_control sc = {
3498                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3499                 .target_mem_cgroup = memcg,
3500                 .may_writepage = !laptop_mode,
3501                 .may_unmap = 1,
3502                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3503                 .may_swap = !noswap,
3504         };
3505
3506         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3507
3508         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3509                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3510
3511         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3512                                                       sc.gfp_mask);
3513
3514         /*
3515          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3516          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3517          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3518          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3519          * the priority and make it zero.
3520          */
3521         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3522
3523         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3524
3525         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3526
3527         return sc.nr_reclaimed;
3528 }
3529
3530 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3531                                            unsigned long nr_pages,
3532                                            gfp_t gfp_mask,
3533                                            bool may_swap)
3534 {
3535         unsigned long nr_reclaimed;
3536         unsigned int noreclaim_flag;
3537         struct scan_control sc = {
3538                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3539                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3540                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3541                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3542                 .target_mem_cgroup = memcg,
3543                 .priority = DEF_PRIORITY,
3544                 .may_writepage = !laptop_mode,
3545                 .may_unmap = 1,
3546                 .may_swap = may_swap,
3547         };
3548         /*
3549          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3550          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3551          * the reclaim does not bail out early.
3552          */
3553         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3554
3555         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3556         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3557         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3558
3559         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3560
3561         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3562         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3563         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3564
3565         return nr_reclaimed;
3566 }
3567 #endif
3568
3569 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3570                                 struct scan_control *sc)
3571 {
3572         struct mem_cgroup *memcg;
3573         struct lruvec *lruvec;
3574
3575         if (!total_swap_pages)
3576                 return;
3577
3578         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3579         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3580                 return;
3581
3582         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3583         do {
3584                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3585                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3586                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3587                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3588         } while (memcg);
3589 }
3590
3591 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3592 {
3593         int i;
3594         struct zone *zone;
3595
3596         /*
3597          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3598          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3599          * should not be checked at the same time as reclaim would
3600          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3601          * zone is balanced.
3602          */
3603         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3604                 zone = pgdat->node_zones + i;
3605                 if (!managed_zone(zone))
3606                         continue;
3607
3608                 if (zone->watermark_boost)
3609                         return true;
3610         }
3611
3612         return false;
3613 }
3614
3615 /*
3616  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3617  * and highest_zoneidx
3618  */
3619 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3620 {
3621         int i;
3622         unsigned long mark = -1;
3623         struct zone *zone;
3624
3625         /*
3626          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3627          * meet watermarks.
3628          */
3629         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3630                 zone = pgdat->node_zones + i;
3631
3632                 if (!managed_zone(zone))
3633                         continue;
3634
3635                 mark = high_wmark_pages(zone);
3636                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3637                         return true;
3638         }
3639
3640         /*
3641          * If a node has no populated zone within highest_zoneidx, it does not
3642          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3643          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3644          */
3645         if (mark == -1)
3646                 return true;
3647
3648         return false;
3649 }
3650
3651 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3652 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3653 {
3654         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3655
3656         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3657         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3658         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3659 }
3660
3661 /*
3662  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3663  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3664  *
3665  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3666  */
3667 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
3668                                 int highest_zoneidx)
3669 {
3670         /*
3671          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3672          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3673          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3674          * throttled. There is also a potential race if processes get
3675          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3676          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3677          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3678          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3679          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3680          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3681          * that here we are under prepare_to_wait().
3682          */
3683         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3684                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3685
3686         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3687         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3688                 return true;
3689
3690         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
3691                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3692                 return true;
3693         }
3694
3695         return false;
3696 }
3697
3698 /*
3699  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3700  * zone that is currently unbalanced.
3701  *
3702  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3703  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3704  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3705  */
3706 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3707                                struct scan_control *sc)
3708 {
3709         struct zone *zone;
3710         int z;
3711
3712         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3713         sc->nr_to_reclaim = 0;
3714         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3715                 zone = pgdat->node_zones + z;
3716                 if (!managed_zone(zone))
3717                         continue;
3718
3719                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3720         }
3721
3722         /*
3723          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3724          * now pressure is applied based on node LRU order.
3725          */
3726         shrink_node(pgdat, sc);
3727
3728         /*
3729          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3730          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3731          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3732          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3733          * can direct reclaim/compact.
3734          */
3735         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3736                 sc->order = 0;
3737
3738         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3739 }
3740
3741 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
3742 static inline void
3743 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
3744 {
3745         int i;
3746         struct zone *zone;
3747
3748         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3749                 zone = pgdat->node_zones + i;
3750
3751                 if (!managed_zone(zone))
3752                         continue;
3753
3754                 if (active)
3755                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
3756                 else
3757                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
3758         }
3759 }
3760
3761 static inline void
3762 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3763 {
3764         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
3765 }
3766
3767 static inline void
3768 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3769 {
3770         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
3771 }
3772
3773 /*
3774  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3775  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3776  * balanced.
3777  *
3778  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3779  *
3780  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3781  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3782  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3783  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3784  * balanced.
3785  */
3786 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3787 {
3788         int i;
3789         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3790         unsigned long nr_soft_scanned;
3791         unsigned long pflags;
3792         unsigned long nr_boost_reclaim;
3793         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3794         bool boosted;
3795         struct zone *zone;
3796         struct scan_control sc = {
3797                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3798                 .order = order,
3799                 .may_unmap = 1,
3800         };
3801
3802         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3803         psi_memstall_enter(&pflags);
3804         __fs_reclaim_acquire();
3805
3806         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3807
3808         /*
3809          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3810          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3811          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3812          */
3813         nr_boost_reclaim = 0;
3814         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3815                 zone = pgdat->node_zones + i;
3816                 if (!managed_zone(zone))
3817                         continue;
3818
3819                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3820                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3821         }
3822         boosted = nr_boost_reclaim;
3823
3824 restart:
3825         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
3826         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3827         do {
3828                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3829                 bool raise_priority = true;
3830                 bool balanced;
3831                 bool ret;
3832
3833                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
3834
3835                 /*
3836                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3837                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3838                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3839                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3840                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3841                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3842                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3843                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3844                  */
3845                 if (buffer_heads_over_limit) {
3846                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3847                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3848                                 if (!managed_zone(zone))
3849                                         continue;
3850
3851                                 sc.reclaim_idx = i;
3852                                 break;
3853                         }
3854                 }
3855
3856                 /*
3857                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3858                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3859                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3860                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3861                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3862                  */
3863                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
3864                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3865                         nr_boost_reclaim = 0;
3866                         goto restart;
3867                 }
3868
3869                 /*
3870                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3871                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3872                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3873                  */
3874                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3875                         goto out;
3876
3877                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3878                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3879                         raise_priority = false;
3880
3881                 /*
3882                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3883                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3884                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3885                  * reclaim will be aborted.
3886                  */
3887                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3888                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3889
3890                 /*
3891                  * Do some background aging of the anon list, to give
3892                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3893                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3894                  * about consistent aging.
3895                  */
3896                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3897
3898                 /*
3899                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3900                  * even in laptop mode.
3901                  */
3902                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3903                         sc.may_writepage = 1;
3904
3905                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3906                 sc.nr_scanned = 0;
3907                 nr_soft_scanned = 0;
3908                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3909                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3910                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3911
3912                 /*
3913                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3914                  * enough pages are already being scanned that that high
3915                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3916                  */
3917                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3918                         raise_priority = false;
3919
3920                 /*
3921                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3922                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3923                  * able to safely make forward progress. Wake them
3924                  */
3925                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3926                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3927                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3928
3929                 /* Check if kswapd should be suspending */
3930                 __fs_reclaim_release();
3931                 ret = try_to_freeze();
3932                 __fs_reclaim_acquire();
3933                 if (ret || kthread_should_stop())
3934                         break;
3935
3936                 /*
3937                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3938                  * progress in reclaiming pages
3939                  */
3940                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3941                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3942
3943                 /*
3944                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3945                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3946                  * extreme circumstances.
3947                  */
3948                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3949                         break;
3950
3951                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3952                         sc.priority--;
3953         } while (sc.priority >= 1);
3954
3955         if (!sc.nr_reclaimed)
3956                 pgdat->kswapd_failures++;
3957
3958 out:
3959         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
3960
3961         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3962         if (boosted) {
3963                 unsigned long flags;
3964
3965                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3966                         if (!zone_boosts[i])
3967                                 continue;
3968
3969                         /* Increments are under the zone lock */
3970                         zone = pgdat->node_zones + i;
3971                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3972                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3973                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3974                 }
3975
3976                 /*
3977                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3978                  * pageblocks.
3979                  */
3980                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
3981         }
3982
3983         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3984         __fs_reclaim_release();
3985         psi_memstall_leave(&pflags);
3986         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3987
3988         /*
3989          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3990          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3991          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3992          * remain at the higher level.
3993          */
3994         return sc.order;
3995 }
3996
3997 /*
3998  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
3999  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
4000  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
4001  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
4002  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
4003  */
4004 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
4005                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
4006 {
4007         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4008
4009         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
4010 }
4011
4012 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
4013                                 unsigned int highest_zoneidx)
4014 {
4015         long remaining = 0;
4016         DEFINE_WAIT(wait);
4017
4018         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
4019                 return;
4020
4021         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4022
4023         /*
4024          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
4025          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
4026          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
4027          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
4028          * succeed.
4029          */
4030         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4031                 /*
4032                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
4033                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
4034                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
4035                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
4036                  */
4037                 reset_isolation_suitable(pgdat);
4038
4039                 /*
4040                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
4041                  * allocation of the requested order possible.
4042                  */
4043                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
4044
4045                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
4046
4047                 /*
4048                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
4049                  * order. The values will either be from a wakeup request or
4050                  * the previous request that slept prematurely.
4051                  */
4052                 if (remaining) {
4053                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
4054                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4055                                                         highest_zoneidx));
4056
4057                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
4058                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
4059                 }
4060
4061                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4062                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4063         }
4064
4065         /*
4066          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
4067          * go fully to sleep until explicitly woken up.
4068          */
4069         if (!remaining &&
4070             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4071                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
4072
4073                 /*
4074                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
4075                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
4076                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
4077                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
4078                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
4079                  * them before going back to sleep.
4080                  */
4081                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
4082
4083                 if (!kthread_should_stop())
4084                         schedule();
4085
4086                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
4087         } else {
4088                 if (remaining)
4089                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
4090                 else
4091                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
4092         }
4093         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4094 }
4095
4096 /*
4097  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
4098  * from the init process.
4099  *
4100  * This basically trickles out pages so that we have _some_
4101  * free memory available even if there is no other activity
4102  * that frees anything up. This is needed for things like routing
4103  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
4104  * asynchronous contexts that cannot page things out.
4105  *
4106  * If there are applications that are active memory-allocators
4107  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
4108  */
4109 static int kswapd(void *p)
4110 {
4111         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
4112         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
4113         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
4114         struct task_struct *tsk = current;
4115         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4116
4117         if (!cpumask_empty(cpumask))
4118                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
4119
4120         /*
4121          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
4122          * and that if we need more memory we should get access to it
4123          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
4124          * never get caught in the normal page freeing logic.
4125          *
4126          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
4127          * you need a small amount of memory in order to be able to
4128          * page out something else, and this flag essentially protects
4129          * us from recursively trying to free more memory as we're
4130          * trying to free the first piece of memory in the first place).
4131          */
4132         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
4133         set_freezable();
4134
4135         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4136         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4137         for ( ; ; ) {
4138                 bool ret;
4139
4140                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4141                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4142                                                         highest_zoneidx);
4143
4144 kswapd_try_sleep:
4145                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
4146                                         highest_zoneidx);
4147
4148                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
4149                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4150                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4151                                                         highest_zoneidx);
4152                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4153                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4154
4155                 ret = try_to_freeze();
4156                 if (kthread_should_stop())
4157                         break;
4158
4159                 /*
4160                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
4161                  * after returning from the refrigerator
4162                  */
4163                 if (ret)
4164                         continue;
4165
4166                 /*
4167                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
4168                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
4169                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
4170                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
4171                  * but kcompactd is woken to compact for the original
4172                  * request (alloc_order).
4173                  */
4174                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
4175                                                 alloc_order);
4176                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
4177                                                 highest_zoneidx);
4178                 if (reclaim_order < alloc_order)
4179                         goto kswapd_try_sleep;
4180         }
4181
4182         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
4183
4184         return 0;
4185 }
4186
4187 /*
4188  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
4189  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
4190  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
4191  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
4192  * needed.
4193  */
4194 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
4195                    enum zone_type highest_zoneidx)
4196 {
4197         pg_data_t *pgdat;
4198         enum zone_type curr_idx;
4199
4200         if (!managed_zone(zone))
4201                 return;
4202
4203         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
4204                 return;
4205
4206         pgdat = zone->zone_pgdat;
4207         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4208
4209         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
4210                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
4211
4212         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
4213                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
4214
4215         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
4216                 return;
4217
4218         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
4219         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
4220             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
4221              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
4222                 /*
4223                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
4224                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
4225                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4226                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4227                  * ratelimit its work.
4228                  */
4229                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4230                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4231                 return;
4232         }
4233
4234         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4235                                       gfp_flags);
4236         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4237 }
4238
4239 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4240 /*
4241  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4242  * freed pages.
4243  *
4244  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4245  * LRU order by reclaiming preferentially
4246  * inactive > active > active referenced > active mapped
4247  */
4248 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4249 {
4250         struct scan_control sc = {
4251                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4252                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4253                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4254                 .priority = DEF_PRIORITY,
4255                 .may_writepage = 1,
4256                 .may_unmap = 1,
4257                 .may_swap = 1,
4258                 .hibernation_mode = 1,
4259         };
4260         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4261         unsigned long nr_reclaimed;
4262         unsigned int noreclaim_flag;
4263
4264         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4265         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4266         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4267
4268         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4269
4270         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4271         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4272         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4273
4274         return nr_reclaimed;
4275 }
4276 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4277
4278 /*
4279  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4280  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4281  */
4282 int kswapd_run(int nid)
4283 {
4284         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4285         int ret = 0;
4286
4287         if (pgdat->kswapd)
4288                 return 0;
4289
4290         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4291         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4292                 /* failure at boot is fatal */
4293                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4294                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4295                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4296                 pgdat->kswapd = NULL;
4297         }
4298         return ret;
4299 }
4300
4301 /*
4302  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4303  * hold mem_hotplug_begin/end().
4304  */
4305 void kswapd_stop(int nid)
4306 {
4307         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4308
4309         if (kswapd) {
4310                 kthread_stop(kswapd);
4311                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4312         }
4313 }
4314
4315 static int __init kswapd_init(void)
4316 {
4317         int nid;
4318
4319         swap_setup();
4320         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4321                 kswapd_run(nid);
4322         return 0;
4323 }
4324
4325 module_init(kswapd_init)
4326
4327 #ifdef CONFIG_NUMA
4328 /*
4329  * Node reclaim mode
4330  *
4331  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4332  * the watermarks.
4333  */
4334 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4335
4336 /*
4337  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4338  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4339  * a zone.
4340  */
4341 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4342
4343 /*
4344  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4345  * occur.
4346  */
4347 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4348
4349 /*
4350  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4351  * slab reclaim needs to occur.
4352  */
4353 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4354
4355 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4356 {
4357         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4358         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4359                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4360
4361         /*
4362          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4363          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4364          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4365          */
4366         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4367 }
4368
4369 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4370 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4371 {
4372         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4373         unsigned long delta = 0;
4374
4375         /*
4376          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4377          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4378          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4379          * a better estimate
4380          */
4381         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4382                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4383         else
4384                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4385
4386         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4387         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4388                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4389
4390         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4391         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4392                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4393
4394         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4395 }
4396
4397 /*
4398  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4399  */
4400 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4401 {
4402         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4403         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4404         struct task_struct *p = current;
4405         unsigned int noreclaim_flag;
4406         struct scan_control sc = {
4407                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4408                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4409                 .order = order,
4410                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4411                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4412                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4413                 .may_swap = 1,
4414                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4415         };
4416
4417         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4418                                            sc.gfp_mask);
4419
4420         cond_resched();
4421         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4422         /*
4423          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4424          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4425          * and RECLAIM_UNMAP.
4426          */
4427         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4428         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4429         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4430
4431         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4432                 /*
4433                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4434                  * priorities until we have enough memory freed.
4435                  */
4436                 do {
4437                         shrink_node(pgdat, &sc);
4438                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4439         }
4440
4441         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4442         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4443         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4444         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4445
4446         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4447
4448         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4449 }
4450
4451 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4452 {
4453         int ret;
4454
4455         /*
4456          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4457          * slab pages if we are over the defined limits.
4458          *
4459          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4460          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4461          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4462          * if less than a specified percentage of the node is used by
4463          * unmapped file backed pages.
4464          */
4465         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4466             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
4467             pgdat->min_slab_pages)
4468                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4469
4470         /*
4471          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4472          */
4473         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4474                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4475
4476         /*
4477          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4478          * have associated processors. This will favor the local processor
4479          * over remote processors and spread off node memory allocations
4480          * as wide as possible.
4481          */
4482         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4483                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4484
4485         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4486                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4487
4488         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4489         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4490
4491         if (!ret)
4492                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4493
4494         return ret;
4495 }
4496 #endif
4497
4498 /**
4499  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4500  * appropriate zone lru list
4501  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4502  *
4503  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4504  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4505  * should be only used for lru pages.
4506  */
4507 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4508 {
4509         struct lruvec *lruvec = NULL;
4510         int pgscanned = 0;
4511         int pgrescued = 0;
4512         int i;
4513
4514         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4515                 struct page *page = pvec->pages[i];
4516                 int nr_pages;
4517
4518                 if (PageTransTail(page))
4519                         continue;
4520
4521                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
4522                 pgscanned += nr_pages;
4523
4524                 /* block memcg migration during page moving between lru */
4525                 if (!TestClearPageLRU(page))
4526                         continue;
4527
4528                 lruvec = relock_page_lruvec_irq(page, lruvec);
4529                 if (page_evictable(page) && PageUnevictable(page)) {
4530                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
4531                         ClearPageUnevictable(page);
4532                         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
4533                         pgrescued += nr_pages;
4534                 }
4535                 SetPageLRU(page);
4536         }
4537
4538         if (lruvec) {
4539                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4540                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4541                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
4542         } else if (pgscanned) {
4543                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4544         }
4545 }
4546 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);