mm/migrate: add sysfs interface to enable reclaim migration
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/migrate.h>
45 #include <linux/delayacct.h>
46 #include <linux/sysctl.h>
47 #include <linux/oom.h>
48 #include <linux/pagevec.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52 #include <linux/psi.h>
53
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/div64.h>
56
57 #include <linux/swapops.h>
58 #include <linux/balloon_compaction.h>
59
60 #include "internal.h"
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/vmscan.h>
64
65 struct scan_control {
66         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
67         unsigned long nr_to_reclaim;
68
69         /*
70          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
71          * are scanned.
72          */
73         nodemask_t      *nodemask;
74
75         /*
76          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
77          * primary target of this reclaim invocation.
78          */
79         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
80
81         /*
82          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
83          */
84         unsigned long   anon_cost;
85         unsigned long   file_cost;
86
87         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
88 #define DEACTIVATE_ANON 1
89 #define DEACTIVATE_FILE 2
90         unsigned int may_deactivate:2;
91         unsigned int force_deactivate:1;
92         unsigned int skipped_deactivate:1;
93
94         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
95         unsigned int may_writepage:1;
96
97         /* Can mapped pages be reclaimed? */
98         unsigned int may_unmap:1;
99
100         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
101         unsigned int may_swap:1;
102
103         /*
104          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
105          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
106          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
107          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
108          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
109          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
110          */
111         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
112         unsigned int memcg_low_skipped:1;
113
114         unsigned int hibernation_mode:1;
115
116         /* One of the zones is ready for compaction */
117         unsigned int compaction_ready:1;
118
119         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
120         unsigned int cache_trim_mode:1;
121
122         /* The file pages on the current node are dangerously low */
123         unsigned int file_is_tiny:1;
124
125         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
126         unsigned int no_demotion:1;
127
128         /* Allocation order */
129         s8 order;
130
131         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
132         s8 priority;
133
134         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
135         s8 reclaim_idx;
136
137         /* This context's GFP mask */
138         gfp_t gfp_mask;
139
140         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
141         unsigned long nr_scanned;
142
143         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
144         unsigned long nr_reclaimed;
145
146         struct {
147                 unsigned int dirty;
148                 unsigned int unqueued_dirty;
149                 unsigned int congested;
150                 unsigned int writeback;
151                 unsigned int immediate;
152                 unsigned int file_taken;
153                 unsigned int taken;
154         } nr;
155
156         /* for recording the reclaimed slab by now */
157         struct reclaim_state reclaim_state;
158 };
159
160 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
161 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
162         do {                                                            \
163                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
164                         struct page *prev;                              \
165                                                                         \
166                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
167                         prefetchw(&prev->_field);                       \
168                 }                                                       \
169         } while (0)
170 #else
171 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
172 #endif
173
174 /*
175  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
176  */
177 int vm_swappiness = 60;
178
179 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
180                                    struct reclaim_state *rs)
181 {
182         /* Check for an overwrite */
183         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
184
185         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
186         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
187
188         task->reclaim_state = rs;
189 }
190
191 static LIST_HEAD(shrinker_list);
192 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
193
194 #ifdef CONFIG_MEMCG
195 static int shrinker_nr_max;
196
197 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
198 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
199 {
200         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
201 }
202
203 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
204 {
205         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
206 }
207
208 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
209                                                      int nid)
210 {
211         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
212                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
213 }
214
215 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
216                                     int map_size, int defer_size,
217                                     int old_map_size, int old_defer_size)
218 {
219         struct shrinker_info *new, *old;
220         struct mem_cgroup_per_node *pn;
221         int nid;
222         int size = map_size + defer_size;
223
224         for_each_node(nid) {
225                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
226                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
227                 /* Not yet online memcg */
228                 if (!old)
229                         return 0;
230
231                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
232                 if (!new)
233                         return -ENOMEM;
234
235                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
236                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
237
238                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
239                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
240                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
241                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
242                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
243                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
244                        defer_size - old_defer_size);
245
246                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
247                 kvfree_rcu(old, rcu);
248         }
249
250         return 0;
251 }
252
253 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
254 {
255         struct mem_cgroup_per_node *pn;
256         struct shrinker_info *info;
257         int nid;
258
259         for_each_node(nid) {
260                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
261                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
262                 kvfree(info);
263                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
264         }
265 }
266
267 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
268 {
269         struct shrinker_info *info;
270         int nid, size, ret = 0;
271         int map_size, defer_size = 0;
272
273         down_write(&shrinker_rwsem);
274         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
275         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
276         size = map_size + defer_size;
277         for_each_node(nid) {
278                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
279                 if (!info) {
280                         free_shrinker_info(memcg);
281                         ret = -ENOMEM;
282                         break;
283                 }
284                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
285                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
286                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
287         }
288         up_write(&shrinker_rwsem);
289
290         return ret;
291 }
292
293 static inline bool need_expand(int nr_max)
294 {
295         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
296                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
297 }
298
299 static int expand_shrinker_info(int new_id)
300 {
301         int ret = 0;
302         int new_nr_max = new_id + 1;
303         int map_size, defer_size = 0;
304         int old_map_size, old_defer_size = 0;
305         struct mem_cgroup *memcg;
306
307         if (!need_expand(new_nr_max))
308                 goto out;
309
310         if (!root_mem_cgroup)
311                 goto out;
312
313         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
314
315         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
316         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
317         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
318         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
319
320         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
321         do {
322                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
323                                                old_map_size, old_defer_size);
324                 if (ret) {
325                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
326                         goto out;
327                 }
328         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
329 out:
330         if (!ret)
331                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
332
333         return ret;
334 }
335
336 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
337 {
338         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
339                 struct shrinker_info *info;
340
341                 rcu_read_lock();
342                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
343                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
344                 smp_mb__before_atomic();
345                 set_bit(shrinker_id, info->map);
346                 rcu_read_unlock();
347         }
348 }
349
350 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
351
352 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
353 {
354         int id, ret = -ENOMEM;
355
356         if (mem_cgroup_disabled())
357                 return -ENOSYS;
358
359         down_write(&shrinker_rwsem);
360         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
361         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
362         if (id < 0)
363                 goto unlock;
364
365         if (id >= shrinker_nr_max) {
366                 if (expand_shrinker_info(id)) {
367                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
368                         goto unlock;
369                 }
370         }
371         shrinker->id = id;
372         ret = 0;
373 unlock:
374         up_write(&shrinker_rwsem);
375         return ret;
376 }
377
378 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
379 {
380         int id = shrinker->id;
381
382         BUG_ON(id < 0);
383
384         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
385
386         idr_remove(&shrinker_idr, id);
387 }
388
389 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
390                                    struct mem_cgroup *memcg)
391 {
392         struct shrinker_info *info;
393
394         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
395         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
396 }
397
398 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
399                                   struct mem_cgroup *memcg)
400 {
401         struct shrinker_info *info;
402
403         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
404         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
405 }
406
407 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
408 {
409         int i, nid;
410         long nr;
411         struct mem_cgroup *parent;
412         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
413
414         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
415         if (!parent)
416                 parent = root_mem_cgroup;
417
418         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
419         down_read(&shrinker_rwsem);
420         for_each_node(nid) {
421                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
422                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
423                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
424                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
425                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
426                 }
427         }
428         up_read(&shrinker_rwsem);
429 }
430
431 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
432 {
433         return sc->target_mem_cgroup;
434 }
435
436 /**
437  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
438  * @sc: scan_control in question
439  *
440  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
441  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
442  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
443  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
444  * allocation and configurability.
445  *
446  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
447  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
448  */
449 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
450 {
451         if (!cgroup_reclaim(sc))
452                 return true;
453 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
454         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
455                 return true;
456 #endif
457         return false;
458 }
459 #else
460 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
461 {
462         return -ENOSYS;
463 }
464
465 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
466 {
467 }
468
469 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
470                                    struct mem_cgroup *memcg)
471 {
472         return 0;
473 }
474
475 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
476                                   struct mem_cgroup *memcg)
477 {
478         return 0;
479 }
480
481 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
482 {
483         return false;
484 }
485
486 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
487 {
488         return true;
489 }
490 #endif
491
492 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
493                              struct shrink_control *sc)
494 {
495         int nid = sc->nid;
496
497         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
498                 nid = 0;
499
500         if (sc->memcg &&
501             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
502                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
503                                               sc->memcg);
504
505         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
506 }
507
508
509 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
510                             struct shrink_control *sc)
511 {
512         int nid = sc->nid;
513
514         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
515                 nid = 0;
516
517         if (sc->memcg &&
518             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
519                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
520                                              sc->memcg);
521
522         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
523 }
524
525 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
526 {
527         if (!numa_demotion_enabled)
528                 return false;
529         if (sc) {
530                 if (sc->no_demotion)
531                         return false;
532                 /* It is pointless to do demotion in memcg reclaim */
533                 if (cgroup_reclaim(sc))
534                         return false;
535         }
536         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
537                 return false;
538
539         return true;
540 }
541
542 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
543                                           int nid,
544                                           struct scan_control *sc)
545 {
546         if (memcg == NULL) {
547                 /*
548                  * For non-memcg reclaim, is there
549                  * space in any swap device?
550                  */
551                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
552                         return true;
553         } else {
554                 /* Is the memcg below its swap limit? */
555                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
556                         return true;
557         }
558
559         /*
560          * The page can not be swapped.
561          *
562          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
563          */
564         return can_demote(nid, sc);
565 }
566
567 /*
568  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
569  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
570  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
571  */
572 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
573 {
574         unsigned long nr;
575
576         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
577                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
578         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
579                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
580                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
581
582         return nr;
583 }
584
585 /**
586  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
587  * @lruvec: lru vector
588  * @lru: lru to use
589  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
590  */
591 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
592                                      int zone_idx)
593 {
594         unsigned long size = 0;
595         int zid;
596
597         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
598                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
599
600                 if (!managed_zone(zone))
601                         continue;
602
603                 if (!mem_cgroup_disabled())
604                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
605                 else
606                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
607         }
608         return size;
609 }
610
611 /*
612  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
613  */
614 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
615 {
616         unsigned int size;
617         int err;
618
619         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
620                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
621                 if (err != -ENOSYS)
622                         return err;
623
624                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
625         }
626
627         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
628         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
629                 size *= nr_node_ids;
630
631         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
632         if (!shrinker->nr_deferred)
633                 return -ENOMEM;
634
635         return 0;
636 }
637
638 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
639 {
640         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
641                 down_write(&shrinker_rwsem);
642                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
643                 up_write(&shrinker_rwsem);
644                 return;
645         }
646
647         kfree(shrinker->nr_deferred);
648         shrinker->nr_deferred = NULL;
649 }
650
651 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
652 {
653         down_write(&shrinker_rwsem);
654         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
655         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
656         up_write(&shrinker_rwsem);
657 }
658
659 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
660 {
661         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
662
663         if (err)
664                 return err;
665         register_shrinker_prepared(shrinker);
666         return 0;
667 }
668 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
669
670 /*
671  * Remove one
672  */
673 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
674 {
675         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
676                 return;
677
678         down_write(&shrinker_rwsem);
679         list_del(&shrinker->list);
680         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
681         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
682                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
683         up_write(&shrinker_rwsem);
684
685         kfree(shrinker->nr_deferred);
686         shrinker->nr_deferred = NULL;
687 }
688 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
689
690 #define SHRINK_BATCH 128
691
692 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
693                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
694 {
695         unsigned long freed = 0;
696         unsigned long long delta;
697         long total_scan;
698         long freeable;
699         long nr;
700         long new_nr;
701         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
702                                           : SHRINK_BATCH;
703         long scanned = 0, next_deferred;
704
705         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
706         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
707                 return freeable;
708
709         /*
710          * copy the current shrinker scan count into a local variable
711          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
712          * don't also do this scanning work.
713          */
714         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
715
716         if (shrinker->seeks) {
717                 delta = freeable >> priority;
718                 delta *= 4;
719                 do_div(delta, shrinker->seeks);
720         } else {
721                 /*
722                  * These objects don't require any IO to create. Trim
723                  * them aggressively under memory pressure to keep
724                  * them from causing refetches in the IO caches.
725                  */
726                 delta = freeable / 2;
727         }
728
729         total_scan = nr >> priority;
730         total_scan += delta;
731         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
732
733         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
734                                    freeable, delta, total_scan, priority);
735
736         /*
737          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
738          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
739          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
740          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
741          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
742          * objects spread over several slabs with usage less than the
743          * batch_size.
744          *
745          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
746          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
747          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
748          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
749          * possible.
750          */
751         while (total_scan >= batch_size ||
752                total_scan >= freeable) {
753                 unsigned long ret;
754                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
755
756                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
757                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
758                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
759                 if (ret == SHRINK_STOP)
760                         break;
761                 freed += ret;
762
763                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
764                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
765                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
766
767                 cond_resched();
768         }
769
770         /*
771          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
772          * done, decreased by old deferred work that was done now.
773          *
774          * And it is capped to two times of the freeable items.
775          */
776         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
777         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
778
779         /*
780          * move the unused scan count back into the shrinker in a
781          * manner that handles concurrent updates.
782          */
783         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
784
785         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
786         return freed;
787 }
788
789 #ifdef CONFIG_MEMCG
790 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
791                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
792 {
793         struct shrinker_info *info;
794         unsigned long ret, freed = 0;
795         int i;
796
797         if (!mem_cgroup_online(memcg))
798                 return 0;
799
800         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
801                 return 0;
802
803         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
804         if (unlikely(!info))
805                 goto unlock;
806
807         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
808                 struct shrink_control sc = {
809                         .gfp_mask = gfp_mask,
810                         .nid = nid,
811                         .memcg = memcg,
812                 };
813                 struct shrinker *shrinker;
814
815                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
816                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
817                         if (!shrinker)
818                                 clear_bit(i, info->map);
819                         continue;
820                 }
821
822                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
823                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
824                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
825                         continue;
826
827                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
828                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
829                         clear_bit(i, info->map);
830                         /*
831                          * After the shrinker reported that it had no objects to
832                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
833                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
834                          * added. To make sure, we have the bit set in this
835                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
836                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
837                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
838                          * set_shrinker_bit():
839                          *
840                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
841                          *   list_add_tail()    clear_bit()
842                          *   <MB>               <MB>
843                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
844                          */
845                         smp_mb__after_atomic();
846                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
847                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
848                                 ret = 0;
849                         else
850                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
851                 }
852                 freed += ret;
853
854                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
855                         freed = freed ? : 1;
856                         break;
857                 }
858         }
859 unlock:
860         up_read(&shrinker_rwsem);
861         return freed;
862 }
863 #else /* CONFIG_MEMCG */
864 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
865                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
866 {
867         return 0;
868 }
869 #endif /* CONFIG_MEMCG */
870
871 /**
872  * shrink_slab - shrink slab caches
873  * @gfp_mask: allocation context
874  * @nid: node whose slab caches to target
875  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
876  * @priority: the reclaim priority
877  *
878  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
879  *
880  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
881  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
882  *
883  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
884  * are called only if it is the root cgroup.
885  *
886  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
887  * in order to get the scan target.
888  *
889  * Returns the number of reclaimed slab objects.
890  */
891 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
892                                  struct mem_cgroup *memcg,
893                                  int priority)
894 {
895         unsigned long ret, freed = 0;
896         struct shrinker *shrinker;
897
898         /*
899          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
900          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
901          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
902          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
903          * oom.
904          */
905         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
906                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
907
908         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
909                 goto out;
910
911         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
912                 struct shrink_control sc = {
913                         .gfp_mask = gfp_mask,
914                         .nid = nid,
915                         .memcg = memcg,
916                 };
917
918                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
919                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
920                         ret = 0;
921                 freed += ret;
922                 /*
923                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
924                  * prevent the registration from being stalled for long periods
925                  * by parallel ongoing shrinking.
926                  */
927                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
928                         freed = freed ? : 1;
929                         break;
930                 }
931         }
932
933         up_read(&shrinker_rwsem);
934 out:
935         cond_resched();
936         return freed;
937 }
938
939 void drop_slab_node(int nid)
940 {
941         unsigned long freed;
942
943         do {
944                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
945
946                 if (fatal_signal_pending(current))
947                         return;
948
949                 freed = 0;
950                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
951                 do {
952                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
953                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
954         } while (freed > 10);
955 }
956
957 void drop_slab(void)
958 {
959         int nid;
960
961         for_each_online_node(nid)
962                 drop_slab_node(nid);
963 }
964
965 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
966 {
967         /*
968          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
969          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
970          * heads at page->private.
971          */
972         int page_cache_pins = thp_nr_pages(page);
973         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
974 }
975
976 static int may_write_to_inode(struct inode *inode)
977 {
978         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
979                 return 1;
980         if (!inode_write_congested(inode))
981                 return 1;
982         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
983                 return 1;
984         return 0;
985 }
986
987 /*
988  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
989  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
990  * fsync(), msync() or close().
991  *
992  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
993  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
994  * that page is locked, the mapping is pinned.
995  *
996  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
997  * __GFP_FS.
998  */
999 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
1000                                 struct page *page, int error)
1001 {
1002         lock_page(page);
1003         if (page_mapping(page) == mapping)
1004                 mapping_set_error(mapping, error);
1005         unlock_page(page);
1006 }
1007
1008 /* possible outcome of pageout() */
1009 typedef enum {
1010         /* failed to write page out, page is locked */
1011         PAGE_KEEP,
1012         /* move page to the active list, page is locked */
1013         PAGE_ACTIVATE,
1014         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
1015         PAGE_SUCCESS,
1016         /* page is clean and locked */
1017         PAGE_CLEAN,
1018 } pageout_t;
1019
1020 /*
1021  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
1022  * Calls ->writepage().
1023  */
1024 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
1025 {
1026         /*
1027          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
1028          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
1029          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
1030          * stalls if we need to run get_block().  We could test
1031          * PagePrivate for that.
1032          *
1033          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
1034          * this page's queue, we can perform writeback even if that
1035          * will block.
1036          *
1037          * If the page is swapcache, write it back even if that would
1038          * block, for some throttling. This happens by accident, because
1039          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
1040          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
1041          */
1042         if (!is_page_cache_freeable(page))
1043                 return PAGE_KEEP;
1044         if (!mapping) {
1045                 /*
1046                  * Some data journaling orphaned pages can have
1047                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
1048                  */
1049                 if (page_has_private(page)) {
1050                         if (try_to_free_buffers(page)) {
1051                                 ClearPageDirty(page);
1052                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
1053                                 return PAGE_CLEAN;
1054                         }
1055                 }
1056                 return PAGE_KEEP;
1057         }
1058         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1059                 return PAGE_ACTIVATE;
1060         if (!may_write_to_inode(mapping->host))
1061                 return PAGE_KEEP;
1062
1063         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
1064                 int res;
1065                 struct writeback_control wbc = {
1066                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1067                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1068                         .range_start = 0,
1069                         .range_end = LLONG_MAX,
1070                         .for_reclaim = 1,
1071                 };
1072
1073                 SetPageReclaim(page);
1074                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
1075                 if (res < 0)
1076                         handle_write_error(mapping, page, res);
1077                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1078                         ClearPageReclaim(page);
1079                         return PAGE_ACTIVATE;
1080                 }
1081
1082                 if (!PageWriteback(page)) {
1083                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1084                         ClearPageReclaim(page);
1085                 }
1086                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
1087                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
1088                 return PAGE_SUCCESS;
1089         }
1090
1091         return PAGE_CLEAN;
1092 }
1093
1094 /*
1095  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
1096  * gets returned with a refcount of 0.
1097  */
1098 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
1099                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1100 {
1101         int refcount;
1102         void *shadow = NULL;
1103
1104         BUG_ON(!PageLocked(page));
1105         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
1106
1107         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
1108         /*
1109          * The non racy check for a busy page.
1110          *
1111          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1112          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
1113          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
1114          * here, then the following race may occur:
1115          *
1116          * get_user_pages(&page);
1117          * [user mapping goes away]
1118          * write_to(page);
1119          *                              !PageDirty(page)    [good]
1120          * SetPageDirty(page);
1121          * put_page(page);
1122          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
1123          *
1124          * [oops, our write_to data is lost]
1125          *
1126          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1127          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
1128          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
1129          *
1130          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
1131          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1132          */
1133         refcount = 1 + compound_nr(page);
1134         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
1135                 goto cannot_free;
1136         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
1137         if (unlikely(PageDirty(page))) {
1138                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
1139                 goto cannot_free;
1140         }
1141
1142         if (PageSwapCache(page)) {
1143                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
1144                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
1145                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1146                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1147                 __delete_from_swap_cache(page, swap, shadow);
1148                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1149                 put_swap_page(page, swap);
1150         } else {
1151                 void (*freepage)(struct page *);
1152
1153                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
1154                 /*
1155                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1156                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1157                  *
1158                  * But don't store shadows in an address space that is
1159                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1160                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1161                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1162                  * back.
1163                  *
1164                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1165                  * only page cache pages found in these are zero pages
1166                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1167                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1168                  * same address_space.
1169                  */
1170                 if (reclaimed && page_is_file_lru(page) &&
1171                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1172                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1173                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
1174                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1175
1176                 if (freepage != NULL)
1177                         freepage(page);
1178         }
1179
1180         return 1;
1181
1182 cannot_free:
1183         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
1184         return 0;
1185 }
1186
1187 /*
1188  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
1189  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
1190  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
1191  * this page.
1192  */
1193 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
1194 {
1195         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
1196                 /*
1197                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
1198                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1199                  * atomic operation.
1200                  */
1201                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1202                 return 1;
1203         }
1204         return 0;
1205 }
1206
1207 /**
1208  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1209  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1210  *
1211  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1212  * Page may still be unevictable for other reasons.
1213  *
1214  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1215  */
1216 void putback_lru_page(struct page *page)
1217 {
1218         lru_cache_add(page);
1219         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1220 }
1221
1222 enum page_references {
1223         PAGEREF_RECLAIM,
1224         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1225         PAGEREF_KEEP,
1226         PAGEREF_ACTIVATE,
1227 };
1228
1229 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1230                                                   struct scan_control *sc)
1231 {
1232         int referenced_ptes, referenced_page;
1233         unsigned long vm_flags;
1234
1235         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1236                                           &vm_flags);
1237         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1238
1239         /*
1240          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1241          * move the page to the unevictable list.
1242          */
1243         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1244                 return PAGEREF_RECLAIM;
1245
1246         if (referenced_ptes) {
1247                 /*
1248                  * All mapped pages start out with page table
1249                  * references from the instantiating fault, so we need
1250                  * to look twice if a mapped file page is used more
1251                  * than once.
1252                  *
1253                  * Mark it and spare it for another trip around the
1254                  * inactive list.  Another page table reference will
1255                  * lead to its activation.
1256                  *
1257                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1258                  * so that recently deactivated but used pages are
1259                  * quickly recovered.
1260                  */
1261                 SetPageReferenced(page);
1262
1263                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1264                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1265
1266                 /*
1267                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1268                  */
1269                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && !PageSwapBacked(page))
1270                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1271
1272                 return PAGEREF_KEEP;
1273         }
1274
1275         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1276         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1277                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1278
1279         return PAGEREF_RECLAIM;
1280 }
1281
1282 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1283 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1284                                        bool *dirty, bool *writeback)
1285 {
1286         struct address_space *mapping;
1287
1288         /*
1289          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1290          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1291          */
1292         if (!page_is_file_lru(page) ||
1293             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1294                 *dirty = false;
1295                 *writeback = false;
1296                 return;
1297         }
1298
1299         /* By default assume that the page flags are accurate */
1300         *dirty = PageDirty(page);
1301         *writeback = PageWriteback(page);
1302
1303         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1304         if (!page_has_private(page))
1305                 return;
1306
1307         mapping = page_mapping(page);
1308         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1309                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1310 }
1311
1312 static struct page *alloc_demote_page(struct page *page, unsigned long node)
1313 {
1314         struct migration_target_control mtc = {
1315                 /*
1316                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
1317                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
1318                  * instead of migrated.
1319                  */
1320                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) |
1321                             __GFP_THISNODE  | __GFP_NOWARN |
1322                             __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
1323                 .nid = node
1324         };
1325
1326         return alloc_migration_target(page, (unsigned long)&mtc);
1327 }
1328
1329 /*
1330  * Take pages on @demote_list and attempt to demote them to
1331  * another node.  Pages which are not demoted are left on
1332  * @demote_pages.
1333  */
1334 static unsigned int demote_page_list(struct list_head *demote_pages,
1335                                      struct pglist_data *pgdat)
1336 {
1337         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
1338         unsigned int nr_succeeded;
1339         int err;
1340
1341         if (list_empty(demote_pages))
1342                 return 0;
1343
1344         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
1345                 return 0;
1346
1347         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
1348         err = migrate_pages(demote_pages, alloc_demote_page, NULL,
1349                             target_nid, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
1350                             &nr_succeeded);
1351
1352         if (current_is_kswapd())
1353                 __count_vm_events(PGDEMOTE_KSWAPD, nr_succeeded);
1354         else
1355                 __count_vm_events(PGDEMOTE_DIRECT, nr_succeeded);
1356
1357         return nr_succeeded;
1358 }
1359
1360 /*
1361  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1362  */
1363 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1364                                      struct pglist_data *pgdat,
1365                                      struct scan_control *sc,
1366                                      struct reclaim_stat *stat,
1367                                      bool ignore_references)
1368 {
1369         LIST_HEAD(ret_pages);
1370         LIST_HEAD(free_pages);
1371         LIST_HEAD(demote_pages);
1372         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1373         unsigned int pgactivate = 0;
1374         bool do_demote_pass;
1375
1376         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1377         cond_resched();
1378         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1379
1380 retry:
1381         while (!list_empty(page_list)) {
1382                 struct address_space *mapping;
1383                 struct page *page;
1384                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1385                 bool dirty, writeback, may_enter_fs;
1386                 unsigned int nr_pages;
1387
1388                 cond_resched();
1389
1390                 page = lru_to_page(page_list);
1391                 list_del(&page->lru);
1392
1393                 if (!trylock_page(page))
1394                         goto keep;
1395
1396                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1397
1398                 nr_pages = compound_nr(page);
1399
1400                 /* Account the number of base pages even though THP */
1401                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1402
1403                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1404                         goto activate_locked;
1405
1406                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1407                         goto keep_locked;
1408
1409                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1410                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1411
1412                 /*
1413                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1414                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1415                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1416                  * is all dirty unqueued pages.
1417                  */
1418                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1419                 if (dirty || writeback)
1420                         stat->nr_dirty++;
1421
1422                 if (dirty && !writeback)
1423                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1424
1425                 /*
1426                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1427                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1428                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1429                  * end of the LRU a second time.
1430                  */
1431                 mapping = page_mapping(page);
1432                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1433                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1434                     (writeback && PageReclaim(page)))
1435                         stat->nr_congested++;
1436
1437                 /*
1438                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1439                  * are three cases to consider.
1440                  *
1441                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1442                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1443                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1444                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1445                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1446                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1447                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1448                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1449                  *    caller can stall after page list has been processed.
1450                  *
1451                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1452                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1453                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1454                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1455                  *    reclaim and continue scanning.
1456                  *
1457                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1458                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1459                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1460                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1461                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1462                  *    would probably show more reasons.
1463                  *
1464                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1465                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1466                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1467                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1468                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1469                  *
1470                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1471                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1472                  * inactive list and refilling from the active list. The
1473                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1474                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1475                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1476                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1477                  * takes to write them to disk.
1478                  */
1479                 if (PageWriteback(page)) {
1480                         /* Case 1 above */
1481                         if (current_is_kswapd() &&
1482                             PageReclaim(page) &&
1483                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1484                                 stat->nr_immediate++;
1485                                 goto activate_locked;
1486
1487                         /* Case 2 above */
1488                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1489                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1490                                 /*
1491                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1492                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1493                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1494                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1495                                  * enough to care.  What we do want is for this
1496                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1497                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1498                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1499                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1500                                  */
1501                                 SetPageReclaim(page);
1502                                 stat->nr_writeback++;
1503                                 goto activate_locked;
1504
1505                         /* Case 3 above */
1506                         } else {
1507                                 unlock_page(page);
1508                                 wait_on_page_writeback(page);
1509                                 /* then go back and try same page again */
1510                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1511                                 continue;
1512                         }
1513                 }
1514
1515                 if (!ignore_references)
1516                         references = page_check_references(page, sc);
1517
1518                 switch (references) {
1519                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1520                         goto activate_locked;
1521                 case PAGEREF_KEEP:
1522                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1523                         goto keep_locked;
1524                 case PAGEREF_RECLAIM:
1525                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1526                         ; /* try to reclaim the page below */
1527                 }
1528
1529                 /*
1530                  * Before reclaiming the page, try to relocate
1531                  * its contents to another node.
1532                  */
1533                 if (do_demote_pass &&
1534                     (thp_migration_supported() || !PageTransHuge(page))) {
1535                         list_add(&page->lru, &demote_pages);
1536                         unlock_page(page);
1537                         continue;
1538                 }
1539
1540                 /*
1541                  * Anonymous process memory has backing store?
1542                  * Try to allocate it some swap space here.
1543                  * Lazyfree page could be freed directly
1544                  */
1545                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1546                         if (!PageSwapCache(page)) {
1547                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1548                                         goto keep_locked;
1549                                 if (page_maybe_dma_pinned(page))
1550                                         goto keep_locked;
1551                                 if (PageTransHuge(page)) {
1552                                         /* cannot split THP, skip it */
1553                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1554                                                 goto activate_locked;
1555                                         /*
1556                                          * Split pages without a PMD map right
1557                                          * away. Chances are some or all of the
1558                                          * tail pages can be freed without IO.
1559                                          */
1560                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1561                                             split_huge_page_to_list(page,
1562                                                                     page_list))
1563                                                 goto activate_locked;
1564                                 }
1565                                 if (!add_to_swap(page)) {
1566                                         if (!PageTransHuge(page))
1567                                                 goto activate_locked_split;
1568                                         /* Fallback to swap normal pages */
1569                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1570                                                                     page_list))
1571                                                 goto activate_locked;
1572 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1573                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1574 #endif
1575                                         if (!add_to_swap(page))
1576                                                 goto activate_locked_split;
1577                                 }
1578
1579                                 may_enter_fs = true;
1580
1581                                 /* Adding to swap updated mapping */
1582                                 mapping = page_mapping(page);
1583                         }
1584                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1585                         /* Split file THP */
1586                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1587                                 goto keep_locked;
1588                 }
1589
1590                 /*
1591                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1592                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1593                  *
1594                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1595                  * reach here.
1596                  */
1597                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1598                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1599                         nr_pages = 1;
1600                 }
1601
1602                 /*
1603                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1604                  * processes. Try to unmap it here.
1605                  */
1606                 if (page_mapped(page)) {
1607                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1608                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1609
1610                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1611                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1612
1613                         try_to_unmap(page, flags);
1614                         if (page_mapped(page)) {
1615                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1616                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1617                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1618                                 goto activate_locked;
1619                         }
1620                 }
1621
1622                 if (PageDirty(page)) {
1623                         /*
1624                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1625                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1626                          * injecting inefficient single-page IO into
1627                          * flusher writeback as much as possible: only
1628                          * write pages when we've encountered many
1629                          * dirty pages, and when we've already scanned
1630                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1631                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1632                          */
1633                         if (page_is_file_lru(page) &&
1634                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1635                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1636                                 /*
1637                                  * Immediately reclaim when written back.
1638                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1639                                  * except we already have the page isolated
1640                                  * and know it's dirty
1641                                  */
1642                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1643                                 SetPageReclaim(page);
1644
1645                                 goto activate_locked;
1646                         }
1647
1648                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1649                                 goto keep_locked;
1650                         if (!may_enter_fs)
1651                                 goto keep_locked;
1652                         if (!sc->may_writepage)
1653                                 goto keep_locked;
1654
1655                         /*
1656                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1657                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1658                          * starts and then write it out here.
1659                          */
1660                         try_to_unmap_flush_dirty();
1661                         switch (pageout(page, mapping)) {
1662                         case PAGE_KEEP:
1663                                 goto keep_locked;
1664                         case PAGE_ACTIVATE:
1665                                 goto activate_locked;
1666                         case PAGE_SUCCESS:
1667                                 stat->nr_pageout += thp_nr_pages(page);
1668
1669                                 if (PageWriteback(page))
1670                                         goto keep;
1671                                 if (PageDirty(page))
1672                                         goto keep;
1673
1674                                 /*
1675                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1676                                  * ahead and try to reclaim the page.
1677                                  */
1678                                 if (!trylock_page(page))
1679                                         goto keep;
1680                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1681                                         goto keep_locked;
1682                                 mapping = page_mapping(page);
1683                                 fallthrough;
1684                         case PAGE_CLEAN:
1685                                 ; /* try to free the page below */
1686                         }
1687                 }
1688
1689                 /*
1690                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1691                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1692                  * the page as well.
1693                  *
1694                  * We do this even if the page is PageDirty().
1695                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1696                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1697                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1698                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1699                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1700                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1701                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1702                  *
1703                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1704                  * the pages which were not successfully invalidated in
1705                  * truncate_cleanup_page().  We try to drop those buffers here
1706                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1707                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1708                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1709                  */
1710                 if (page_has_private(page)) {
1711                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1712                                 goto activate_locked;
1713                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1714                                 unlock_page(page);
1715                                 if (put_page_testzero(page))
1716                                         goto free_it;
1717                                 else {
1718                                         /*
1719                                          * rare race with speculative reference.
1720                                          * the speculative reference will free
1721                                          * this page shortly, so we may
1722                                          * increment nr_reclaimed here (and
1723                                          * leave it off the LRU).
1724                                          */
1725                                         nr_reclaimed++;
1726                                         continue;
1727                                 }
1728                         }
1729                 }
1730
1731                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1732                         /* follow __remove_mapping for reference */
1733                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1734                                 goto keep_locked;
1735                         if (PageDirty(page)) {
1736                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1737                                 goto keep_locked;
1738                         }
1739
1740                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1741                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1742                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1743                                                          sc->target_mem_cgroup))
1744                         goto keep_locked;
1745
1746                 unlock_page(page);
1747 free_it:
1748                 /*
1749                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1750                  * all base pages.
1751                  */
1752                 nr_reclaimed += nr_pages;
1753
1754                 /*
1755                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1756                  * appear not as the counts should be low
1757                  */
1758                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1759                         destroy_compound_page(page);
1760                 else
1761                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1762                 continue;
1763
1764 activate_locked_split:
1765                 /*
1766                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1767                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1768                  */
1769                 if (nr_pages > 1) {
1770                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1771                         nr_pages = 1;
1772                 }
1773 activate_locked:
1774                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1775                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1776                                                 PageMlocked(page)))
1777                         try_to_free_swap(page);
1778                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1779                 if (!PageMlocked(page)) {
1780                         int type = page_is_file_lru(page);
1781                         SetPageActive(page);
1782                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1783                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1784                 }
1785 keep_locked:
1786                 unlock_page(page);
1787 keep:
1788                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1789                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1790         }
1791         /* 'page_list' is always empty here */
1792
1793         /* Migrate pages selected for demotion */
1794         nr_reclaimed += demote_page_list(&demote_pages, pgdat);
1795         /* Pages that could not be demoted are still in @demote_pages */
1796         if (!list_empty(&demote_pages)) {
1797                 /* Pages which failed to demoted go back on @page_list for retry: */
1798                 list_splice_init(&demote_pages, page_list);
1799                 do_demote_pass = false;
1800                 goto retry;
1801         }
1802
1803         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1804
1805         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1806         try_to_unmap_flush();
1807         free_unref_page_list(&free_pages);
1808
1809         list_splice(&ret_pages, page_list);
1810         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1811
1812         return nr_reclaimed;
1813 }
1814
1815 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1816                                             struct list_head *page_list)
1817 {
1818         struct scan_control sc = {
1819                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1820                 .priority = DEF_PRIORITY,
1821                 .may_unmap = 1,
1822         };
1823         struct reclaim_stat stat;
1824         unsigned int nr_reclaimed;
1825         struct page *page, *next;
1826         LIST_HEAD(clean_pages);
1827         unsigned int noreclaim_flag;
1828
1829         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1830                 if (!PageHuge(page) && page_is_file_lru(page) &&
1831                     !PageDirty(page) && !__PageMovable(page) &&
1832                     !PageUnevictable(page)) {
1833                         ClearPageActive(page);
1834                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1835                 }
1836         }
1837
1838         /*
1839          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1840          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1841          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1842          * change in the future.
1843          */
1844         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1845         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1846                                         &stat, true);
1847         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1848
1849         list_splice(&clean_pages, page_list);
1850         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1851                             -(long)nr_reclaimed);
1852         /*
1853          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1854          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1855          * discard so isolated count will be mismatched.
1856          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1857          */
1858         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1859                             stat.nr_lazyfree_fail);
1860         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1861                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1862         return nr_reclaimed;
1863 }
1864
1865 /*
1866  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1867  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1868  * freed elsewhere are also ignored.
1869  *
1870  * page:        page to consider
1871  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1872  *
1873  * returns true on success, false on failure.
1874  */
1875 bool __isolate_lru_page_prepare(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1876 {
1877         /* Only take pages on the LRU. */
1878         if (!PageLRU(page))
1879                 return false;
1880
1881         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1882         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1883                 return false;
1884
1885         /*
1886          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1887          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1888          * blocking - clean pages for the most part.
1889          *
1890          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1891          * that it is possible to migrate without blocking
1892          */
1893         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1894                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1895                 if (PageWriteback(page))
1896                         return false;
1897
1898                 if (PageDirty(page)) {
1899                         struct address_space *mapping;
1900                         bool migrate_dirty;
1901
1902                         /*
1903                          * Only pages without mappings or that have a
1904                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1905                          * without blocking. However, we can be racing with
1906                          * truncation so it's necessary to lock the page
1907                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1908                          * the page lock until after the page is removed
1909                          * from the page cache.
1910                          */
1911                         if (!trylock_page(page))
1912                                 return false;
1913
1914                         mapping = page_mapping(page);
1915                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1916                         unlock_page(page);
1917                         if (!migrate_dirty)
1918                                 return false;
1919                 }
1920         }
1921
1922         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1923                 return false;
1924
1925         return true;
1926 }
1927
1928 /*
1929  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1930  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
1931  */
1932 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1933                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1934 {
1935         int zid;
1936
1937         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1938                 if (!nr_zone_taken[zid])
1939                         continue;
1940
1941                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1942         }
1943
1944 }
1945
1946 /*
1947  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
1948  *
1949  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1950  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1951  * and working on them outside the LRU lock.
1952  *
1953  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1954  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1955  *
1956  * Lru_lock must be held before calling this function.
1957  *
1958  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1959  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1960  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1961  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1962  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1963  * @lru:        LRU list id for isolating
1964  *
1965  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1966  */
1967 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1968                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1969                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1970                 enum lru_list lru)
1971 {
1972         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1973         unsigned long nr_taken = 0;
1974         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1975         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1976         unsigned long skipped = 0;
1977         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1978         LIST_HEAD(pages_skipped);
1979         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1980
1981         total_scan = 0;
1982         scan = 0;
1983         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1984                 struct page *page;
1985
1986                 page = lru_to_page(src);
1987                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1988
1989                 nr_pages = compound_nr(page);
1990                 total_scan += nr_pages;
1991
1992                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1993                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1994                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1995                         continue;
1996                 }
1997
1998                 /*
1999                  * Do not count skipped pages because that makes the function
2000                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
2001                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
2002                  * pages, triggering a premature OOM.
2003                  *
2004                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
2005                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
2006                  * only when the page is being freed somewhere else.
2007                  */
2008                 scan += nr_pages;
2009                 if (!__isolate_lru_page_prepare(page, mode)) {
2010                         /* It is being freed elsewhere */
2011                         list_move(&page->lru, src);
2012                         continue;
2013                 }
2014                 /*
2015                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
2016                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
2017                  * page release code relies on it.
2018                  */
2019                 if (unlikely(!get_page_unless_zero(page))) {
2020                         list_move(&page->lru, src);
2021                         continue;
2022                 }
2023
2024                 if (!TestClearPageLRU(page)) {
2025                         /* Another thread is already isolating this page */
2026                         put_page(page);
2027                         list_move(&page->lru, src);
2028                         continue;
2029                 }
2030
2031                 nr_taken += nr_pages;
2032                 nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2033                 list_move(&page->lru, dst);
2034         }
2035
2036         /*
2037          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
2038          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
2039          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
2040          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
2041          * system at risk of premature OOM.
2042          */
2043         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
2044                 int zid;
2045
2046                 list_splice(&pages_skipped, src);
2047                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2048                         if (!nr_skipped[zid])
2049                                 continue;
2050
2051                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
2052                         skipped += nr_skipped[zid];
2053                 }
2054         }
2055         *nr_scanned = total_scan;
2056         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
2057                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
2058         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
2059         return nr_taken;
2060 }
2061
2062 /**
2063  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
2064  * @page: page to isolate from its LRU list
2065  *
2066  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
2067  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
2068  *
2069  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
2070  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
2071  *
2072  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
2073  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
2074  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
2075  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
2076  *
2077  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
2078  * found will be decremented.
2079  *
2080  * Restrictions:
2081  *
2082  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
2083  *     fundamental difference from isolate_lru_pages (which is called
2084  *     without a stable reference).
2085  * (2) the lru_lock must not be held.
2086  * (3) interrupts must be enabled.
2087  */
2088 int isolate_lru_page(struct page *page)
2089 {
2090         int ret = -EBUSY;
2091
2092         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2093         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
2094
2095         if (TestClearPageLRU(page)) {
2096                 struct lruvec *lruvec;
2097
2098                 get_page(page);
2099                 lruvec = lock_page_lruvec_irq(page);
2100                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
2101                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
2102                 ret = 0;
2103         }
2104
2105         return ret;
2106 }
2107
2108 /*
2109  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
2110  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
2111  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
2112  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
2113  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
2114  */
2115 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
2116                 struct scan_control *sc)
2117 {
2118         unsigned long inactive, isolated;
2119
2120         if (current_is_kswapd())
2121                 return 0;
2122
2123         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2124                 return 0;
2125
2126         if (file) {
2127                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2128                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2129         } else {
2130                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2131                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2132         }
2133
2134         /*
2135          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2136          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2137          * deadlock.
2138          */
2139         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2140                 inactive >>= 3;
2141
2142         return isolated > inactive;
2143 }
2144
2145 /*
2146  * move_pages_to_lru() moves pages from private @list to appropriate LRU list.
2147  * On return, @list is reused as a list of pages to be freed by the caller.
2148  *
2149  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2150  */
2151 static unsigned int move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2152                                       struct list_head *list)
2153 {
2154         int nr_pages, nr_moved = 0;
2155         LIST_HEAD(pages_to_free);
2156         struct page *page;
2157
2158         while (!list_empty(list)) {
2159                 page = lru_to_page(list);
2160                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2161                 list_del(&page->lru);
2162                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2163                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2164                         putback_lru_page(page);
2165                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2166                         continue;
2167                 }
2168
2169                 /*
2170                  * The SetPageLRU needs to be kept here for list integrity.
2171                  * Otherwise:
2172                  *   #0 move_pages_to_lru             #1 release_pages
2173                  *   if !put_page_testzero
2174                  *                                    if (put_page_testzero())
2175                  *                                      !PageLRU //skip lru_lock
2176                  *     SetPageLRU()
2177                  *     list_add(&page->lru,)
2178                  *                                        list_add(&page->lru,)
2179                  */
2180                 SetPageLRU(page);
2181
2182                 if (unlikely(put_page_testzero(page))) {
2183                         __clear_page_lru_flags(page);
2184
2185                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2186                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2187                                 destroy_compound_page(page);
2188                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2189                         } else
2190                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
2191
2192                         continue;
2193                 }
2194
2195                 /*
2196                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2197                  * inhibits memcg migration).
2198                  */
2199                 VM_BUG_ON_PAGE(!page_matches_lruvec(page, lruvec), page);
2200                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
2201                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
2202                 nr_moved += nr_pages;
2203                 if (PageActive(page))
2204                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2205         }
2206
2207         /*
2208          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2209          */
2210         list_splice(&pages_to_free, list);
2211
2212         return nr_moved;
2213 }
2214
2215 /*
2216  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
2217  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE.
2218  * In that case we should only throttle if the backing device it is
2219  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
2220  */
2221 static int current_may_throttle(void)
2222 {
2223         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE) ||
2224                 current->backing_dev_info == NULL ||
2225                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
2226 }
2227
2228 /*
2229  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2230  * of reclaimed pages
2231  */
2232 static unsigned long
2233 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
2234                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
2235 {
2236         LIST_HEAD(page_list);
2237         unsigned long nr_scanned;
2238         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2239         unsigned long nr_taken;
2240         struct reclaim_stat stat;
2241         bool file = is_file_lru(lru);
2242         enum vm_event_item item;
2243         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2244         bool stalled = false;
2245
2246         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2247                 if (stalled)
2248                         return 0;
2249
2250                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2251                 msleep(100);
2252                 stalled = true;
2253
2254                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2255                 if (fatal_signal_pending(current))
2256                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2257         }
2258
2259         lru_add_drain();
2260
2261         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2262
2263         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
2264                                      &nr_scanned, sc, lru);
2265
2266         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2267         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2268         if (!cgroup_reclaim(sc))
2269                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2270         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2271         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2272
2273         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2274
2275         if (nr_taken == 0)
2276                 return 0;
2277
2278         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, &stat, false);
2279
2280         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2281         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2282
2283         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2284         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2285         if (!cgroup_reclaim(sc))
2286                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2287         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2288         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2289         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2290
2291         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2292         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2293         free_unref_page_list(&page_list);
2294
2295         /*
2296          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2297          * implies that flushers are not doing their job. This can
2298          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2299          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2300          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2301          * dirty pages grows not through writes but through memory
2302          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2303          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2304          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2305          */
2306         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2307                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2308
2309         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2310         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2311         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2312         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2313         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2314         sc->nr.taken += nr_taken;
2315         if (file)
2316                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2317
2318         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2319                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2320         return nr_reclaimed;
2321 }
2322
2323 /*
2324  * shrink_active_list() moves pages from the active LRU to the inactive LRU.
2325  *
2326  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2327  * processes.
2328  *
2329  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2330  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2331  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()), so
2332  * we should drop lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2333  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2334  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2335  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2336  *
2337  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2338  * But we had to alter page->flags anyway.
2339  */
2340 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2341                                struct lruvec *lruvec,
2342                                struct scan_control *sc,
2343                                enum lru_list lru)
2344 {
2345         unsigned long nr_taken;
2346         unsigned long nr_scanned;
2347         unsigned long vm_flags;
2348         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2349         LIST_HEAD(l_active);
2350         LIST_HEAD(l_inactive);
2351         struct page *page;
2352         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2353         unsigned nr_rotated = 0;
2354         int file = is_file_lru(lru);
2355         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2356
2357         lru_add_drain();
2358
2359         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2360
2361         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2362                                      &nr_scanned, sc, lru);
2363
2364         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2365
2366         if (!cgroup_reclaim(sc))
2367                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2368         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2369
2370         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2371
2372         while (!list_empty(&l_hold)) {
2373                 cond_resched();
2374                 page = lru_to_page(&l_hold);
2375                 list_del(&page->lru);
2376
2377                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2378                         putback_lru_page(page);
2379                         continue;
2380                 }
2381
2382                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2383                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2384                                 if (page_has_private(page))
2385                                         try_to_release_page(page, 0);
2386                                 unlock_page(page);
2387                         }
2388                 }
2389
2390                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2391                                     &vm_flags)) {
2392                         /*
2393                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2394                          * give them one more trip around the active list. So
2395                          * that executable code get better chances to stay in
2396                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2397                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2398                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2399                          * so we ignore them here.
2400                          */
2401                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2402                                 nr_rotated += thp_nr_pages(page);
2403                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2404                                 continue;
2405                         }
2406                 }
2407
2408                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2409                 SetPageWorkingset(page);
2410                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2411         }
2412
2413         /*
2414          * Move pages back to the lru list.
2415          */
2416         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2417
2418         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2419         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2420         /* Keep all free pages in l_active list */
2421         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2422
2423         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2424         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2425
2426         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2427         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2428
2429         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2430         free_unref_page_list(&l_active);
2431         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2432                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2433 }
2434
2435 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2436 {
2437         int nid = NUMA_NO_NODE;
2438         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2439         LIST_HEAD(node_page_list);
2440         struct reclaim_stat dummy_stat;
2441         struct page *page;
2442         unsigned int noreclaim_flag;
2443         struct scan_control sc = {
2444                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2445                 .priority = DEF_PRIORITY,
2446                 .may_writepage = 1,
2447                 .may_unmap = 1,
2448                 .may_swap = 1,
2449                 .no_demotion = 1,
2450         };
2451
2452         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2453
2454         while (!list_empty(page_list)) {
2455                 page = lru_to_page(page_list);
2456                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2457                         nid = page_to_nid(page);
2458                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2459                 }
2460
2461                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2462                         ClearPageActive(page);
2463                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2464                         continue;
2465                 }
2466
2467                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2468                                                 NODE_DATA(nid),
2469                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2470                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2471                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2472                         list_del(&page->lru);
2473                         putback_lru_page(page);
2474                 }
2475
2476                 nid = NUMA_NO_NODE;
2477         }
2478
2479         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2480                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2481                                                 NODE_DATA(nid),
2482                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2483                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2484                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2485                         list_del(&page->lru);
2486                         putback_lru_page(page);
2487                 }
2488         }
2489
2490         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2491
2492         return nr_reclaimed;
2493 }
2494
2495 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2496                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2497 {
2498         if (is_active_lru(lru)) {
2499                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2500                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2501                 else
2502                         sc->skipped_deactivate = 1;
2503                 return 0;
2504         }
2505
2506         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2507 }
2508
2509 /*
2510  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2511  * to do too much work.
2512  *
2513  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2514  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2515  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2516  *
2517  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2518  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2519  *
2520  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2521  *
2522  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2523  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2524  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2525  *
2526  * total     target    max
2527  * memory    ratio     inactive
2528  * -------------------------------------
2529  *   10MB       1         5MB
2530  *  100MB       1        50MB
2531  *    1GB       3       250MB
2532  *   10GB      10       0.9GB
2533  *  100GB      31         3GB
2534  *    1TB     101        10GB
2535  *   10TB     320        32GB
2536  */
2537 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2538 {
2539         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2540         unsigned long inactive, active;
2541         unsigned long inactive_ratio;
2542         unsigned long gb;
2543
2544         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2545         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2546
2547         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2548         if (gb)
2549                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2550         else
2551                 inactive_ratio = 1;
2552
2553         return inactive * inactive_ratio < active;
2554 }
2555
2556 enum scan_balance {
2557         SCAN_EQUAL,
2558         SCAN_FRACT,
2559         SCAN_ANON,
2560         SCAN_FILE,
2561 };
2562
2563 /*
2564  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2565  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2566  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2567  * onto the active list instead of evict.
2568  *
2569  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2570  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2571  */
2572 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2573                            unsigned long *nr)
2574 {
2575         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2576         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2577         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2578         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2579         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2580         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2581         enum scan_balance scan_balance;
2582         unsigned long ap, fp;
2583         enum lru_list lru;
2584
2585         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2586         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2587                 scan_balance = SCAN_FILE;
2588                 goto out;
2589         }
2590
2591         /*
2592          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2593          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2594          * disable swapping for individual groups completely when
2595          * using the memory controller's swap limit feature would be
2596          * too expensive.
2597          */
2598         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2599                 scan_balance = SCAN_FILE;
2600                 goto out;
2601         }
2602
2603         /*
2604          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2605          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2606          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2607          */
2608         if (!sc->priority && swappiness) {
2609                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2610                 goto out;
2611         }
2612
2613         /*
2614          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2615          */
2616         if (sc->file_is_tiny) {
2617                 scan_balance = SCAN_ANON;
2618                 goto out;
2619         }
2620
2621         /*
2622          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2623          * anything from the anonymous working right now.
2624          */
2625         if (sc->cache_trim_mode) {
2626                 scan_balance = SCAN_FILE;
2627                 goto out;
2628         }
2629
2630         scan_balance = SCAN_FRACT;
2631         /*
2632          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2633          *
2634          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2635          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2636          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2637          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2638          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2639          *
2640          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2641          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2642          * applied, before swappiness.
2643          *
2644          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2645          */
2646         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2647         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2648         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2649         total_cost = anon_cost + file_cost;
2650
2651         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2652         ap /= anon_cost + 1;
2653
2654         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2655         fp /= file_cost + 1;
2656
2657         fraction[0] = ap;
2658         fraction[1] = fp;
2659         denominator = ap + fp;
2660 out:
2661         for_each_evictable_lru(lru) {
2662                 int file = is_file_lru(lru);
2663                 unsigned long lruvec_size;
2664                 unsigned long low, min;
2665                 unsigned long scan;
2666
2667                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2668                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2669                                       &min, &low);
2670
2671                 if (min || low) {
2672                         /*
2673                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2674                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2675                          * setting.
2676                          *
2677                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2678                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2679                          * approach the memory protection threshold, to totally
2680                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2681                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2682                          * also means we simply get no protection at all if we
2683                          * set it too low, which is not ideal.
2684                          *
2685                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2686                          * pressure by how much of the total memory used is
2687                          * within protection thresholds.
2688                          *
2689                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2690                          * we skip over all groups that are within their low
2691                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2692                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2693                          * the best-effort low protection. However, we still
2694                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2695                          * that case instead of simply punishing them all
2696                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2697                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2698                          * again by how much of the total memory used is under
2699                          * hard protection.
2700                          */
2701                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2702                         unsigned long protection;
2703
2704                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2705                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2706                                 protection = low;
2707                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2708                         } else {
2709                                 protection = min;
2710                         }
2711
2712                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2713                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2714
2715                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2716                                 cgroup_size;
2717
2718                         /*
2719                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2720                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2721                          * sc->priority further than desirable.
2722                          */
2723                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2724                 } else {
2725                         scan = lruvec_size;
2726                 }
2727
2728                 scan >>= sc->priority;
2729
2730                 /*
2731                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2732                  * scrape out the remaining cache.
2733                  */
2734                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2735                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2736
2737                 switch (scan_balance) {
2738                 case SCAN_EQUAL:
2739                         /* Scan lists relative to size */
2740                         break;
2741                 case SCAN_FRACT:
2742                         /*
2743                          * Scan types proportional to swappiness and
2744                          * their relative recent reclaim efficiency.
2745                          * Make sure we don't miss the last page on
2746                          * the offlined memory cgroups because of a
2747                          * round-off error.
2748                          */
2749                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2750                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2751                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2752                                                   denominator);
2753                         break;
2754                 case SCAN_FILE:
2755                 case SCAN_ANON:
2756                         /* Scan one type exclusively */
2757                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2758                                 scan = 0;
2759                         break;
2760                 default:
2761                         /* Look ma, no brain */
2762                         BUG();
2763                 }
2764
2765                 nr[lru] = scan;
2766         }
2767 }
2768
2769 /*
2770  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2771  * ultimately no way to reclaim the memory.
2772  */
2773 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2774                                struct scan_control *sc)
2775 {
2776         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2777         if (total_swap_pages > 0)
2778                 return true;
2779
2780         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2781         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2782 }
2783
2784 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2785 {
2786         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2787         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2788         unsigned long nr_to_scan;
2789         enum lru_list lru;
2790         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2791         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2792         struct blk_plug plug;
2793         bool scan_adjusted;
2794
2795         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2796
2797         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2798         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2799
2800         /*
2801          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2802          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2803          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2804          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2805          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2806          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2807          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2808          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2809          * dropped to zero at the first pass.
2810          */
2811         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2812                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2813
2814         blk_start_plug(&plug);
2815         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2816                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2817                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2818                 unsigned long nr_scanned;
2819
2820                 for_each_evictable_lru(lru) {
2821                         if (nr[lru]) {
2822                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2823                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2824
2825                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2826                                                             lruvec, sc);
2827                         }
2828                 }
2829
2830                 cond_resched();
2831
2832                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2833                         continue;
2834
2835                 /*
2836                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2837                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2838                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2839                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2840                  * proportional to the original scan target.
2841                  */
2842                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2843                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2844
2845                 /*
2846                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2847                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2848                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2849                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2850                  */
2851                 if (!nr_file || !nr_anon)
2852                         break;
2853
2854                 if (nr_file > nr_anon) {
2855                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2856                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2857                         lru = LRU_BASE;
2858                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2859                 } else {
2860                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2861                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2862                         lru = LRU_FILE;
2863                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2864                 }
2865
2866                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2867                 nr[lru] = 0;
2868                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2869
2870                 /*
2871                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2872                  * scan target and the percentage scanning already complete
2873                  */
2874                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2875                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2876                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2877                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2878
2879                 lru += LRU_ACTIVE;
2880                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2881                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2882                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2883
2884                 scan_adjusted = true;
2885         }
2886         blk_finish_plug(&plug);
2887         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2888
2889         /*
2890          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2891          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2892          */
2893         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
2894             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2895                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2896                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2897 }
2898
2899 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2900 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2901 {
2902         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2903                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2904                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2905                 return true;
2906
2907         return false;
2908 }
2909
2910 /*
2911  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2912  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2913  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2914  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
2915  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2916  */
2917 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2918                                         unsigned long nr_reclaimed,
2919                                         struct scan_control *sc)
2920 {
2921         unsigned long pages_for_compaction;
2922         unsigned long inactive_lru_pages;
2923         int z;
2924
2925         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2926         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2927                 return false;
2928
2929         /*
2930          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2931          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2932          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2933          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2934          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2935          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2936          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2937          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2938          */
2939         if (!nr_reclaimed)
2940                 return false;
2941
2942         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2943         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2944                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2945                 if (!managed_zone(zone))
2946                         continue;
2947
2948                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2949                 case COMPACT_SUCCESS:
2950                 case COMPACT_CONTINUE:
2951                         return false;
2952                 default:
2953                         /* check next zone */
2954                         ;
2955                 }
2956         }
2957
2958         /*
2959          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2960          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2961          */
2962         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2963         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2964         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
2965                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2966
2967         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2968 }
2969
2970 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2971 {
2972         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
2973         struct mem_cgroup *memcg;
2974
2975         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
2976         do {
2977                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
2978                 unsigned long reclaimed;
2979                 unsigned long scanned;
2980
2981                 /*
2982                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
2983                  * aren't eligible for reclaim - either because they
2984                  * don't have any reclaimable pages, or because their
2985                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
2986                  */
2987                 cond_resched();
2988
2989                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
2990
2991                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
2992                         /*
2993                          * Hard protection.
2994                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
2995                          */
2996                         continue;
2997                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
2998                         /*
2999                          * Soft protection.
3000                          * Respect the protection only as long as
3001                          * there is an unprotected supply
3002                          * of reclaimable memory from other cgroups.
3003                          */
3004                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
3005                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
3006                                 continue;
3007                         }
3008                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
3009                 }
3010
3011                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3012                 scanned = sc->nr_scanned;
3013
3014                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
3015
3016                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
3017                             sc->priority);
3018
3019                 /* Record the group's reclaim efficiency */
3020                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
3021                            sc->nr_scanned - scanned,
3022                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
3023
3024         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
3025 }
3026
3027 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
3028 {
3029         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
3030         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
3031         struct lruvec *target_lruvec;
3032         bool reclaimable = false;
3033         unsigned long file;
3034
3035         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
3036
3037 again:
3038         /*
3039          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
3040          * lruvec stats for heuristics.
3041          */
3042         mem_cgroup_flush_stats();
3043
3044         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
3045
3046         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3047         nr_scanned = sc->nr_scanned;
3048
3049         /*
3050          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
3051          */
3052         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3053         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
3054         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
3055         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3056
3057         /*
3058          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
3059          * and file LRU lists.
3060          */
3061         if (!sc->force_deactivate) {
3062                 unsigned long refaults;
3063
3064                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3065                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3066                 if (refaults != target_lruvec->refaults[0] ||
3067                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3068                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
3069                 else
3070                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
3071
3072                 /*
3073                  * When refaults are being observed, it means a new
3074                  * workingset is being established. Deactivate to get
3075                  * rid of any stale active pages quickly.
3076                  */
3077                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3078                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3079                 if (refaults != target_lruvec->refaults[1] ||
3080                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
3081                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
3082                 else
3083                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
3084         } else
3085                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
3086
3087         /*
3088          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
3089          * thrashing, try to reclaim those first before touching
3090          * anonymous pages.
3091          */
3092         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
3093         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
3094                 sc->cache_trim_mode = 1;
3095         else
3096                 sc->cache_trim_mode = 0;
3097
3098         /*
3099          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
3100          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
3101          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
3102          * shrinks, so does the window for rotation from references.
3103          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
3104          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
3105          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
3106          */
3107         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3108                 unsigned long total_high_wmark = 0;
3109                 unsigned long free, anon;
3110                 int z;
3111
3112                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
3113                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
3114                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3115
3116                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
3117                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3118                         if (!managed_zone(zone))
3119                                 continue;
3120
3121                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
3122                 }
3123
3124                 /*
3125                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
3126                  * runaway file reclaim problem, but rather just
3127                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
3128                  */
3129                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3130
3131                 sc->file_is_tiny =
3132                         file + free <= total_high_wmark &&
3133                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
3134                         anon >> sc->priority;
3135         }
3136
3137         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
3138
3139         if (reclaim_state) {
3140                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
3141                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
3142         }
3143
3144         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
3145         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
3146                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
3147                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
3148
3149         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
3150                 reclaimable = true;
3151
3152         if (current_is_kswapd()) {
3153                 /*
3154                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
3155                  * it implies that the long-lived page allocation rate
3156                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
3157                  * global limits are not being effective at throttling
3158                  * processes due to the page distribution throughout
3159                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
3160                  * device. The only option is to throttle from reclaim
3161                  * context which is not ideal as there is no guarantee
3162                  * the dirtying process is throttled in the same way
3163                  * balance_dirty_pages() manages.
3164                  *
3165                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
3166                  * count the number of pages under pages flagged for
3167                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
3168                  * in the nr_immediate check below.
3169                  */
3170                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
3171                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3172
3173                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
3174                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
3175                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3176
3177                 /*
3178                  * If kswapd scans pages marked for immediate
3179                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
3180                  * implies that pages are cycling through the LRU
3181                  * faster than they are written so also forcibly stall.
3182                  */
3183                 if (sc->nr.immediate)
3184                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3185         }
3186
3187         /*
3188          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages
3189          * scanned were backed by a congested BDI and
3190          * wait_iff_congested will stall.
3191          *
3192          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
3193          * stalling in wait_iff_congested().
3194          */
3195         if ((current_is_kswapd() ||
3196              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
3197             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
3198                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
3199
3200         /*
3201          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
3202          * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
3203          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
3204          * the LRU too quickly.
3205          */
3206         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
3207             !sc->hibernation_mode &&
3208             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
3209                 wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3210
3211         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
3212                                     sc))
3213                 goto again;
3214
3215         /*
3216          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
3217          * many failures to reclaim anything from them and goes to
3218          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
3219          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
3220          */
3221         if (reclaimable)
3222                 pgdat->kswapd_failures = 0;
3223 }
3224
3225 /*
3226  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
3227  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
3228  * should reclaim first.
3229  */
3230 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
3231 {
3232         unsigned long watermark;
3233         enum compact_result suitable;
3234
3235         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
3236         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
3237                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
3238                 return true;
3239         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
3240                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
3241                 return false;
3242
3243         /*
3244          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
3245          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
3246          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
3247          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
3248          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
3249          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
3250          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
3251          */
3252         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
3253
3254         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
3255 }
3256
3257 /*
3258  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
3259  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
3260  * request.
3261  *
3262  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
3263  * scan then give up on it.
3264  */
3265 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
3266 {
3267         struct zoneref *z;
3268         struct zone *zone;
3269         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3270         unsigned long nr_soft_scanned;
3271         gfp_t orig_mask;
3272         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3273
3274         /*
3275          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
3276          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
3277          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
3278          */
3279         orig_mask = sc->gfp_mask;
3280         if (buffer_heads_over_limit) {
3281                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3282                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
3283         }
3284
3285         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3286                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
3287                 /*
3288                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
3289                  * to global LRU.
3290                  */
3291                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3292                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
3293                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3294                                 continue;
3295
3296                         /*
3297                          * If we already have plenty of memory free for
3298                          * compaction in this zone, don't free any more.
3299                          * Even though compaction is invoked for any
3300                          * non-zero order, only frequent costly order
3301                          * reclamation is disruptive enough to become a
3302                          * noticeable problem, like transparent huge
3303                          * page allocations.
3304                          */
3305                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
3306                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3307                             compaction_ready(zone, sc)) {
3308                                 sc->compaction_ready = true;
3309                                 continue;
3310                         }
3311
3312                         /*
3313                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
3314                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
3315                          * node may be shrunk multiple times but in that case
3316                          * the user prefers lower zones being preserved.
3317                          */
3318                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3319                                 continue;
3320
3321                         /*
3322                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3323                          * and returns the number of reclaimed pages and
3324                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3325                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3326                          */
3327                         nr_soft_scanned = 0;
3328                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3329                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3330                                                 &nr_soft_scanned);
3331                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3332                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3333                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3334                 }
3335
3336                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3337                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3338                         continue;
3339                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3340                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3341         }
3342
3343         /*
3344          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3345          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3346          */
3347         sc->gfp_mask = orig_mask;
3348 }
3349
3350 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3351 {
3352         struct lruvec *target_lruvec;
3353         unsigned long refaults;
3354
3355         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3356         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3357         target_lruvec->refaults[0] = refaults;
3358         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3359         target_lruvec->refaults[1] = refaults;
3360 }
3361
3362 /*
3363  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3364  *
3365  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3366  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3367  *
3368  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3369  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3370  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3371  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3372  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3373  * work, and the allocation attempt will fail.
3374  *
3375  * returns:     0, if no pages reclaimed
3376  *              else, the number of pages reclaimed
3377  */
3378 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3379                                           struct scan_control *sc)
3380 {
3381         int initial_priority = sc->priority;
3382         pg_data_t *last_pgdat;
3383         struct zoneref *z;
3384         struct zone *zone;
3385 retry:
3386         delayacct_freepages_start();
3387
3388         if (!cgroup_reclaim(sc))
3389                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3390
3391         do {
3392                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3393                                 sc->priority);
3394                 sc->nr_scanned = 0;
3395                 shrink_zones(zonelist, sc);
3396
3397                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3398                         break;
3399
3400                 if (sc->compaction_ready)
3401                         break;
3402
3403                 /*
3404                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3405                  * writepage even in laptop mode.
3406                  */
3407                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3408                         sc->may_writepage = 1;
3409         } while (--sc->priority >= 0);
3410
3411         last_pgdat = NULL;
3412         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3413                                         sc->nodemask) {
3414                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3415                         continue;
3416                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3417
3418                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3419
3420                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3421                         struct lruvec *lruvec;
3422
3423                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3424                                                    zone->zone_pgdat);
3425                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3426                 }
3427         }
3428
3429         delayacct_freepages_end();
3430
3431         if (sc->nr_reclaimed)
3432                 return sc->nr_reclaimed;
3433
3434         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3435         if (sc->compaction_ready)
3436                 return 1;
3437
3438         /*
3439          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3440          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3441          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3442          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3443          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3444          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3445          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3446          */
3447         if (sc->skipped_deactivate) {
3448                 sc->priority = initial_priority;
3449                 sc->force_deactivate = 1;
3450                 sc->skipped_deactivate = 0;
3451                 goto retry;
3452         }
3453
3454         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3455         if (sc->memcg_low_skipped) {
3456                 sc->priority = initial_priority;
3457                 sc->force_deactivate = 0;
3458                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3459                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3460                 goto retry;
3461         }
3462
3463         return 0;
3464 }
3465
3466 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3467 {
3468         struct zone *zone;
3469         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3470         unsigned long free_pages = 0;
3471         int i;
3472         bool wmark_ok;
3473
3474         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3475                 return true;
3476
3477         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3478                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3479                 if (!managed_zone(zone))
3480                         continue;
3481
3482                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3483                         continue;
3484
3485                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3486                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3487         }
3488
3489         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3490         if (!pfmemalloc_reserve)
3491                 return true;
3492
3493         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3494
3495         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3496         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3497                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3498                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3499
3500                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3501         }
3502
3503         return wmark_ok;
3504 }
3505
3506 /*
3507  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3508  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3509  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3510  * when the low watermark is reached.
3511  *
3512  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3513  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3514  */
3515 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3516                                         nodemask_t *nodemask)
3517 {
3518         struct zoneref *z;
3519         struct zone *zone;
3520         pg_data_t *pgdat = NULL;
3521
3522         /*
3523          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3524          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3525          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3526          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3527          * processes to block on log_wait_commit().
3528          */
3529         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3530                 goto out;
3531
3532         /*
3533          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3534          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3535          */
3536         if (fatal_signal_pending(current))
3537                 goto out;
3538
3539         /*
3540          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3541          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3542          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3543          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3544          *
3545          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3546          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3547          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3548          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3549          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3550          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3551          * should make reasonable progress.
3552          */
3553         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3554                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3555                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3556                         continue;
3557
3558                 /* Throttle based on the first usable node */
3559                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3560                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3561                         goto out;
3562                 break;
3563         }
3564
3565         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3566         if (!pgdat)
3567                 goto out;
3568
3569         /* Account for the throttling */
3570         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3571
3572         /*
3573          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3574          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3575          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3576          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3577          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3578          * second before continuing.
3579          */
3580         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3581                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3582                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3583
3584                 goto check_pending;
3585         }
3586
3587         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3588         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3589                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3590
3591 check_pending:
3592         if (fatal_signal_pending(current))
3593                 return true;
3594
3595 out:
3596         return false;
3597 }
3598
3599 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3600                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3601 {
3602         unsigned long nr_reclaimed;
3603         struct scan_control sc = {
3604                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3605                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3606                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3607                 .order = order,
3608                 .nodemask = nodemask,
3609                 .priority = DEF_PRIORITY,
3610                 .may_writepage = !laptop_mode,
3611                 .may_unmap = 1,
3612                 .may_swap = 1,
3613         };
3614
3615         /*
3616          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3617          * Confirm they are large enough for max values.
3618          */
3619         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3620         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3621         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3622
3623         /*
3624          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3625          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3626          * point.
3627          */
3628         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3629                 return 1;
3630
3631         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3632         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3633
3634         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3635
3636         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3637         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3638
3639         return nr_reclaimed;
3640 }
3641
3642 #ifdef CONFIG_MEMCG
3643
3644 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3645 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3646                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3647                                                 pg_data_t *pgdat,
3648                                                 unsigned long *nr_scanned)
3649 {
3650         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3651         struct scan_control sc = {
3652                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3653                 .target_mem_cgroup = memcg,
3654                 .may_writepage = !laptop_mode,
3655                 .may_unmap = 1,
3656                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3657                 .may_swap = !noswap,
3658         };
3659
3660         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3661
3662         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3663                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3664
3665         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3666                                                       sc.gfp_mask);
3667
3668         /*
3669          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3670          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3671          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3672          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3673          * the priority and make it zero.
3674          */
3675         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3676
3677         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3678
3679         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3680
3681         return sc.nr_reclaimed;
3682 }
3683
3684 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3685                                            unsigned long nr_pages,
3686                                            gfp_t gfp_mask,
3687                                            bool may_swap)
3688 {
3689         unsigned long nr_reclaimed;
3690         unsigned int noreclaim_flag;
3691         struct scan_control sc = {
3692                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3693                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3694                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3695                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3696                 .target_mem_cgroup = memcg,
3697                 .priority = DEF_PRIORITY,
3698                 .may_writepage = !laptop_mode,
3699                 .may_unmap = 1,
3700                 .may_swap = may_swap,
3701         };
3702         /*
3703          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3704          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3705          * the reclaim does not bail out early.
3706          */
3707         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3708
3709         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3710         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3711         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3712
3713         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3714
3715         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3716         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3717         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3718
3719         return nr_reclaimed;
3720 }
3721 #endif
3722
3723 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3724                                 struct scan_control *sc)
3725 {
3726         struct mem_cgroup *memcg;
3727         struct lruvec *lruvec;
3728
3729         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
3730                 return;
3731
3732         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3733         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3734                 return;
3735
3736         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3737         do {
3738                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3739                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3740                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3741                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3742         } while (memcg);
3743 }
3744
3745 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3746 {
3747         int i;
3748         struct zone *zone;
3749
3750         /*
3751          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3752          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3753          * should not be checked at the same time as reclaim would
3754          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3755          * zone is balanced.
3756          */
3757         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3758                 zone = pgdat->node_zones + i;
3759                 if (!managed_zone(zone))
3760                         continue;
3761
3762                 if (zone->watermark_boost)
3763                         return true;
3764         }
3765
3766         return false;
3767 }
3768
3769 /*
3770  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3771  * and highest_zoneidx
3772  */
3773 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3774 {
3775         int i;
3776         unsigned long mark = -1;
3777         struct zone *zone;
3778
3779         /*
3780          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3781          * meet watermarks.
3782          */
3783         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3784                 zone = pgdat->node_zones + i;
3785
3786                 if (!managed_zone(zone))
3787                         continue;
3788
3789                 mark = high_wmark_pages(zone);
3790                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3791                         return true;
3792         }
3793
3794         /*
3795          * If a node has no populated zone within highest_zoneidx, it does not
3796          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3797          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3798          */
3799         if (mark == -1)
3800                 return true;
3801
3802         return false;
3803 }
3804
3805 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3806 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3807 {
3808         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3809
3810         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3811         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3812         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3813 }
3814
3815 /*
3816  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3817  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3818  *
3819  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3820  */
3821 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
3822                                 int highest_zoneidx)
3823 {
3824         /*
3825          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3826          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3827          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3828          * throttled. There is also a potential race if processes get
3829          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3830          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3831          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3832          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3833          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3834          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3835          * that here we are under prepare_to_wait().
3836          */
3837         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3838                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3839
3840         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3841         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3842                 return true;
3843
3844         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
3845                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3846                 return true;
3847         }
3848
3849         return false;
3850 }
3851
3852 /*
3853  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3854  * zone that is currently unbalanced.
3855  *
3856  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3857  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3858  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3859  */
3860 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3861                                struct scan_control *sc)
3862 {
3863         struct zone *zone;
3864         int z;
3865
3866         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3867         sc->nr_to_reclaim = 0;
3868         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3869                 zone = pgdat->node_zones + z;
3870                 if (!managed_zone(zone))
3871                         continue;
3872
3873                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3874         }
3875
3876         /*
3877          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3878          * now pressure is applied based on node LRU order.
3879          */
3880         shrink_node(pgdat, sc);
3881
3882         /*
3883          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3884          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3885          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3886          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3887          * can direct reclaim/compact.
3888          */
3889         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3890                 sc->order = 0;
3891
3892         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3893 }
3894
3895 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
3896 static inline void
3897 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
3898 {
3899         int i;
3900         struct zone *zone;
3901
3902         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3903                 zone = pgdat->node_zones + i;
3904
3905                 if (!managed_zone(zone))
3906                         continue;
3907
3908                 if (active)
3909                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
3910                 else
3911                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
3912         }
3913 }
3914
3915 static inline void
3916 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3917 {
3918         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
3919 }
3920
3921 static inline void
3922 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3923 {
3924         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
3925 }
3926
3927 /*
3928  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3929  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3930  * balanced.
3931  *
3932  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3933  *
3934  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3935  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3936  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3937  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3938  * balanced.
3939  */
3940 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3941 {
3942         int i;
3943         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3944         unsigned long nr_soft_scanned;
3945         unsigned long pflags;
3946         unsigned long nr_boost_reclaim;
3947         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3948         bool boosted;
3949         struct zone *zone;
3950         struct scan_control sc = {
3951                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3952                 .order = order,
3953                 .may_unmap = 1,
3954         };
3955
3956         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3957         psi_memstall_enter(&pflags);
3958         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
3959
3960         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3961
3962         /*
3963          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3964          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3965          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3966          */
3967         nr_boost_reclaim = 0;
3968         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3969                 zone = pgdat->node_zones + i;
3970                 if (!managed_zone(zone))
3971                         continue;
3972
3973                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3974                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3975         }
3976         boosted = nr_boost_reclaim;
3977
3978 restart:
3979         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
3980         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3981         do {
3982                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3983                 bool raise_priority = true;
3984                 bool balanced;
3985                 bool ret;
3986
3987                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
3988
3989                 /*
3990                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3991                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3992                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3993                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3994                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3995                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3996                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3997                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3998                  */
3999                 if (buffer_heads_over_limit) {
4000                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
4001                                 zone = pgdat->node_zones + i;
4002                                 if (!managed_zone(zone))
4003                                         continue;
4004
4005                                 sc.reclaim_idx = i;
4006                                 break;
4007                         }
4008                 }
4009
4010                 /*
4011                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
4012                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
4013                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
4014                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
4015                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
4016                  */
4017                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
4018                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
4019                         nr_boost_reclaim = 0;
4020                         goto restart;
4021                 }
4022
4023                 /*
4024                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
4025                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
4026                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
4027                  */
4028                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
4029                         goto out;
4030
4031                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
4032                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
4033                         raise_priority = false;
4034
4035                 /*
4036                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
4037                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
4038                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
4039                  * reclaim will be aborted.
4040                  */
4041                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
4042                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
4043
4044                 /*
4045                  * Do some background aging of the anon list, to give
4046                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
4047                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
4048                  * about consistent aging.
4049                  */
4050                 age_active_anon(pgdat, &sc);
4051
4052                 /*
4053                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
4054                  * even in laptop mode.
4055                  */
4056                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
4057                         sc.may_writepage = 1;
4058
4059                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
4060                 sc.nr_scanned = 0;
4061                 nr_soft_scanned = 0;
4062                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
4063                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
4064                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
4065
4066                 /*
4067                  * There should be no need to raise the scanning priority if
4068                  * enough pages are already being scanned that that high
4069                  * watermark would be met at 100% efficiency.
4070                  */
4071                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
4072                         raise_priority = false;
4073
4074                 /*
4075                  * If the low watermark is met there is no need for processes
4076                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
4077                  * able to safely make forward progress. Wake them
4078                  */
4079                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
4080                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
4081                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4082
4083                 /* Check if kswapd should be suspending */
4084                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4085                 ret = try_to_freeze();
4086                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4087                 if (ret || kthread_should_stop())
4088                         break;
4089
4090                 /*
4091                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
4092                  * progress in reclaiming pages
4093                  */
4094                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
4095                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
4096
4097                 /*
4098                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
4099                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
4100                  * extreme circumstances.
4101                  */
4102                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
4103                         break;
4104
4105                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
4106                         sc.priority--;
4107         } while (sc.priority >= 1);
4108
4109         if (!sc.nr_reclaimed)
4110                 pgdat->kswapd_failures++;
4111
4112 out:
4113         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4114
4115         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
4116         if (boosted) {
4117                 unsigned long flags;
4118
4119                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4120                         if (!zone_boosts[i])
4121                                 continue;
4122
4123                         /* Increments are under the zone lock */
4124                         zone = pgdat->node_zones + i;
4125                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4126                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
4127                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4128                 }
4129
4130                 /*
4131                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
4132                  * pageblocks.
4133                  */
4134                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
4135         }
4136
4137         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
4138         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4139         psi_memstall_leave(&pflags);
4140         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4141
4142         /*
4143          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
4144          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
4145          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
4146          * remain at the higher level.
4147          */
4148         return sc.order;
4149 }
4150
4151 /*
4152  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
4153  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
4154  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
4155  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
4156  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
4157  */
4158 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
4159                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
4160 {
4161         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4162
4163         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
4164 }
4165
4166 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
4167                                 unsigned int highest_zoneidx)
4168 {
4169         long remaining = 0;
4170         DEFINE_WAIT(wait);
4171
4172         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
4173                 return;
4174
4175         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4176
4177         /*
4178          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
4179          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
4180          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
4181          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
4182          * succeed.
4183          */
4184         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4185                 /*
4186                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
4187                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
4188                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
4189                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
4190                  */
4191                 reset_isolation_suitable(pgdat);
4192
4193                 /*
4194                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
4195                  * allocation of the requested order possible.
4196                  */
4197                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
4198
4199                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
4200
4201                 /*
4202                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
4203                  * order. The values will either be from a wakeup request or
4204                  * the previous request that slept prematurely.
4205                  */
4206                 if (remaining) {
4207                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
4208                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4209                                                         highest_zoneidx));
4210
4211                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
4212                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
4213                 }
4214
4215                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4216                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4217         }
4218
4219         /*
4220          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
4221          * go fully to sleep until explicitly woken up.
4222          */
4223         if (!remaining &&
4224             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4225                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
4226
4227                 /*
4228                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
4229                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
4230                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
4231                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
4232                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
4233                  * them before going back to sleep.
4234                  */
4235                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
4236
4237                 if (!kthread_should_stop())
4238                         schedule();
4239
4240                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
4241         } else {
4242                 if (remaining)
4243                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
4244                 else
4245                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
4246         }
4247         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4248 }
4249
4250 /*
4251  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
4252  * from the init process.
4253  *
4254  * This basically trickles out pages so that we have _some_
4255  * free memory available even if there is no other activity
4256  * that frees anything up. This is needed for things like routing
4257  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
4258  * asynchronous contexts that cannot page things out.
4259  *
4260  * If there are applications that are active memory-allocators
4261  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
4262  */
4263 static int kswapd(void *p)
4264 {
4265         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
4266         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
4267         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
4268         struct task_struct *tsk = current;
4269         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4270
4271         if (!cpumask_empty(cpumask))
4272                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
4273
4274         /*
4275          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
4276          * and that if we need more memory we should get access to it
4277          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
4278          * never get caught in the normal page freeing logic.
4279          *
4280          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
4281          * you need a small amount of memory in order to be able to
4282          * page out something else, and this flag essentially protects
4283          * us from recursively trying to free more memory as we're
4284          * trying to free the first piece of memory in the first place).
4285          */
4286         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
4287         set_freezable();
4288
4289         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4290         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4291         for ( ; ; ) {
4292                 bool ret;
4293
4294                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4295                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4296                                                         highest_zoneidx);
4297
4298 kswapd_try_sleep:
4299                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
4300                                         highest_zoneidx);
4301
4302                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
4303                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4304                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4305                                                         highest_zoneidx);
4306                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4307                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4308
4309                 ret = try_to_freeze();
4310                 if (kthread_should_stop())
4311                         break;
4312
4313                 /*
4314                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
4315                  * after returning from the refrigerator
4316                  */
4317                 if (ret)
4318                         continue;
4319
4320                 /*
4321                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
4322                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
4323                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
4324                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
4325                  * but kcompactd is woken to compact for the original
4326                  * request (alloc_order).
4327                  */
4328                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
4329                                                 alloc_order);
4330                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
4331                                                 highest_zoneidx);
4332                 if (reclaim_order < alloc_order)
4333                         goto kswapd_try_sleep;
4334         }
4335
4336         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
4337
4338         return 0;
4339 }
4340
4341 /*
4342  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
4343  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
4344  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
4345  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
4346  * needed.
4347  */
4348 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
4349                    enum zone_type highest_zoneidx)
4350 {
4351         pg_data_t *pgdat;
4352         enum zone_type curr_idx;
4353
4354         if (!managed_zone(zone))
4355                 return;
4356
4357         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
4358                 return;
4359
4360         pgdat = zone->zone_pgdat;
4361         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4362
4363         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
4364                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
4365
4366         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
4367                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
4368
4369         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
4370                 return;
4371
4372         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
4373         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
4374             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
4375              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
4376                 /*
4377                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
4378                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
4379                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4380                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4381                  * ratelimit its work.
4382                  */
4383                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4384                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4385                 return;
4386         }
4387
4388         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4389                                       gfp_flags);
4390         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4391 }
4392
4393 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4394 /*
4395  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4396  * freed pages.
4397  *
4398  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4399  * LRU order by reclaiming preferentially
4400  * inactive > active > active referenced > active mapped
4401  */
4402 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4403 {
4404         struct scan_control sc = {
4405                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4406                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4407                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4408                 .priority = DEF_PRIORITY,
4409                 .may_writepage = 1,
4410                 .may_unmap = 1,
4411                 .may_swap = 1,
4412                 .hibernation_mode = 1,
4413         };
4414         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4415         unsigned long nr_reclaimed;
4416         unsigned int noreclaim_flag;
4417
4418         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4419         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4420         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4421
4422         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4423
4424         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4425         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4426         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4427
4428         return nr_reclaimed;
4429 }
4430 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4431
4432 /*
4433  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4434  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4435  */
4436 int kswapd_run(int nid)
4437 {
4438         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4439         int ret = 0;
4440
4441         if (pgdat->kswapd)
4442                 return 0;
4443
4444         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4445         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4446                 /* failure at boot is fatal */
4447                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4448                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4449                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4450                 pgdat->kswapd = NULL;
4451         }
4452         return ret;
4453 }
4454
4455 /*
4456  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4457  * hold mem_hotplug_begin/end().
4458  */
4459 void kswapd_stop(int nid)
4460 {
4461         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4462
4463         if (kswapd) {
4464                 kthread_stop(kswapd);
4465                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4466         }
4467 }
4468
4469 static int __init kswapd_init(void)
4470 {
4471         int nid;
4472
4473         swap_setup();
4474         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4475                 kswapd_run(nid);
4476         return 0;
4477 }
4478
4479 module_init(kswapd_init)
4480
4481 #ifdef CONFIG_NUMA
4482 /*
4483  * Node reclaim mode
4484  *
4485  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4486  * the watermarks.
4487  */
4488 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4489
4490 /*
4491  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4492  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4493  * a zone.
4494  */
4495 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4496
4497 /*
4498  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4499  * occur.
4500  */
4501 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4502
4503 /*
4504  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4505  * slab reclaim needs to occur.
4506  */
4507 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4508
4509 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4510 {
4511         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4512         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4513                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4514
4515         /*
4516          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4517          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4518          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4519          */
4520         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4521 }
4522
4523 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4524 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4525 {
4526         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4527         unsigned long delta = 0;
4528
4529         /*
4530          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4531          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4532          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4533          * a better estimate
4534          */
4535         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4536                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4537         else
4538                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4539
4540         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4541         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4542                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4543
4544         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4545         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4546                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4547
4548         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4549 }
4550
4551 /*
4552  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4553  */
4554 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4555 {
4556         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4557         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4558         struct task_struct *p = current;
4559         unsigned int noreclaim_flag;
4560         struct scan_control sc = {
4561                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4562                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4563                 .order = order,
4564                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4565                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4566                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4567                 .may_swap = 1,
4568                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4569         };
4570         unsigned long pflags;
4571
4572         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4573                                            sc.gfp_mask);
4574
4575         cond_resched();
4576         psi_memstall_enter(&pflags);
4577         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4578         /*
4579          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4580          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4581          * and RECLAIM_UNMAP.
4582          */
4583         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4584         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4585         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4586
4587         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4588                 /*
4589                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4590                  * priorities until we have enough memory freed.
4591                  */
4592                 do {
4593                         shrink_node(pgdat, &sc);
4594                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4595         }
4596
4597         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4598         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4599         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4600         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4601         psi_memstall_leave(&pflags);
4602
4603         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4604
4605         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4606 }
4607
4608 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4609 {
4610         int ret;
4611
4612         /*
4613          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4614          * slab pages if we are over the defined limits.
4615          *
4616          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4617          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4618          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4619          * if less than a specified percentage of the node is used by
4620          * unmapped file backed pages.
4621          */
4622         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4623             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
4624             pgdat->min_slab_pages)
4625                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4626
4627         /*
4628          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4629          */
4630         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4631                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4632
4633         /*
4634          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4635          * have associated processors. This will favor the local processor
4636          * over remote processors and spread off node memory allocations
4637          * as wide as possible.
4638          */
4639         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4640                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4641
4642         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4643                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4644
4645         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4646         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4647
4648         if (!ret)
4649                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4650
4651         return ret;
4652 }
4653 #endif
4654
4655 /**
4656  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4657  * appropriate zone lru list
4658  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4659  *
4660  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4661  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4662  * should be only used for lru pages.
4663  */
4664 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4665 {
4666         struct lruvec *lruvec = NULL;
4667         int pgscanned = 0;
4668         int pgrescued = 0;
4669         int i;
4670
4671         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4672                 struct page *page = pvec->pages[i];
4673                 int nr_pages;
4674
4675                 if (PageTransTail(page))
4676                         continue;
4677
4678                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
4679                 pgscanned += nr_pages;
4680
4681                 /* block memcg migration during page moving between lru */
4682                 if (!TestClearPageLRU(page))
4683                         continue;
4684
4685                 lruvec = relock_page_lruvec_irq(page, lruvec);
4686                 if (page_evictable(page) && PageUnevictable(page)) {
4687                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
4688                         ClearPageUnevictable(page);
4689                         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
4690                         pgrescued += nr_pages;
4691                 }
4692                 SetPageLRU(page);
4693         }
4694
4695         if (lruvec) {
4696                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4697                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4698                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
4699         } else if (pgscanned) {
4700                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4701         }
4702 }
4703 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);