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