mm/vmscan: add helper for querying ability to age anonymous pages
[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         if (current_is_kswapd())
1322                 __count_vm_events(PGDEMOTE_KSWAPD, nr_succeeded);
1323         else
1324                 __count_vm_events(PGDEMOTE_DIRECT, nr_succeeded);
1325
1326         return nr_succeeded;
1327 }
1328
1329 /*
1330  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1331  */
1332 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1333                                      struct pglist_data *pgdat,
1334                                      struct scan_control *sc,
1335                                      struct reclaim_stat *stat,
1336                                      bool ignore_references)
1337 {
1338         LIST_HEAD(ret_pages);
1339         LIST_HEAD(free_pages);
1340         LIST_HEAD(demote_pages);
1341         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1342         unsigned int pgactivate = 0;
1343         bool do_demote_pass;
1344
1345         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1346         cond_resched();
1347         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1348
1349 retry:
1350         while (!list_empty(page_list)) {
1351                 struct address_space *mapping;
1352                 struct page *page;
1353                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1354                 bool dirty, writeback, may_enter_fs;
1355                 unsigned int nr_pages;
1356
1357                 cond_resched();
1358
1359                 page = lru_to_page(page_list);
1360                 list_del(&page->lru);
1361
1362                 if (!trylock_page(page))
1363                         goto keep;
1364
1365                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1366
1367                 nr_pages = compound_nr(page);
1368
1369                 /* Account the number of base pages even though THP */
1370                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1371
1372                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1373                         goto activate_locked;
1374
1375                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1376                         goto keep_locked;
1377
1378                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1379                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1380
1381                 /*
1382                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1383                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1384                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1385                  * is all dirty unqueued pages.
1386                  */
1387                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1388                 if (dirty || writeback)
1389                         stat->nr_dirty++;
1390
1391                 if (dirty && !writeback)
1392                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1393
1394                 /*
1395                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1396                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1397                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1398                  * end of the LRU a second time.
1399                  */
1400                 mapping = page_mapping(page);
1401                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1402                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1403                     (writeback && PageReclaim(page)))
1404                         stat->nr_congested++;
1405
1406                 /*
1407                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1408                  * are three cases to consider.
1409                  *
1410                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1411                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1412                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1413                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1414                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1415                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1416                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1417                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1418                  *    caller can stall after page list has been processed.
1419                  *
1420                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1421                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1422                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1423                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1424                  *    reclaim and continue scanning.
1425                  *
1426                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1427                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1428                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1429                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1430                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1431                  *    would probably show more reasons.
1432                  *
1433                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1434                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1435                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1436                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1437                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1438                  *
1439                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1440                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1441                  * inactive list and refilling from the active list. The
1442                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1443                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1444                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1445                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1446                  * takes to write them to disk.
1447                  */
1448                 if (PageWriteback(page)) {
1449                         /* Case 1 above */
1450                         if (current_is_kswapd() &&
1451                             PageReclaim(page) &&
1452                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1453                                 stat->nr_immediate++;
1454                                 goto activate_locked;
1455
1456                         /* Case 2 above */
1457                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1458                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1459                                 /*
1460                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1461                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1462                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1463                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1464                                  * enough to care.  What we do want is for this
1465                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1466                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1467                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1468                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1469                                  */
1470                                 SetPageReclaim(page);
1471                                 stat->nr_writeback++;
1472                                 goto activate_locked;
1473
1474                         /* Case 3 above */
1475                         } else {
1476                                 unlock_page(page);
1477                                 wait_on_page_writeback(page);
1478                                 /* then go back and try same page again */
1479                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1480                                 continue;
1481                         }
1482                 }
1483
1484                 if (!ignore_references)
1485                         references = page_check_references(page, sc);
1486
1487                 switch (references) {
1488                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1489                         goto activate_locked;
1490                 case PAGEREF_KEEP:
1491                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1492                         goto keep_locked;
1493                 case PAGEREF_RECLAIM:
1494                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1495                         ; /* try to reclaim the page below */
1496                 }
1497
1498                 /*
1499                  * Before reclaiming the page, try to relocate
1500                  * its contents to another node.
1501                  */
1502                 if (do_demote_pass &&
1503                     (thp_migration_supported() || !PageTransHuge(page))) {
1504                         list_add(&page->lru, &demote_pages);
1505                         unlock_page(page);
1506                         continue;
1507                 }
1508
1509                 /*
1510                  * Anonymous process memory has backing store?
1511                  * Try to allocate it some swap space here.
1512                  * Lazyfree page could be freed directly
1513                  */
1514                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1515                         if (!PageSwapCache(page)) {
1516                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1517                                         goto keep_locked;
1518                                 if (page_maybe_dma_pinned(page))
1519                                         goto keep_locked;
1520                                 if (PageTransHuge(page)) {
1521                                         /* cannot split THP, skip it */
1522                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1523                                                 goto activate_locked;
1524                                         /*
1525                                          * Split pages without a PMD map right
1526                                          * away. Chances are some or all of the
1527                                          * tail pages can be freed without IO.
1528                                          */
1529                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1530                                             split_huge_page_to_list(page,
1531                                                                     page_list))
1532                                                 goto activate_locked;
1533                                 }
1534                                 if (!add_to_swap(page)) {
1535                                         if (!PageTransHuge(page))
1536                                                 goto activate_locked_split;
1537                                         /* Fallback to swap normal pages */
1538                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1539                                                                     page_list))
1540                                                 goto activate_locked;
1541 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1542                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1543 #endif
1544                                         if (!add_to_swap(page))
1545                                                 goto activate_locked_split;
1546                                 }
1547
1548                                 may_enter_fs = true;
1549
1550                                 /* Adding to swap updated mapping */
1551                                 mapping = page_mapping(page);
1552                         }
1553                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1554                         /* Split file THP */
1555                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1556                                 goto keep_locked;
1557                 }
1558
1559                 /*
1560                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1561                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1562                  *
1563                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1564                  * reach here.
1565                  */
1566                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1567                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1568                         nr_pages = 1;
1569                 }
1570
1571                 /*
1572                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1573                  * processes. Try to unmap it here.
1574                  */
1575                 if (page_mapped(page)) {
1576                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1577                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1578
1579                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1580                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1581
1582                         try_to_unmap(page, flags);
1583                         if (page_mapped(page)) {
1584                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1585                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1586                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1587                                 goto activate_locked;
1588                         }
1589                 }
1590
1591                 if (PageDirty(page)) {
1592                         /*
1593                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1594                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1595                          * injecting inefficient single-page IO into
1596                          * flusher writeback as much as possible: only
1597                          * write pages when we've encountered many
1598                          * dirty pages, and when we've already scanned
1599                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1600                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1601                          */
1602                         if (page_is_file_lru(page) &&
1603                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1604                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1605                                 /*
1606                                  * Immediately reclaim when written back.
1607                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1608                                  * except we already have the page isolated
1609                                  * and know it's dirty
1610                                  */
1611                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1612                                 SetPageReclaim(page);
1613
1614                                 goto activate_locked;
1615                         }
1616
1617                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1618                                 goto keep_locked;
1619                         if (!may_enter_fs)
1620                                 goto keep_locked;
1621                         if (!sc->may_writepage)
1622                                 goto keep_locked;
1623
1624                         /*
1625                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1626                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1627                          * starts and then write it out here.
1628                          */
1629                         try_to_unmap_flush_dirty();
1630                         switch (pageout(page, mapping)) {
1631                         case PAGE_KEEP:
1632                                 goto keep_locked;
1633                         case PAGE_ACTIVATE:
1634                                 goto activate_locked;
1635                         case PAGE_SUCCESS:
1636                                 stat->nr_pageout += thp_nr_pages(page);
1637
1638                                 if (PageWriteback(page))
1639                                         goto keep;
1640                                 if (PageDirty(page))
1641                                         goto keep;
1642
1643                                 /*
1644                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1645                                  * ahead and try to reclaim the page.
1646                                  */
1647                                 if (!trylock_page(page))
1648                                         goto keep;
1649                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1650                                         goto keep_locked;
1651                                 mapping = page_mapping(page);
1652                                 fallthrough;
1653                         case PAGE_CLEAN:
1654                                 ; /* try to free the page below */
1655                         }
1656                 }
1657
1658                 /*
1659                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1660                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1661                  * the page as well.
1662                  *
1663                  * We do this even if the page is PageDirty().
1664                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1665                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1666                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1667                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1668                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1669                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1670                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1671                  *
1672                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1673                  * the pages which were not successfully invalidated in
1674                  * truncate_cleanup_page().  We try to drop those buffers here
1675                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1676                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1677                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1678                  */
1679                 if (page_has_private(page)) {
1680                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1681                                 goto activate_locked;
1682                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1683                                 unlock_page(page);
1684                                 if (put_page_testzero(page))
1685                                         goto free_it;
1686                                 else {
1687                                         /*
1688                                          * rare race with speculative reference.
1689                                          * the speculative reference will free
1690                                          * this page shortly, so we may
1691                                          * increment nr_reclaimed here (and
1692                                          * leave it off the LRU).
1693                                          */
1694                                         nr_reclaimed++;
1695                                         continue;
1696                                 }
1697                         }
1698                 }
1699
1700                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1701                         /* follow __remove_mapping for reference */
1702                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1703                                 goto keep_locked;
1704                         if (PageDirty(page)) {
1705                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1706                                 goto keep_locked;
1707                         }
1708
1709                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1710                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1711                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1712                                                          sc->target_mem_cgroup))
1713                         goto keep_locked;
1714
1715                 unlock_page(page);
1716 free_it:
1717                 /*
1718                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1719                  * all base pages.
1720                  */
1721                 nr_reclaimed += nr_pages;
1722
1723                 /*
1724                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1725                  * appear not as the counts should be low
1726                  */
1727                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1728                         destroy_compound_page(page);
1729                 else
1730                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1731                 continue;
1732
1733 activate_locked_split:
1734                 /*
1735                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1736                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1737                  */
1738                 if (nr_pages > 1) {
1739                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1740                         nr_pages = 1;
1741                 }
1742 activate_locked:
1743                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1744                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1745                                                 PageMlocked(page)))
1746                         try_to_free_swap(page);
1747                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1748                 if (!PageMlocked(page)) {
1749                         int type = page_is_file_lru(page);
1750                         SetPageActive(page);
1751                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1752                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1753                 }
1754 keep_locked:
1755                 unlock_page(page);
1756 keep:
1757                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1758                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1759         }
1760         /* 'page_list' is always empty here */
1761
1762         /* Migrate pages selected for demotion */
1763         nr_reclaimed += demote_page_list(&demote_pages, pgdat);
1764         /* Pages that could not be demoted are still in @demote_pages */
1765         if (!list_empty(&demote_pages)) {
1766                 /* Pages which failed to demoted go back on @page_list for retry: */
1767                 list_splice_init(&demote_pages, page_list);
1768                 do_demote_pass = false;
1769                 goto retry;
1770         }
1771
1772         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1773
1774         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1775         try_to_unmap_flush();
1776         free_unref_page_list(&free_pages);
1777
1778         list_splice(&ret_pages, page_list);
1779         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1780
1781         return nr_reclaimed;
1782 }
1783
1784 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1785                                             struct list_head *page_list)
1786 {
1787         struct scan_control sc = {
1788                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1789                 .priority = DEF_PRIORITY,
1790                 .may_unmap = 1,
1791         };
1792         struct reclaim_stat stat;
1793         unsigned int nr_reclaimed;
1794         struct page *page, *next;
1795         LIST_HEAD(clean_pages);
1796         unsigned int noreclaim_flag;
1797
1798         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1799                 if (!PageHuge(page) && page_is_file_lru(page) &&
1800                     !PageDirty(page) && !__PageMovable(page) &&
1801                     !PageUnevictable(page)) {
1802                         ClearPageActive(page);
1803                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1804                 }
1805         }
1806
1807         /*
1808          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1809          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1810          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1811          * change in the future.
1812          */
1813         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1814         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1815                                         &stat, true);
1816         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1817
1818         list_splice(&clean_pages, page_list);
1819         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1820                             -(long)nr_reclaimed);
1821         /*
1822          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1823          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1824          * discard so isolated count will be mismatched.
1825          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1826          */
1827         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1828                             stat.nr_lazyfree_fail);
1829         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1830                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1831         return nr_reclaimed;
1832 }
1833
1834 /*
1835  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1836  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1837  * freed elsewhere are also ignored.
1838  *
1839  * page:        page to consider
1840  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1841  *
1842  * returns true on success, false on failure.
1843  */
1844 bool __isolate_lru_page_prepare(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1845 {
1846         /* Only take pages on the LRU. */
1847         if (!PageLRU(page))
1848                 return false;
1849
1850         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1851         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1852                 return false;
1853
1854         /*
1855          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1856          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1857          * blocking - clean pages for the most part.
1858          *
1859          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1860          * that it is possible to migrate without blocking
1861          */
1862         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1863                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1864                 if (PageWriteback(page))
1865                         return false;
1866
1867                 if (PageDirty(page)) {
1868                         struct address_space *mapping;
1869                         bool migrate_dirty;
1870
1871                         /*
1872                          * Only pages without mappings or that have a
1873                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1874                          * without blocking. However, we can be racing with
1875                          * truncation so it's necessary to lock the page
1876                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1877                          * the page lock until after the page is removed
1878                          * from the page cache.
1879                          */
1880                         if (!trylock_page(page))
1881                                 return false;
1882
1883                         mapping = page_mapping(page);
1884                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1885                         unlock_page(page);
1886                         if (!migrate_dirty)
1887                                 return false;
1888                 }
1889         }
1890
1891         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1892                 return false;
1893
1894         return true;
1895 }
1896
1897 /*
1898  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1899  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
1900  */
1901 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1902                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1903 {
1904         int zid;
1905
1906         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1907                 if (!nr_zone_taken[zid])
1908                         continue;
1909
1910                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1911         }
1912
1913 }
1914
1915 /*
1916  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
1917  *
1918  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1919  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1920  * and working on them outside the LRU lock.
1921  *
1922  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1923  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1924  *
1925  * Lru_lock must be held before calling this function.
1926  *
1927  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1928  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1929  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1930  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1931  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1932  * @lru:        LRU list id for isolating
1933  *
1934  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1935  */
1936 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1937                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1938                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1939                 enum lru_list lru)
1940 {
1941         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1942         unsigned long nr_taken = 0;
1943         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1944         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1945         unsigned long skipped = 0;
1946         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1947         LIST_HEAD(pages_skipped);
1948         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1949
1950         total_scan = 0;
1951         scan = 0;
1952         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1953                 struct page *page;
1954
1955                 page = lru_to_page(src);
1956                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1957
1958                 nr_pages = compound_nr(page);
1959                 total_scan += nr_pages;
1960
1961                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1962                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1963                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1964                         continue;
1965                 }
1966
1967                 /*
1968                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1969                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1970                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1971                  * pages, triggering a premature OOM.
1972                  *
1973                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1974                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1975                  * only when the page is being freed somewhere else.
1976                  */
1977                 scan += nr_pages;
1978                 if (!__isolate_lru_page_prepare(page, mode)) {
1979                         /* It is being freed elsewhere */
1980                         list_move(&page->lru, src);
1981                         continue;
1982                 }
1983                 /*
1984                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1985                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1986                  * page release code relies on it.
1987                  */
1988                 if (unlikely(!get_page_unless_zero(page))) {
1989                         list_move(&page->lru, src);
1990                         continue;
1991                 }
1992
1993                 if (!TestClearPageLRU(page)) {
1994                         /* Another thread is already isolating this page */
1995                         put_page(page);
1996                         list_move(&page->lru, src);
1997                         continue;
1998                 }
1999
2000                 nr_taken += nr_pages;
2001                 nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
2002                 list_move(&page->lru, dst);
2003         }
2004
2005         /*
2006          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
2007          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
2008          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
2009          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
2010          * system at risk of premature OOM.
2011          */
2012         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
2013                 int zid;
2014
2015                 list_splice(&pages_skipped, src);
2016                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2017                         if (!nr_skipped[zid])
2018                                 continue;
2019
2020                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
2021                         skipped += nr_skipped[zid];
2022                 }
2023         }
2024         *nr_scanned = total_scan;
2025         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
2026                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
2027         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
2028         return nr_taken;
2029 }
2030
2031 /**
2032  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
2033  * @page: page to isolate from its LRU list
2034  *
2035  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
2036  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
2037  *
2038  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
2039  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
2040  *
2041  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
2042  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
2043  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
2044  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
2045  *
2046  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
2047  * found will be decremented.
2048  *
2049  * Restrictions:
2050  *
2051  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
2052  *     fundamental difference from isolate_lru_pages (which is called
2053  *     without a stable reference).
2054  * (2) the lru_lock must not be held.
2055  * (3) interrupts must be enabled.
2056  */
2057 int isolate_lru_page(struct page *page)
2058 {
2059         int ret = -EBUSY;
2060
2061         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2062         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
2063
2064         if (TestClearPageLRU(page)) {
2065                 struct lruvec *lruvec;
2066
2067                 get_page(page);
2068                 lruvec = lock_page_lruvec_irq(page);
2069                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
2070                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
2071                 ret = 0;
2072         }
2073
2074         return ret;
2075 }
2076
2077 /*
2078  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
2079  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
2080  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
2081  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
2082  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
2083  */
2084 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
2085                 struct scan_control *sc)
2086 {
2087         unsigned long inactive, isolated;
2088
2089         if (current_is_kswapd())
2090                 return 0;
2091
2092         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2093                 return 0;
2094
2095         if (file) {
2096                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2097                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2098         } else {
2099                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2100                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2101         }
2102
2103         /*
2104          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2105          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2106          * deadlock.
2107          */
2108         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2109                 inactive >>= 3;
2110
2111         return isolated > inactive;
2112 }
2113
2114 /*
2115  * move_pages_to_lru() moves pages from private @list to appropriate LRU list.
2116  * On return, @list is reused as a list of pages to be freed by the caller.
2117  *
2118  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2119  */
2120 static unsigned int move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2121                                       struct list_head *list)
2122 {
2123         int nr_pages, nr_moved = 0;
2124         LIST_HEAD(pages_to_free);
2125         struct page *page;
2126
2127         while (!list_empty(list)) {
2128                 page = lru_to_page(list);
2129                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2130                 list_del(&page->lru);
2131                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2132                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2133                         putback_lru_page(page);
2134                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2135                         continue;
2136                 }
2137
2138                 /*
2139                  * The SetPageLRU needs to be kept here for list integrity.
2140                  * Otherwise:
2141                  *   #0 move_pages_to_lru             #1 release_pages
2142                  *   if !put_page_testzero
2143                  *                                    if (put_page_testzero())
2144                  *                                      !PageLRU //skip lru_lock
2145                  *     SetPageLRU()
2146                  *     list_add(&page->lru,)
2147                  *                                        list_add(&page->lru,)
2148                  */
2149                 SetPageLRU(page);
2150
2151                 if (unlikely(put_page_testzero(page))) {
2152                         __clear_page_lru_flags(page);
2153
2154                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2155                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2156                                 destroy_compound_page(page);
2157                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2158                         } else
2159                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
2160
2161                         continue;
2162                 }
2163
2164                 /*
2165                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2166                  * inhibits memcg migration).
2167                  */
2168                 VM_BUG_ON_PAGE(!page_matches_lruvec(page, lruvec), page);
2169                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
2170                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
2171                 nr_moved += nr_pages;
2172                 if (PageActive(page))
2173                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2174         }
2175
2176         /*
2177          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2178          */
2179         list_splice(&pages_to_free, list);
2180
2181         return nr_moved;
2182 }
2183
2184 /*
2185  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
2186  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE.
2187  * In that case we should only throttle if the backing device it is
2188  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
2189  */
2190 static int current_may_throttle(void)
2191 {
2192         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE) ||
2193                 current->backing_dev_info == NULL ||
2194                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
2195 }
2196
2197 /*
2198  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2199  * of reclaimed pages
2200  */
2201 static unsigned long
2202 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
2203                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
2204 {
2205         LIST_HEAD(page_list);
2206         unsigned long nr_scanned;
2207         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2208         unsigned long nr_taken;
2209         struct reclaim_stat stat;
2210         bool file = is_file_lru(lru);
2211         enum vm_event_item item;
2212         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2213         bool stalled = false;
2214
2215         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2216                 if (stalled)
2217                         return 0;
2218
2219                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2220                 msleep(100);
2221                 stalled = true;
2222
2223                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2224                 if (fatal_signal_pending(current))
2225                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2226         }
2227
2228         lru_add_drain();
2229
2230         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2231
2232         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
2233                                      &nr_scanned, sc, lru);
2234
2235         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2236         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2237         if (!cgroup_reclaim(sc))
2238                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2239         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2240         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2241
2242         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2243
2244         if (nr_taken == 0)
2245                 return 0;
2246
2247         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, &stat, false);
2248
2249         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2250         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2251
2252         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2253         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2254         if (!cgroup_reclaim(sc))
2255                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2256         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2257         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2258         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2259
2260         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2261         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2262         free_unref_page_list(&page_list);
2263
2264         /*
2265          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2266          * implies that flushers are not doing their job. This can
2267          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2268          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2269          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2270          * dirty pages grows not through writes but through memory
2271          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2272          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2273          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2274          */
2275         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2276                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2277
2278         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2279         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2280         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2281         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2282         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2283         sc->nr.taken += nr_taken;
2284         if (file)
2285                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2286
2287         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2288                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2289         return nr_reclaimed;
2290 }
2291
2292 /*
2293  * shrink_active_list() moves pages from the active LRU to the inactive LRU.
2294  *
2295  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2296  * processes.
2297  *
2298  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2299  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2300  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()), so
2301  * we should drop lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2302  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2303  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2304  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2305  *
2306  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2307  * But we had to alter page->flags anyway.
2308  */
2309 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2310                                struct lruvec *lruvec,
2311                                struct scan_control *sc,
2312                                enum lru_list lru)
2313 {
2314         unsigned long nr_taken;
2315         unsigned long nr_scanned;
2316         unsigned long vm_flags;
2317         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2318         LIST_HEAD(l_active);
2319         LIST_HEAD(l_inactive);
2320         struct page *page;
2321         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2322         unsigned nr_rotated = 0;
2323         int file = is_file_lru(lru);
2324         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2325
2326         lru_add_drain();
2327
2328         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2329
2330         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2331                                      &nr_scanned, sc, lru);
2332
2333         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2334
2335         if (!cgroup_reclaim(sc))
2336                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2337         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2338
2339         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2340
2341         while (!list_empty(&l_hold)) {
2342                 cond_resched();
2343                 page = lru_to_page(&l_hold);
2344                 list_del(&page->lru);
2345
2346                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2347                         putback_lru_page(page);
2348                         continue;
2349                 }
2350
2351                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2352                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2353                                 if (page_has_private(page))
2354                                         try_to_release_page(page, 0);
2355                                 unlock_page(page);
2356                         }
2357                 }
2358
2359                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2360                                     &vm_flags)) {
2361                         /*
2362                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2363                          * give them one more trip around the active list. So
2364                          * that executable code get better chances to stay in
2365                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2366                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2367                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2368                          * so we ignore them here.
2369                          */
2370                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2371                                 nr_rotated += thp_nr_pages(page);
2372                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2373                                 continue;
2374                         }
2375                 }
2376
2377                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2378                 SetPageWorkingset(page);
2379                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2380         }
2381
2382         /*
2383          * Move pages back to the lru list.
2384          */
2385         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2386
2387         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2388         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2389         /* Keep all free pages in l_active list */
2390         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2391
2392         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2393         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2394
2395         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2396         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2397
2398         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2399         free_unref_page_list(&l_active);
2400         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2401                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2402 }
2403
2404 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2405 {
2406         int nid = NUMA_NO_NODE;
2407         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2408         LIST_HEAD(node_page_list);
2409         struct reclaim_stat dummy_stat;
2410         struct page *page;
2411         unsigned int noreclaim_flag;
2412         struct scan_control sc = {
2413                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2414                 .priority = DEF_PRIORITY,
2415                 .may_writepage = 1,
2416                 .may_unmap = 1,
2417                 .may_swap = 1,
2418                 .no_demotion = 1,
2419         };
2420
2421         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2422
2423         while (!list_empty(page_list)) {
2424                 page = lru_to_page(page_list);
2425                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2426                         nid = page_to_nid(page);
2427                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2428                 }
2429
2430                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2431                         ClearPageActive(page);
2432                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2433                         continue;
2434                 }
2435
2436                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2437                                                 NODE_DATA(nid),
2438                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2439                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2440                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2441                         list_del(&page->lru);
2442                         putback_lru_page(page);
2443                 }
2444
2445                 nid = NUMA_NO_NODE;
2446         }
2447
2448         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2449                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2450                                                 NODE_DATA(nid),
2451                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2452                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2453                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2454                         list_del(&page->lru);
2455                         putback_lru_page(page);
2456                 }
2457         }
2458
2459         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2460
2461         return nr_reclaimed;
2462 }
2463
2464 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2465                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2466 {
2467         if (is_active_lru(lru)) {
2468                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2469                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2470                 else
2471                         sc->skipped_deactivate = 1;
2472                 return 0;
2473         }
2474
2475         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2476 }
2477
2478 /*
2479  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2480  * to do too much work.
2481  *
2482  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2483  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2484  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2485  *
2486  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2487  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2488  *
2489  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2490  *
2491  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2492  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2493  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2494  *
2495  * total     target    max
2496  * memory    ratio     inactive
2497  * -------------------------------------
2498  *   10MB       1         5MB
2499  *  100MB       1        50MB
2500  *    1GB       3       250MB
2501  *   10GB      10       0.9GB
2502  *  100GB      31         3GB
2503  *    1TB     101        10GB
2504  *   10TB     320        32GB
2505  */
2506 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2507 {
2508         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2509         unsigned long inactive, active;
2510         unsigned long inactive_ratio;
2511         unsigned long gb;
2512
2513         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2514         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2515
2516         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2517         if (gb)
2518                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2519         else
2520                 inactive_ratio = 1;
2521
2522         return inactive * inactive_ratio < active;
2523 }
2524
2525 enum scan_balance {
2526         SCAN_EQUAL,
2527         SCAN_FRACT,
2528         SCAN_ANON,
2529         SCAN_FILE,
2530 };
2531
2532 /*
2533  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2534  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2535  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2536  * onto the active list instead of evict.
2537  *
2538  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2539  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2540  */
2541 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2542                            unsigned long *nr)
2543 {
2544         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2545         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2546         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2547         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2548         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2549         enum scan_balance scan_balance;
2550         unsigned long ap, fp;
2551         enum lru_list lru;
2552
2553         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2554         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2555                 scan_balance = SCAN_FILE;
2556                 goto out;
2557         }
2558
2559         /*
2560          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2561          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2562          * disable swapping for individual groups completely when
2563          * using the memory controller's swap limit feature would be
2564          * too expensive.
2565          */
2566         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2567                 scan_balance = SCAN_FILE;
2568                 goto out;
2569         }
2570
2571         /*
2572          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2573          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2574          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2575          */
2576         if (!sc->priority && swappiness) {
2577                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2578                 goto out;
2579         }
2580
2581         /*
2582          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2583          */
2584         if (sc->file_is_tiny) {
2585                 scan_balance = SCAN_ANON;
2586                 goto out;
2587         }
2588
2589         /*
2590          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2591          * anything from the anonymous working right now.
2592          */
2593         if (sc->cache_trim_mode) {
2594                 scan_balance = SCAN_FILE;
2595                 goto out;
2596         }
2597
2598         scan_balance = SCAN_FRACT;
2599         /*
2600          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2601          *
2602          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2603          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2604          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2605          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2606          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2607          *
2608          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2609          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2610          * applied, before swappiness.
2611          *
2612          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2613          */
2614         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2615         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2616         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2617         total_cost = anon_cost + file_cost;
2618
2619         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2620         ap /= anon_cost + 1;
2621
2622         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2623         fp /= file_cost + 1;
2624
2625         fraction[0] = ap;
2626         fraction[1] = fp;
2627         denominator = ap + fp;
2628 out:
2629         for_each_evictable_lru(lru) {
2630                 int file = is_file_lru(lru);
2631                 unsigned long lruvec_size;
2632                 unsigned long low, min;
2633                 unsigned long scan;
2634
2635                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2636                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2637                                       &min, &low);
2638
2639                 if (min || low) {
2640                         /*
2641                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2642                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2643                          * setting.
2644                          *
2645                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2646                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2647                          * approach the memory protection threshold, to totally
2648                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2649                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2650                          * also means we simply get no protection at all if we
2651                          * set it too low, which is not ideal.
2652                          *
2653                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2654                          * pressure by how much of the total memory used is
2655                          * within protection thresholds.
2656                          *
2657                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2658                          * we skip over all groups that are within their low
2659                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2660                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2661                          * the best-effort low protection. However, we still
2662                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2663                          * that case instead of simply punishing them all
2664                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2665                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2666                          * again by how much of the total memory used is under
2667                          * hard protection.
2668                          */
2669                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2670                         unsigned long protection;
2671
2672                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2673                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2674                                 protection = low;
2675                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2676                         } else {
2677                                 protection = min;
2678                         }
2679
2680                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2681                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2682
2683                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2684                                 cgroup_size;
2685
2686                         /*
2687                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2688                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2689                          * sc->priority further than desirable.
2690                          */
2691                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2692                 } else {
2693                         scan = lruvec_size;
2694                 }
2695
2696                 scan >>= sc->priority;
2697
2698                 /*
2699                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2700                  * scrape out the remaining cache.
2701                  */
2702                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2703                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2704
2705                 switch (scan_balance) {
2706                 case SCAN_EQUAL:
2707                         /* Scan lists relative to size */
2708                         break;
2709                 case SCAN_FRACT:
2710                         /*
2711                          * Scan types proportional to swappiness and
2712                          * their relative recent reclaim efficiency.
2713                          * Make sure we don't miss the last page on
2714                          * the offlined memory cgroups because of a
2715                          * round-off error.
2716                          */
2717                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2718                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2719                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2720                                                   denominator);
2721                         break;
2722                 case SCAN_FILE:
2723                 case SCAN_ANON:
2724                         /* Scan one type exclusively */
2725                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2726                                 scan = 0;
2727                         break;
2728                 default:
2729                         /* Look ma, no brain */
2730                         BUG();
2731                 }
2732
2733                 nr[lru] = scan;
2734         }
2735 }
2736
2737 /*
2738  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2739  * ultimately no way to reclaim the memory.
2740  */
2741 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2742                                struct scan_control *sc)
2743 {
2744         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2745         if (total_swap_pages > 0)
2746                 return true;
2747
2748         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2749         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2750 }
2751
2752 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2753 {
2754         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2755         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2756         unsigned long nr_to_scan;
2757         enum lru_list lru;
2758         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2759         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2760         struct blk_plug plug;
2761         bool scan_adjusted;
2762
2763         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2764
2765         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2766         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2767
2768         /*
2769          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2770          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2771          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2772          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2773          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2774          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2775          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2776          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2777          * dropped to zero at the first pass.
2778          */
2779         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2780                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2781
2782         blk_start_plug(&plug);
2783         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2784                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2785                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2786                 unsigned long nr_scanned;
2787
2788                 for_each_evictable_lru(lru) {
2789                         if (nr[lru]) {
2790                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2791                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2792
2793                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2794                                                             lruvec, sc);
2795                         }
2796                 }
2797
2798                 cond_resched();
2799
2800                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2801                         continue;
2802
2803                 /*
2804                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2805                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2806                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2807                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2808                  * proportional to the original scan target.
2809                  */
2810                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2811                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2812
2813                 /*
2814                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2815                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2816                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2817                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2818                  */
2819                 if (!nr_file || !nr_anon)
2820                         break;
2821
2822                 if (nr_file > nr_anon) {
2823                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2824                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2825                         lru = LRU_BASE;
2826                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2827                 } else {
2828                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2829                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2830                         lru = LRU_FILE;
2831                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2832                 }
2833
2834                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2835                 nr[lru] = 0;
2836                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2837
2838                 /*
2839                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2840                  * scan target and the percentage scanning already complete
2841                  */
2842                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2843                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2844                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2845                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2846
2847                 lru += LRU_ACTIVE;
2848                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2849                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2850                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2851
2852                 scan_adjusted = true;
2853         }
2854         blk_finish_plug(&plug);
2855         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2856
2857         /*
2858          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2859          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2860          */
2861         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
2862             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2863                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2864                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2865 }
2866
2867 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2868 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2869 {
2870         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2871                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2872                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2873                 return true;
2874
2875         return false;
2876 }
2877
2878 /*
2879  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2880  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2881  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2882  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
2883  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2884  */
2885 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2886                                         unsigned long nr_reclaimed,
2887                                         struct scan_control *sc)
2888 {
2889         unsigned long pages_for_compaction;
2890         unsigned long inactive_lru_pages;
2891         int z;
2892
2893         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2894         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2895                 return false;
2896
2897         /*
2898          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2899          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2900          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2901          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2902          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2903          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2904          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2905          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2906          */
2907         if (!nr_reclaimed)
2908                 return false;
2909
2910         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2911         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2912                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2913                 if (!managed_zone(zone))
2914                         continue;
2915
2916                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2917                 case COMPACT_SUCCESS:
2918                 case COMPACT_CONTINUE:
2919                         return false;
2920                 default:
2921                         /* check next zone */
2922                         ;
2923                 }
2924         }
2925
2926         /*
2927          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2928          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2929          */
2930         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2931         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2932         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2933                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2934
2935         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2936 }
2937
2938 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2939 {
2940         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
2941         struct mem_cgroup *memcg;
2942
2943         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
2944         do {
2945                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
2946                 unsigned long reclaimed;
2947                 unsigned long scanned;
2948
2949                 /*
2950                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
2951                  * aren't eligible for reclaim - either because they
2952                  * don't have any reclaimable pages, or because their
2953                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
2954                  */
2955                 cond_resched();
2956
2957                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
2958
2959                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
2960                         /*
2961                          * Hard protection.
2962                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
2963                          */
2964                         continue;
2965                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
2966                         /*
2967                          * Soft protection.
2968                          * Respect the protection only as long as
2969                          * there is an unprotected supply
2970                          * of reclaimable memory from other cgroups.
2971                          */
2972                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2973                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2974                                 continue;
2975                         }
2976                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2977                 }
2978
2979                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2980                 scanned = sc->nr_scanned;
2981
2982                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
2983
2984                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
2985                             sc->priority);
2986
2987                 /* Record the group's reclaim efficiency */
2988                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2989                            sc->nr_scanned - scanned,
2990                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2991
2992         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
2993 }
2994
2995 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2996 {
2997         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2998         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2999         struct lruvec *target_lruvec;
3000         bool reclaimable = false;
3001         unsigned long file;
3002
3003         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
3004
3005 again:
3006         /*
3007          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
3008          * lruvec stats for heuristics.
3009          */
3010         mem_cgroup_flush_stats();
3011
3012         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
3013
3014         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
3015         nr_scanned = sc->nr_scanned;
3016
3017         /*
3018          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
3019          */
3020         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3021         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
3022         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
3023         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
3024
3025         /*
3026          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
3027          * and file LRU lists.
3028          */
3029         if (!sc->force_deactivate) {
3030                 unsigned long refaults;
3031
3032                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3033                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3034                 if (refaults != target_lruvec->refaults[0] ||
3035                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3036                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
3037                 else
3038                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
3039
3040                 /*
3041                  * When refaults are being observed, it means a new
3042                  * workingset is being established. Deactivate to get
3043                  * rid of any stale active pages quickly.
3044                  */
3045                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
3046                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3047                 if (refaults != target_lruvec->refaults[1] ||
3048                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
3049                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
3050                 else
3051                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
3052         } else
3053                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
3054
3055         /*
3056          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
3057          * thrashing, try to reclaim those first before touching
3058          * anonymous pages.
3059          */
3060         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
3061         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
3062                 sc->cache_trim_mode = 1;
3063         else
3064                 sc->cache_trim_mode = 0;
3065
3066         /*
3067          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
3068          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
3069          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
3070          * shrinks, so does the window for rotation from references.
3071          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
3072          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
3073          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
3074          */
3075         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3076                 unsigned long total_high_wmark = 0;
3077                 unsigned long free, anon;
3078                 int z;
3079
3080                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
3081                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
3082                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
3083
3084                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
3085                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
3086                         if (!managed_zone(zone))
3087                                 continue;
3088
3089                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
3090                 }
3091
3092                 /*
3093                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
3094                  * runaway file reclaim problem, but rather just
3095                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
3096                  */
3097                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
3098
3099                 sc->file_is_tiny =
3100                         file + free <= total_high_wmark &&
3101                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
3102                         anon >> sc->priority;
3103         }
3104
3105         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
3106
3107         if (reclaim_state) {
3108                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
3109                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
3110         }
3111
3112         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
3113         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
3114                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
3115                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
3116
3117         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
3118                 reclaimable = true;
3119
3120         if (current_is_kswapd()) {
3121                 /*
3122                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
3123                  * it implies that the long-lived page allocation rate
3124                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
3125                  * global limits are not being effective at throttling
3126                  * processes due to the page distribution throughout
3127                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
3128                  * device. The only option is to throttle from reclaim
3129                  * context which is not ideal as there is no guarantee
3130                  * the dirtying process is throttled in the same way
3131                  * balance_dirty_pages() manages.
3132                  *
3133                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
3134                  * count the number of pages under pages flagged for
3135                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
3136                  * in the nr_immediate check below.
3137                  */
3138                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
3139                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3140
3141                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
3142                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
3143                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3144
3145                 /*
3146                  * If kswapd scans pages marked for immediate
3147                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
3148                  * implies that pages are cycling through the LRU
3149                  * faster than they are written so also forcibly stall.
3150                  */
3151                 if (sc->nr.immediate)
3152                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3153         }
3154
3155         /*
3156          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages
3157          * scanned were backed by a congested BDI and
3158          * wait_iff_congested will stall.
3159          *
3160          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
3161          * stalling in wait_iff_congested().
3162          */
3163         if ((current_is_kswapd() ||
3164              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
3165             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
3166                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
3167
3168         /*
3169          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
3170          * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
3171          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
3172          * the LRU too quickly.
3173          */
3174         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
3175             !sc->hibernation_mode &&
3176             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
3177                 wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3178
3179         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
3180                                     sc))
3181                 goto again;
3182
3183         /*
3184          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
3185          * many failures to reclaim anything from them and goes to
3186          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
3187          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
3188          */
3189         if (reclaimable)
3190                 pgdat->kswapd_failures = 0;
3191 }
3192
3193 /*
3194  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
3195  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
3196  * should reclaim first.
3197  */
3198 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
3199 {
3200         unsigned long watermark;
3201         enum compact_result suitable;
3202
3203         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
3204         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
3205                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
3206                 return true;
3207         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
3208                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
3209                 return false;
3210
3211         /*
3212          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
3213          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
3214          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
3215          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
3216          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
3217          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
3218          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
3219          */
3220         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
3221
3222         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
3223 }
3224
3225 /*
3226  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
3227  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
3228  * request.
3229  *
3230  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
3231  * scan then give up on it.
3232  */
3233 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
3234 {
3235         struct zoneref *z;
3236         struct zone *zone;
3237         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3238         unsigned long nr_soft_scanned;
3239         gfp_t orig_mask;
3240         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3241
3242         /*
3243          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
3244          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
3245          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
3246          */
3247         orig_mask = sc->gfp_mask;
3248         if (buffer_heads_over_limit) {
3249                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3250                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
3251         }
3252
3253         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3254                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
3255                 /*
3256                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
3257                  * to global LRU.
3258                  */
3259                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3260                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
3261                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3262                                 continue;
3263
3264                         /*
3265                          * If we already have plenty of memory free for
3266                          * compaction in this zone, don't free any more.
3267                          * Even though compaction is invoked for any
3268                          * non-zero order, only frequent costly order
3269                          * reclamation is disruptive enough to become a
3270                          * noticeable problem, like transparent huge
3271                          * page allocations.
3272                          */
3273                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
3274                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3275                             compaction_ready(zone, sc)) {
3276                                 sc->compaction_ready = true;
3277                                 continue;
3278                         }
3279
3280                         /*
3281                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
3282                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
3283                          * node may be shrunk multiple times but in that case
3284                          * the user prefers lower zones being preserved.
3285                          */
3286                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3287                                 continue;
3288
3289                         /*
3290                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3291                          * and returns the number of reclaimed pages and
3292                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3293                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3294                          */
3295                         nr_soft_scanned = 0;
3296                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3297                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3298                                                 &nr_soft_scanned);
3299                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3300                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3301                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3302                 }
3303
3304                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3305                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3306                         continue;
3307                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3308                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3309         }
3310
3311         /*
3312          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3313          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3314          */
3315         sc->gfp_mask = orig_mask;
3316 }
3317
3318 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3319 {
3320         struct lruvec *target_lruvec;
3321         unsigned long refaults;
3322
3323         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3324         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3325         target_lruvec->refaults[0] = refaults;
3326         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3327         target_lruvec->refaults[1] = refaults;
3328 }
3329
3330 /*
3331  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3332  *
3333  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3334  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3335  *
3336  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3337  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3338  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3339  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3340  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3341  * work, and the allocation attempt will fail.
3342  *
3343  * returns:     0, if no pages reclaimed
3344  *              else, the number of pages reclaimed
3345  */
3346 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3347                                           struct scan_control *sc)
3348 {
3349         int initial_priority = sc->priority;
3350         pg_data_t *last_pgdat;
3351         struct zoneref *z;
3352         struct zone *zone;
3353 retry:
3354         delayacct_freepages_start();
3355
3356         if (!cgroup_reclaim(sc))
3357                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3358
3359         do {
3360                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3361                                 sc->priority);
3362                 sc->nr_scanned = 0;
3363                 shrink_zones(zonelist, sc);
3364
3365                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3366                         break;
3367
3368                 if (sc->compaction_ready)
3369                         break;
3370
3371                 /*
3372                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3373                  * writepage even in laptop mode.
3374                  */
3375                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3376                         sc->may_writepage = 1;
3377         } while (--sc->priority >= 0);
3378
3379         last_pgdat = NULL;
3380         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3381                                         sc->nodemask) {
3382                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3383                         continue;
3384                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3385
3386                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3387
3388                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3389                         struct lruvec *lruvec;
3390
3391                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3392                                                    zone->zone_pgdat);
3393                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3394                 }
3395         }
3396
3397         delayacct_freepages_end();
3398
3399         if (sc->nr_reclaimed)
3400                 return sc->nr_reclaimed;
3401
3402         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3403         if (sc->compaction_ready)
3404                 return 1;
3405
3406         /*
3407          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3408          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3409          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3410          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3411          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3412          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3413          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3414          */
3415         if (sc->skipped_deactivate) {
3416                 sc->priority = initial_priority;
3417                 sc->force_deactivate = 1;
3418                 sc->skipped_deactivate = 0;
3419                 goto retry;
3420         }
3421
3422         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3423         if (sc->memcg_low_skipped) {
3424                 sc->priority = initial_priority;
3425                 sc->force_deactivate = 0;
3426                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3427                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3428                 goto retry;
3429         }
3430
3431         return 0;
3432 }
3433
3434 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3435 {
3436         struct zone *zone;
3437         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3438         unsigned long free_pages = 0;
3439         int i;
3440         bool wmark_ok;
3441
3442         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3443                 return true;
3444
3445         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3446                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3447                 if (!managed_zone(zone))
3448                         continue;
3449
3450                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3451                         continue;
3452
3453                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3454                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3455         }
3456
3457         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3458         if (!pfmemalloc_reserve)
3459                 return true;
3460
3461         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3462
3463         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3464         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3465                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3466                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3467
3468                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3469         }
3470
3471         return wmark_ok;
3472 }
3473
3474 /*
3475  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3476  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3477  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3478  * when the low watermark is reached.
3479  *
3480  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3481  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3482  */
3483 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3484                                         nodemask_t *nodemask)
3485 {
3486         struct zoneref *z;
3487         struct zone *zone;
3488         pg_data_t *pgdat = NULL;
3489
3490         /*
3491          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3492          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3493          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3494          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3495          * processes to block on log_wait_commit().
3496          */
3497         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3498                 goto out;
3499
3500         /*
3501          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3502          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3503          */
3504         if (fatal_signal_pending(current))
3505                 goto out;
3506
3507         /*
3508          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3509          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3510          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3511          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3512          *
3513          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3514          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3515          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3516          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3517          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3518          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3519          * should make reasonable progress.
3520          */
3521         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3522                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3523                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3524                         continue;
3525
3526                 /* Throttle based on the first usable node */
3527                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3528                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3529                         goto out;
3530                 break;
3531         }
3532
3533         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3534         if (!pgdat)
3535                 goto out;
3536
3537         /* Account for the throttling */
3538         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3539
3540         /*
3541          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3542          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3543          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3544          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3545          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3546          * second before continuing.
3547          */
3548         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3549                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3550                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3551
3552                 goto check_pending;
3553         }
3554
3555         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3556         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3557                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3558
3559 check_pending:
3560         if (fatal_signal_pending(current))
3561                 return true;
3562
3563 out:
3564         return false;
3565 }
3566
3567 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3568                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3569 {
3570         unsigned long nr_reclaimed;
3571         struct scan_control sc = {
3572                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3573                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3574                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3575                 .order = order,
3576                 .nodemask = nodemask,
3577                 .priority = DEF_PRIORITY,
3578                 .may_writepage = !laptop_mode,
3579                 .may_unmap = 1,
3580                 .may_swap = 1,
3581         };
3582
3583         /*
3584          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3585          * Confirm they are large enough for max values.
3586          */
3587         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3588         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3589         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3590
3591         /*
3592          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3593          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3594          * point.
3595          */
3596         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3597                 return 1;
3598
3599         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3600         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3601
3602         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3603
3604         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3605         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3606
3607         return nr_reclaimed;
3608 }
3609
3610 #ifdef CONFIG_MEMCG
3611
3612 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3613 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3614                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3615                                                 pg_data_t *pgdat,
3616                                                 unsigned long *nr_scanned)
3617 {
3618         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3619         struct scan_control sc = {
3620                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3621                 .target_mem_cgroup = memcg,
3622                 .may_writepage = !laptop_mode,
3623                 .may_unmap = 1,
3624                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3625                 .may_swap = !noswap,
3626         };
3627
3628         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3629
3630         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3631                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3632
3633         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3634                                                       sc.gfp_mask);
3635
3636         /*
3637          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3638          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3639          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3640          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3641          * the priority and make it zero.
3642          */
3643         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3644
3645         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3646
3647         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3648
3649         return sc.nr_reclaimed;
3650 }
3651
3652 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3653                                            unsigned long nr_pages,
3654                                            gfp_t gfp_mask,
3655                                            bool may_swap)
3656 {
3657         unsigned long nr_reclaimed;
3658         unsigned int noreclaim_flag;
3659         struct scan_control sc = {
3660                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3661                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3662                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3663                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3664                 .target_mem_cgroup = memcg,
3665                 .priority = DEF_PRIORITY,
3666                 .may_writepage = !laptop_mode,
3667                 .may_unmap = 1,
3668                 .may_swap = may_swap,
3669         };
3670         /*
3671          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3672          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3673          * the reclaim does not bail out early.
3674          */
3675         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3676
3677         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3678         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3679         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3680
3681         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3682
3683         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3684         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3685         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3686
3687         return nr_reclaimed;
3688 }
3689 #endif
3690
3691 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3692                                 struct scan_control *sc)
3693 {
3694         struct mem_cgroup *memcg;
3695         struct lruvec *lruvec;
3696
3697         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
3698                 return;
3699
3700         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3701         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3702                 return;
3703
3704         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3705         do {
3706                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3707                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3708                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3709                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3710         } while (memcg);
3711 }
3712
3713 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3714 {
3715         int i;
3716         struct zone *zone;
3717
3718         /*
3719          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3720          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3721          * should not be checked at the same time as reclaim would
3722          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3723          * zone is balanced.
3724          */
3725         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3726                 zone = pgdat->node_zones + i;
3727                 if (!managed_zone(zone))
3728                         continue;
3729
3730                 if (zone->watermark_boost)
3731                         return true;
3732         }
3733
3734         return false;
3735 }
3736
3737 /*
3738  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3739  * and highest_zoneidx
3740  */
3741 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3742 {
3743         int i;
3744         unsigned long mark = -1;
3745         struct zone *zone;
3746
3747         /*
3748          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3749          * meet watermarks.
3750          */
3751         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3752                 zone = pgdat->node_zones + i;
3753
3754                 if (!managed_zone(zone))
3755                         continue;
3756
3757                 mark = high_wmark_pages(zone);
3758                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3759                         return true;
3760         }
3761
3762         /*
3763          * If a node has no populated zone within highest_zoneidx, it does not
3764          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3765          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3766          */
3767         if (mark == -1)
3768                 return true;
3769
3770         return false;
3771 }
3772
3773 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3774 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3775 {
3776         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3777
3778         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3779         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3780         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3781 }
3782
3783 /*
3784  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3785  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3786  *
3787  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3788  */
3789 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
3790                                 int highest_zoneidx)
3791 {
3792         /*
3793          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3794          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3795          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3796          * throttled. There is also a potential race if processes get
3797          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3798          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3799          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3800          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3801          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3802          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3803          * that here we are under prepare_to_wait().
3804          */
3805         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3806                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3807
3808         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3809         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3810                 return true;
3811
3812         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
3813                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3814                 return true;
3815         }
3816
3817         return false;
3818 }
3819
3820 /*
3821  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3822  * zone that is currently unbalanced.
3823  *
3824  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3825  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3826  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3827  */
3828 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3829                                struct scan_control *sc)
3830 {
3831         struct zone *zone;
3832         int z;
3833
3834         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3835         sc->nr_to_reclaim = 0;
3836         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3837                 zone = pgdat->node_zones + z;
3838                 if (!managed_zone(zone))
3839                         continue;
3840
3841                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3842         }
3843
3844         /*
3845          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3846          * now pressure is applied based on node LRU order.
3847          */
3848         shrink_node(pgdat, sc);
3849
3850         /*
3851          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3852          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3853          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3854          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3855          * can direct reclaim/compact.
3856          */
3857         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3858                 sc->order = 0;
3859
3860         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3861 }
3862
3863 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
3864 static inline void
3865 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
3866 {
3867         int i;
3868         struct zone *zone;
3869
3870         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3871                 zone = pgdat->node_zones + i;
3872
3873                 if (!managed_zone(zone))
3874                         continue;
3875
3876                 if (active)
3877                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
3878                 else
3879                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
3880         }
3881 }
3882
3883 static inline void
3884 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3885 {
3886         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
3887 }
3888
3889 static inline void
3890 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3891 {
3892         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
3893 }
3894
3895 /*
3896  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3897  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3898  * balanced.
3899  *
3900  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3901  *
3902  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3903  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3904  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3905  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3906  * balanced.
3907  */
3908 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3909 {
3910         int i;
3911         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3912         unsigned long nr_soft_scanned;
3913         unsigned long pflags;
3914         unsigned long nr_boost_reclaim;
3915         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3916         bool boosted;
3917         struct zone *zone;
3918         struct scan_control sc = {
3919                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3920                 .order = order,
3921                 .may_unmap = 1,
3922         };
3923
3924         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3925         psi_memstall_enter(&pflags);
3926         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
3927
3928         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3929
3930         /*
3931          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3932          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3933          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3934          */
3935         nr_boost_reclaim = 0;
3936         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3937                 zone = pgdat->node_zones + i;
3938                 if (!managed_zone(zone))
3939                         continue;
3940
3941                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3942                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3943         }
3944         boosted = nr_boost_reclaim;
3945
3946 restart:
3947         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
3948         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3949         do {
3950                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3951                 bool raise_priority = true;
3952                 bool balanced;
3953                 bool ret;
3954
3955                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
3956
3957                 /*
3958                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3959                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3960                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3961                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3962                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3963                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3964                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3965                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3966                  */
3967                 if (buffer_heads_over_limit) {
3968                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3969                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3970                                 if (!managed_zone(zone))
3971                                         continue;
3972
3973                                 sc.reclaim_idx = i;
3974                                 break;
3975                         }
3976                 }
3977
3978                 /*
3979                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3980                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3981                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3982                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3983                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3984                  */
3985                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
3986                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3987                         nr_boost_reclaim = 0;
3988                         goto restart;
3989                 }
3990
3991                 /*
3992                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3993                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3994                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3995                  */
3996                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3997                         goto out;
3998
3999                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
4000                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
4001                         raise_priority = false;
4002
4003                 /*
4004                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
4005                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
4006                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
4007                  * reclaim will be aborted.
4008                  */
4009                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
4010                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
4011
4012                 /*
4013                  * Do some background aging of the anon list, to give
4014                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
4015                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
4016                  * about consistent aging.
4017                  */
4018                 age_active_anon(pgdat, &sc);
4019
4020                 /*
4021                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
4022                  * even in laptop mode.
4023                  */
4024                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
4025                         sc.may_writepage = 1;
4026
4027                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
4028                 sc.nr_scanned = 0;
4029                 nr_soft_scanned = 0;
4030                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
4031                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
4032                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
4033
4034                 /*
4035                  * There should be no need to raise the scanning priority if
4036                  * enough pages are already being scanned that that high
4037                  * watermark would be met at 100% efficiency.
4038                  */
4039                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
4040                         raise_priority = false;
4041
4042                 /*
4043                  * If the low watermark is met there is no need for processes
4044                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
4045                  * able to safely make forward progress. Wake them
4046                  */
4047                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
4048                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
4049                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4050
4051                 /* Check if kswapd should be suspending */
4052                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4053                 ret = try_to_freeze();
4054                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
4055                 if (ret || kthread_should_stop())
4056                         break;
4057
4058                 /*
4059                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
4060                  * progress in reclaiming pages
4061                  */
4062                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
4063                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
4064
4065                 /*
4066                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
4067                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
4068                  * extreme circumstances.
4069                  */
4070                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
4071                         break;
4072
4073                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
4074                         sc.priority--;
4075         } while (sc.priority >= 1);
4076
4077         if (!sc.nr_reclaimed)
4078                 pgdat->kswapd_failures++;
4079
4080 out:
4081         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
4082
4083         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
4084         if (boosted) {
4085                 unsigned long flags;
4086
4087                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
4088                         if (!zone_boosts[i])
4089                                 continue;
4090
4091                         /* Increments are under the zone lock */
4092                         zone = pgdat->node_zones + i;
4093                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4094                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
4095                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4096                 }
4097
4098                 /*
4099                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
4100                  * pageblocks.
4101                  */
4102                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
4103         }
4104
4105         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
4106         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
4107         psi_memstall_leave(&pflags);
4108         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4109
4110         /*
4111          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
4112          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
4113          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
4114          * remain at the higher level.
4115          */
4116         return sc.order;
4117 }
4118
4119 /*
4120  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
4121  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
4122  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
4123  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
4124  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
4125  */
4126 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
4127                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
4128 {
4129         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4130
4131         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
4132 }
4133
4134 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
4135                                 unsigned int highest_zoneidx)
4136 {
4137         long remaining = 0;
4138         DEFINE_WAIT(wait);
4139
4140         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
4141                 return;
4142
4143         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4144
4145         /*
4146          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
4147          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
4148          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
4149          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
4150          * succeed.
4151          */
4152         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4153                 /*
4154                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
4155                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
4156                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
4157                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
4158                  */
4159                 reset_isolation_suitable(pgdat);
4160
4161                 /*
4162                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
4163                  * allocation of the requested order possible.
4164                  */
4165                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
4166
4167                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
4168
4169                 /*
4170                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
4171                  * order. The values will either be from a wakeup request or
4172                  * the previous request that slept prematurely.
4173                  */
4174                 if (remaining) {
4175                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
4176                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4177                                                         highest_zoneidx));
4178
4179                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
4180                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
4181                 }
4182
4183                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4184                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4185         }
4186
4187         /*
4188          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
4189          * go fully to sleep until explicitly woken up.
4190          */
4191         if (!remaining &&
4192             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4193                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
4194
4195                 /*
4196                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
4197                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
4198                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
4199                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
4200                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
4201                  * them before going back to sleep.
4202                  */
4203                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
4204
4205                 if (!kthread_should_stop())
4206                         schedule();
4207
4208                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
4209         } else {
4210                 if (remaining)
4211                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
4212                 else
4213                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
4214         }
4215         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4216 }
4217
4218 /*
4219  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
4220  * from the init process.
4221  *
4222  * This basically trickles out pages so that we have _some_
4223  * free memory available even if there is no other activity
4224  * that frees anything up. This is needed for things like routing
4225  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
4226  * asynchronous contexts that cannot page things out.
4227  *
4228  * If there are applications that are active memory-allocators
4229  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
4230  */
4231 static int kswapd(void *p)
4232 {
4233         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
4234         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
4235         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
4236         struct task_struct *tsk = current;
4237         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4238
4239         if (!cpumask_empty(cpumask))
4240                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
4241
4242         /*
4243          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
4244          * and that if we need more memory we should get access to it
4245          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
4246          * never get caught in the normal page freeing logic.
4247          *
4248          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
4249          * you need a small amount of memory in order to be able to
4250          * page out something else, and this flag essentially protects
4251          * us from recursively trying to free more memory as we're
4252          * trying to free the first piece of memory in the first place).
4253          */
4254         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
4255         set_freezable();
4256
4257         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4258         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4259         for ( ; ; ) {
4260                 bool ret;
4261
4262                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4263                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4264                                                         highest_zoneidx);
4265
4266 kswapd_try_sleep:
4267                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
4268                                         highest_zoneidx);
4269
4270                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
4271                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4272                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4273                                                         highest_zoneidx);
4274                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4275                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4276
4277                 ret = try_to_freeze();
4278                 if (kthread_should_stop())
4279                         break;
4280
4281                 /*
4282                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
4283                  * after returning from the refrigerator
4284                  */
4285                 if (ret)
4286                         continue;
4287
4288                 /*
4289                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
4290                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
4291                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
4292                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
4293                  * but kcompactd is woken to compact for the original
4294                  * request (alloc_order).
4295                  */
4296                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
4297                                                 alloc_order);
4298                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
4299                                                 highest_zoneidx);
4300                 if (reclaim_order < alloc_order)
4301                         goto kswapd_try_sleep;
4302         }
4303
4304         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
4305
4306         return 0;
4307 }
4308
4309 /*
4310  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
4311  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
4312  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
4313  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
4314  * needed.
4315  */
4316 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
4317                    enum zone_type highest_zoneidx)
4318 {
4319         pg_data_t *pgdat;
4320         enum zone_type curr_idx;
4321
4322         if (!managed_zone(zone))
4323                 return;
4324
4325         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
4326                 return;
4327
4328         pgdat = zone->zone_pgdat;
4329         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4330
4331         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
4332                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
4333
4334         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
4335                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
4336
4337         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
4338                 return;
4339
4340         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
4341         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
4342             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
4343              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
4344                 /*
4345                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
4346                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
4347                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4348                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4349                  * ratelimit its work.
4350                  */
4351                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4352                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4353                 return;
4354         }
4355
4356         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4357                                       gfp_flags);
4358         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4359 }
4360
4361 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4362 /*
4363  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4364  * freed pages.
4365  *
4366  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4367  * LRU order by reclaiming preferentially
4368  * inactive > active > active referenced > active mapped
4369  */
4370 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4371 {
4372         struct scan_control sc = {
4373                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4374                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4375                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4376                 .priority = DEF_PRIORITY,
4377                 .may_writepage = 1,
4378                 .may_unmap = 1,
4379                 .may_swap = 1,
4380                 .hibernation_mode = 1,
4381         };
4382         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4383         unsigned long nr_reclaimed;
4384         unsigned int noreclaim_flag;
4385
4386         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4387         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4388         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4389
4390         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4391
4392         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4393         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4394         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4395
4396         return nr_reclaimed;
4397 }
4398 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4399
4400 /*
4401  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4402  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4403  */
4404 int kswapd_run(int nid)
4405 {
4406         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4407         int ret = 0;
4408
4409         if (pgdat->kswapd)
4410                 return 0;
4411
4412         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4413         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4414                 /* failure at boot is fatal */
4415                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4416                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4417                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4418                 pgdat->kswapd = NULL;
4419         }
4420         return ret;
4421 }
4422
4423 /*
4424  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4425  * hold mem_hotplug_begin/end().
4426  */
4427 void kswapd_stop(int nid)
4428 {
4429         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4430
4431         if (kswapd) {
4432                 kthread_stop(kswapd);
4433                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4434         }
4435 }
4436
4437 static int __init kswapd_init(void)
4438 {
4439         int nid;
4440
4441         swap_setup();
4442         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4443                 kswapd_run(nid);
4444         return 0;
4445 }
4446
4447 module_init(kswapd_init)
4448
4449 #ifdef CONFIG_NUMA
4450 /*
4451  * Node reclaim mode
4452  *
4453  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4454  * the watermarks.
4455  */
4456 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4457
4458 /*
4459  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4460  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4461  * a zone.
4462  */
4463 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4464
4465 /*
4466  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4467  * occur.
4468  */
4469 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4470
4471 /*
4472  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4473  * slab reclaim needs to occur.
4474  */
4475 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4476
4477 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4478 {
4479         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4480         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4481                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4482
4483         /*
4484          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4485          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4486          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4487          */
4488         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4489 }
4490
4491 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4492 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4493 {
4494         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4495         unsigned long delta = 0;
4496
4497         /*
4498          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4499          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4500          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4501          * a better estimate
4502          */
4503         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4504                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4505         else
4506                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4507
4508         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4509         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4510                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4511
4512         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4513         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4514                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4515
4516         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4517 }
4518
4519 /*
4520  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4521  */
4522 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4523 {
4524         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4525         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4526         struct task_struct *p = current;
4527         unsigned int noreclaim_flag;
4528         struct scan_control sc = {
4529                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4530                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4531                 .order = order,
4532                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4533                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4534                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4535                 .may_swap = 1,
4536                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4537         };
4538         unsigned long pflags;
4539
4540         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4541                                            sc.gfp_mask);
4542
4543         cond_resched();
4544         psi_memstall_enter(&pflags);
4545         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4546         /*
4547          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4548          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4549          * and RECLAIM_UNMAP.
4550          */
4551         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4552         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4553         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4554
4555         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4556                 /*
4557                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4558                  * priorities until we have enough memory freed.
4559                  */
4560                 do {
4561                         shrink_node(pgdat, &sc);
4562                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4563         }
4564
4565         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4566         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4567         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4568         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4569         psi_memstall_leave(&pflags);
4570
4571         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4572
4573         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4574 }
4575
4576 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4577 {
4578         int ret;
4579
4580         /*
4581          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4582          * slab pages if we are over the defined limits.
4583          *
4584          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4585          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4586          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4587          * if less than a specified percentage of the node is used by
4588          * unmapped file backed pages.
4589          */
4590         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4591             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
4592             pgdat->min_slab_pages)
4593                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4594
4595         /*
4596          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4597          */
4598         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4599                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4600
4601         /*
4602          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4603          * have associated processors. This will favor the local processor
4604          * over remote processors and spread off node memory allocations
4605          * as wide as possible.
4606          */
4607         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4608                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4609
4610         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4611                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4612
4613         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4614         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4615
4616         if (!ret)
4617                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4618
4619         return ret;
4620 }
4621 #endif
4622
4623 /**
4624  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4625  * appropriate zone lru list
4626  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4627  *
4628  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4629  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4630  * should be only used for lru pages.
4631  */
4632 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4633 {
4634         struct lruvec *lruvec = NULL;
4635         int pgscanned = 0;
4636         int pgrescued = 0;
4637         int i;
4638
4639         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4640                 struct page *page = pvec->pages[i];
4641                 int nr_pages;
4642
4643                 if (PageTransTail(page))
4644                         continue;
4645
4646                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
4647                 pgscanned += nr_pages;
4648
4649                 /* block memcg migration during page moving between lru */
4650                 if (!TestClearPageLRU(page))
4651                         continue;
4652
4653                 lruvec = relock_page_lruvec_irq(page, lruvec);
4654                 if (page_evictable(page) && PageUnevictable(page)) {
4655                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
4656                         ClearPageUnevictable(page);
4657                         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
4658                         pgrescued += nr_pages;
4659                 }
4660                 SetPageLRU(page);
4661         }
4662
4663         if (lruvec) {
4664                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4665                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4666                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
4667         } else if (pgscanned) {
4668                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4669         }
4670 }
4671 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);