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