Merge branch 'for-5.15/fsdax-cleanups' into for-5.15/libnvdimm
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
4  *
5  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
6  *  kswapd added: 7.1.96  sct
7  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
8  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
9  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
10  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
14
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/sched/mm.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/kernel_stat.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/init.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <linux/vmpressure.h>
25 #include <linux/vmstat.h>
26 #include <linux/file.h>
27 #include <linux/writeback.h>
28 #include <linux/blkdev.h>
29 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
30                                         buffer_heads_over_limit */
31 #include <linux/mm_inline.h>
32 #include <linux/backing-dev.h>
33 #include <linux/rmap.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/compaction.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/rwsem.h>
40 #include <linux/delay.h>
41 #include <linux/kthread.h>
42 #include <linux/freezer.h>
43 #include <linux/memcontrol.h>
44 #include <linux/delayacct.h>
45 #include <linux/sysctl.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/pagevec.h>
48 #include <linux/prefetch.h>
49 #include <linux/printk.h>
50 #include <linux/dax.h>
51 #include <linux/psi.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55
56 #include <linux/swapops.h>
57 #include <linux/balloon_compaction.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 #define CREATE_TRACE_POINTS
62 #include <trace/events/vmscan.h>
63
64 struct scan_control {
65         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
66         unsigned long nr_to_reclaim;
67
68         /*
69          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
70          * are scanned.
71          */
72         nodemask_t      *nodemask;
73
74         /*
75          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
76          * primary target of this reclaim invocation.
77          */
78         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
79
80         /*
81          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
82          */
83         unsigned long   anon_cost;
84         unsigned long   file_cost;
85
86         /* Can active pages be deactivated as part of reclaim? */
87 #define DEACTIVATE_ANON 1
88 #define DEACTIVATE_FILE 2
89         unsigned int may_deactivate:2;
90         unsigned int force_deactivate:1;
91         unsigned int skipped_deactivate:1;
92
93         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
94         unsigned int may_writepage:1;
95
96         /* Can mapped pages be reclaimed? */
97         unsigned int may_unmap:1;
98
99         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
100         unsigned int may_swap:1;
101
102         /*
103          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
104          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
105          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
106          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
107          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
108          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
109          */
110         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
111         unsigned int memcg_low_skipped:1;
112
113         unsigned int hibernation_mode:1;
114
115         /* One of the zones is ready for compaction */
116         unsigned int compaction_ready:1;
117
118         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
119         unsigned int cache_trim_mode:1;
120
121         /* The file pages on the current node are dangerously low */
122         unsigned int file_is_tiny:1;
123
124         /* Allocation order */
125         s8 order;
126
127         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
128         s8 priority;
129
130         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
131         s8 reclaim_idx;
132
133         /* This context's GFP mask */
134         gfp_t gfp_mask;
135
136         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
137         unsigned long nr_scanned;
138
139         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
140         unsigned long nr_reclaimed;
141
142         struct {
143                 unsigned int dirty;
144                 unsigned int unqueued_dirty;
145                 unsigned int congested;
146                 unsigned int writeback;
147                 unsigned int immediate;
148                 unsigned int file_taken;
149                 unsigned int taken;
150         } nr;
151
152         /* for recording the reclaimed slab by now */
153         struct reclaim_state reclaim_state;
154 };
155
156 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
157 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
158         do {                                                            \
159                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
160                         struct page *prev;                              \
161                                                                         \
162                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
163                         prefetchw(&prev->_field);                       \
164                 }                                                       \
165         } while (0)
166 #else
167 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
168 #endif
169
170 /*
171  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
172  */
173 int vm_swappiness = 60;
174
175 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
176                                    struct reclaim_state *rs)
177 {
178         /* Check for an overwrite */
179         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
180
181         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
182         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
183
184         task->reclaim_state = rs;
185 }
186
187 static LIST_HEAD(shrinker_list);
188 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
189
190 #ifdef CONFIG_MEMCG
191 static int shrinker_nr_max;
192
193 /* The shrinker_info is expanded in a batch of BITS_PER_LONG */
194 static inline int shrinker_map_size(int nr_items)
195 {
196         return (DIV_ROUND_UP(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(unsigned long));
197 }
198
199 static inline int shrinker_defer_size(int nr_items)
200 {
201         return (round_up(nr_items, BITS_PER_LONG) * sizeof(atomic_long_t));
202 }
203
204 static struct shrinker_info *shrinker_info_protected(struct mem_cgroup *memcg,
205                                                      int nid)
206 {
207         return rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info,
208                                          lockdep_is_held(&shrinker_rwsem));
209 }
210
211 static int expand_one_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg,
212                                     int map_size, int defer_size,
213                                     int old_map_size, int old_defer_size)
214 {
215         struct shrinker_info *new, *old;
216         struct mem_cgroup_per_node *pn;
217         int nid;
218         int size = map_size + defer_size;
219
220         for_each_node(nid) {
221                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
222                 old = shrinker_info_protected(memcg, nid);
223                 /* Not yet online memcg */
224                 if (!old)
225                         return 0;
226
227                 new = kvmalloc_node(sizeof(*new) + size, GFP_KERNEL, nid);
228                 if (!new)
229                         return -ENOMEM;
230
231                 new->nr_deferred = (atomic_long_t *)(new + 1);
232                 new->map = (void *)new->nr_deferred + defer_size;
233
234                 /* map: set all old bits, clear all new bits */
235                 memset(new->map, (int)0xff, old_map_size);
236                 memset((void *)new->map + old_map_size, 0, map_size - old_map_size);
237                 /* nr_deferred: copy old values, clear all new values */
238                 memcpy(new->nr_deferred, old->nr_deferred, old_defer_size);
239                 memset((void *)new->nr_deferred + old_defer_size, 0,
240                        defer_size - old_defer_size);
241
242                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, new);
243                 kvfree_rcu(old, rcu);
244         }
245
246         return 0;
247 }
248
249 void free_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
250 {
251         struct mem_cgroup_per_node *pn;
252         struct shrinker_info *info;
253         int nid;
254
255         for_each_node(nid) {
256                 pn = memcg->nodeinfo[nid];
257                 info = rcu_dereference_protected(pn->shrinker_info, true);
258                 kvfree(info);
259                 rcu_assign_pointer(pn->shrinker_info, NULL);
260         }
261 }
262
263 int alloc_shrinker_info(struct mem_cgroup *memcg)
264 {
265         struct shrinker_info *info;
266         int nid, size, ret = 0;
267         int map_size, defer_size = 0;
268
269         down_write(&shrinker_rwsem);
270         map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
271         defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
272         size = map_size + defer_size;
273         for_each_node(nid) {
274                 info = kvzalloc_node(sizeof(*info) + size, GFP_KERNEL, nid);
275                 if (!info) {
276                         free_shrinker_info(memcg);
277                         ret = -ENOMEM;
278                         break;
279                 }
280                 info->nr_deferred = (atomic_long_t *)(info + 1);
281                 info->map = (void *)info->nr_deferred + defer_size;
282                 rcu_assign_pointer(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info, info);
283         }
284         up_write(&shrinker_rwsem);
285
286         return ret;
287 }
288
289 static inline bool need_expand(int nr_max)
290 {
291         return round_up(nr_max, BITS_PER_LONG) >
292                round_up(shrinker_nr_max, BITS_PER_LONG);
293 }
294
295 static int expand_shrinker_info(int new_id)
296 {
297         int ret = 0;
298         int new_nr_max = new_id + 1;
299         int map_size, defer_size = 0;
300         int old_map_size, old_defer_size = 0;
301         struct mem_cgroup *memcg;
302
303         if (!need_expand(new_nr_max))
304                 goto out;
305
306         if (!root_mem_cgroup)
307                 goto out;
308
309         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
310
311         map_size = shrinker_map_size(new_nr_max);
312         defer_size = shrinker_defer_size(new_nr_max);
313         old_map_size = shrinker_map_size(shrinker_nr_max);
314         old_defer_size = shrinker_defer_size(shrinker_nr_max);
315
316         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
317         do {
318                 ret = expand_one_shrinker_info(memcg, map_size, defer_size,
319                                                old_map_size, old_defer_size);
320                 if (ret) {
321                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
322                         goto out;
323                 }
324         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
325 out:
326         if (!ret)
327                 shrinker_nr_max = new_nr_max;
328
329         return ret;
330 }
331
332 void set_shrinker_bit(struct mem_cgroup *memcg, int nid, int shrinker_id)
333 {
334         if (shrinker_id >= 0 && memcg && !mem_cgroup_is_root(memcg)) {
335                 struct shrinker_info *info;
336
337                 rcu_read_lock();
338                 info = rcu_dereference(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_info);
339                 /* Pairs with smp mb in shrink_slab() */
340                 smp_mb__before_atomic();
341                 set_bit(shrinker_id, info->map);
342                 rcu_read_unlock();
343         }
344 }
345
346 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
347
348 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
349 {
350         int id, ret = -ENOMEM;
351
352         if (mem_cgroup_disabled())
353                 return -ENOSYS;
354
355         down_write(&shrinker_rwsem);
356         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
357         id = idr_alloc(&shrinker_idr, shrinker, 0, 0, GFP_KERNEL);
358         if (id < 0)
359                 goto unlock;
360
361         if (id >= shrinker_nr_max) {
362                 if (expand_shrinker_info(id)) {
363                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
364                         goto unlock;
365                 }
366         }
367         shrinker->id = id;
368         ret = 0;
369 unlock:
370         up_write(&shrinker_rwsem);
371         return ret;
372 }
373
374 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
375 {
376         int id = shrinker->id;
377
378         BUG_ON(id < 0);
379
380         lockdep_assert_held(&shrinker_rwsem);
381
382         idr_remove(&shrinker_idr, id);
383 }
384
385 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
386                                    struct mem_cgroup *memcg)
387 {
388         struct shrinker_info *info;
389
390         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
391         return atomic_long_xchg(&info->nr_deferred[shrinker->id], 0);
392 }
393
394 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
395                                   struct mem_cgroup *memcg)
396 {
397         struct shrinker_info *info;
398
399         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
400         return atomic_long_add_return(nr, &info->nr_deferred[shrinker->id]);
401 }
402
403 void reparent_shrinker_deferred(struct mem_cgroup *memcg)
404 {
405         int i, nid;
406         long nr;
407         struct mem_cgroup *parent;
408         struct shrinker_info *child_info, *parent_info;
409
410         parent = parent_mem_cgroup(memcg);
411         if (!parent)
412                 parent = root_mem_cgroup;
413
414         /* Prevent from concurrent shrinker_info expand */
415         down_read(&shrinker_rwsem);
416         for_each_node(nid) {
417                 child_info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
418                 parent_info = shrinker_info_protected(parent, nid);
419                 for (i = 0; i < shrinker_nr_max; i++) {
420                         nr = atomic_long_read(&child_info->nr_deferred[i]);
421                         atomic_long_add(nr, &parent_info->nr_deferred[i]);
422                 }
423         }
424         up_read(&shrinker_rwsem);
425 }
426
427 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
428 {
429         return sc->target_mem_cgroup;
430 }
431
432 /**
433  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
434  * @sc: scan_control in question
435  *
436  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
437  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
438  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
439  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
440  * allocation and configurability.
441  *
442  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
443  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
444  */
445 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
446 {
447         if (!cgroup_reclaim(sc))
448                 return true;
449 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
450         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
451                 return true;
452 #endif
453         return false;
454 }
455 #else
456 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
457 {
458         return -ENOSYS;
459 }
460
461 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
462 {
463 }
464
465 static long xchg_nr_deferred_memcg(int nid, struct shrinker *shrinker,
466                                    struct mem_cgroup *memcg)
467 {
468         return 0;
469 }
470
471 static long add_nr_deferred_memcg(long nr, int nid, struct shrinker *shrinker,
472                                   struct mem_cgroup *memcg)
473 {
474         return 0;
475 }
476
477 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
478 {
479         return false;
480 }
481
482 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
483 {
484         return true;
485 }
486 #endif
487
488 static long xchg_nr_deferred(struct shrinker *shrinker,
489                              struct shrink_control *sc)
490 {
491         int nid = sc->nid;
492
493         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
494                 nid = 0;
495
496         if (sc->memcg &&
497             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
498                 return xchg_nr_deferred_memcg(nid, shrinker,
499                                               sc->memcg);
500
501         return atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
502 }
503
504
505 static long add_nr_deferred(long nr, struct shrinker *shrinker,
506                             struct shrink_control *sc)
507 {
508         int nid = sc->nid;
509
510         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
511                 nid = 0;
512
513         if (sc->memcg &&
514             (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
515                 return add_nr_deferred_memcg(nr, nid, shrinker,
516                                              sc->memcg);
517
518         return atomic_long_add_return(nr, &shrinker->nr_deferred[nid]);
519 }
520
521 /*
522  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
523  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
524  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
525  */
526 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
527 {
528         unsigned long nr;
529
530         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
531                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
532         if (get_nr_swap_pages() > 0)
533                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
534                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
535
536         return nr;
537 }
538
539 /**
540  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
541  * @lruvec: lru vector
542  * @lru: lru to use
543  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
544  */
545 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
546                                      int zone_idx)
547 {
548         unsigned long size = 0;
549         int zid;
550
551         for (zid = 0; zid <= zone_idx && zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
552                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
553
554                 if (!managed_zone(zone))
555                         continue;
556
557                 if (!mem_cgroup_disabled())
558                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
559                 else
560                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
561         }
562         return size;
563 }
564
565 /*
566  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
567  */
568 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
569 {
570         unsigned int size;
571         int err;
572
573         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
574                 err = prealloc_memcg_shrinker(shrinker);
575                 if (err != -ENOSYS)
576                         return err;
577
578                 shrinker->flags &= ~SHRINKER_MEMCG_AWARE;
579         }
580
581         size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
582         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
583                 size *= nr_node_ids;
584
585         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
586         if (!shrinker->nr_deferred)
587                 return -ENOMEM;
588
589         return 0;
590 }
591
592 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
593 {
594         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
595                 down_write(&shrinker_rwsem);
596                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
597                 up_write(&shrinker_rwsem);
598                 return;
599         }
600
601         kfree(shrinker->nr_deferred);
602         shrinker->nr_deferred = NULL;
603 }
604
605 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
606 {
607         down_write(&shrinker_rwsem);
608         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
609         shrinker->flags |= SHRINKER_REGISTERED;
610         up_write(&shrinker_rwsem);
611 }
612
613 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
614 {
615         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
616
617         if (err)
618                 return err;
619         register_shrinker_prepared(shrinker);
620         return 0;
621 }
622 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
623
624 /*
625  * Remove one
626  */
627 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
628 {
629         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))
630                 return;
631
632         down_write(&shrinker_rwsem);
633         list_del(&shrinker->list);
634         shrinker->flags &= ~SHRINKER_REGISTERED;
635         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
636                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
637         up_write(&shrinker_rwsem);
638
639         kfree(shrinker->nr_deferred);
640         shrinker->nr_deferred = NULL;
641 }
642 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
643
644 #define SHRINK_BATCH 128
645
646 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
647                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
648 {
649         unsigned long freed = 0;
650         unsigned long long delta;
651         long total_scan;
652         long freeable;
653         long nr;
654         long new_nr;
655         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
656                                           : SHRINK_BATCH;
657         long scanned = 0, next_deferred;
658
659         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
660         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
661                 return freeable;
662
663         /*
664          * copy the current shrinker scan count into a local variable
665          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
666          * don't also do this scanning work.
667          */
668         nr = xchg_nr_deferred(shrinker, shrinkctl);
669
670         if (shrinker->seeks) {
671                 delta = freeable >> priority;
672                 delta *= 4;
673                 do_div(delta, shrinker->seeks);
674         } else {
675                 /*
676                  * These objects don't require any IO to create. Trim
677                  * them aggressively under memory pressure to keep
678                  * them from causing refetches in the IO caches.
679                  */
680                 delta = freeable / 2;
681         }
682
683         total_scan = nr >> priority;
684         total_scan += delta;
685         total_scan = min(total_scan, (2 * freeable));
686
687         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
688                                    freeable, delta, total_scan, priority);
689
690         /*
691          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
692          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
693          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
694          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
695          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
696          * objects spread over several slabs with usage less than the
697          * batch_size.
698          *
699          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
700          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
701          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
702          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
703          * possible.
704          */
705         while (total_scan >= batch_size ||
706                total_scan >= freeable) {
707                 unsigned long ret;
708                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
709
710                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
711                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
712                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
713                 if (ret == SHRINK_STOP)
714                         break;
715                 freed += ret;
716
717                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
718                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
719                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
720
721                 cond_resched();
722         }
723
724         /*
725          * The deferred work is increased by any new work (delta) that wasn't
726          * done, decreased by old deferred work that was done now.
727          *
728          * And it is capped to two times of the freeable items.
729          */
730         next_deferred = max_t(long, (nr + delta - scanned), 0);
731         next_deferred = min(next_deferred, (2 * freeable));
732
733         /*
734          * move the unused scan count back into the shrinker in a
735          * manner that handles concurrent updates.
736          */
737         new_nr = add_nr_deferred(next_deferred, shrinker, shrinkctl);
738
739         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrinkctl->nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
740         return freed;
741 }
742
743 #ifdef CONFIG_MEMCG
744 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
745                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
746 {
747         struct shrinker_info *info;
748         unsigned long ret, freed = 0;
749         int i;
750
751         if (!mem_cgroup_online(memcg))
752                 return 0;
753
754         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
755                 return 0;
756
757         info = shrinker_info_protected(memcg, nid);
758         if (unlikely(!info))
759                 goto unlock;
760
761         for_each_set_bit(i, info->map, shrinker_nr_max) {
762                 struct shrink_control sc = {
763                         .gfp_mask = gfp_mask,
764                         .nid = nid,
765                         .memcg = memcg,
766                 };
767                 struct shrinker *shrinker;
768
769                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
770                 if (unlikely(!shrinker || !(shrinker->flags & SHRINKER_REGISTERED))) {
771                         if (!shrinker)
772                                 clear_bit(i, info->map);
773                         continue;
774                 }
775
776                 /* Call non-slab shrinkers even though kmem is disabled */
777                 if (!memcg_kmem_enabled() &&
778                     !(shrinker->flags & SHRINKER_NONSLAB))
779                         continue;
780
781                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
782                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
783                         clear_bit(i, info->map);
784                         /*
785                          * After the shrinker reported that it had no objects to
786                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
787                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
788                          * added. To make sure, we have the bit set in this
789                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
790                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
791                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
792                          * set_shrinker_bit():
793                          *
794                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
795                          *   list_add_tail()    clear_bit()
796                          *   <MB>               <MB>
797                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
798                          */
799                         smp_mb__after_atomic();
800                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
801                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
802                                 ret = 0;
803                         else
804                                 set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
805                 }
806                 freed += ret;
807
808                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
809                         freed = freed ? : 1;
810                         break;
811                 }
812         }
813 unlock:
814         up_read(&shrinker_rwsem);
815         return freed;
816 }
817 #else /* CONFIG_MEMCG */
818 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
819                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
820 {
821         return 0;
822 }
823 #endif /* CONFIG_MEMCG */
824
825 /**
826  * shrink_slab - shrink slab caches
827  * @gfp_mask: allocation context
828  * @nid: node whose slab caches to target
829  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
830  * @priority: the reclaim priority
831  *
832  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
833  *
834  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
835  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
836  *
837  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
838  * are called only if it is the root cgroup.
839  *
840  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
841  * in order to get the scan target.
842  *
843  * Returns the number of reclaimed slab objects.
844  */
845 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
846                                  struct mem_cgroup *memcg,
847                                  int priority)
848 {
849         unsigned long ret, freed = 0;
850         struct shrinker *shrinker;
851
852         /*
853          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
854          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
855          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
856          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
857          * oom.
858          */
859         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
860                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
861
862         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
863                 goto out;
864
865         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
866                 struct shrink_control sc = {
867                         .gfp_mask = gfp_mask,
868                         .nid = nid,
869                         .memcg = memcg,
870                 };
871
872                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
873                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
874                         ret = 0;
875                 freed += ret;
876                 /*
877                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
878                  * prevent the registration from being stalled for long periods
879                  * by parallel ongoing shrinking.
880                  */
881                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
882                         freed = freed ? : 1;
883                         break;
884                 }
885         }
886
887         up_read(&shrinker_rwsem);
888 out:
889         cond_resched();
890         return freed;
891 }
892
893 void drop_slab_node(int nid)
894 {
895         unsigned long freed;
896
897         do {
898                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
899
900                 if (fatal_signal_pending(current))
901                         return;
902
903                 freed = 0;
904                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
905                 do {
906                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
907                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
908         } while (freed > 10);
909 }
910
911 void drop_slab(void)
912 {
913         int nid;
914
915         for_each_online_node(nid)
916                 drop_slab_node(nid);
917 }
918
919 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
920 {
921         /*
922          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
923          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
924          * heads at page->private.
925          */
926         int page_cache_pins = thp_nr_pages(page);
927         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
928 }
929
930 static int may_write_to_inode(struct inode *inode)
931 {
932         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
933                 return 1;
934         if (!inode_write_congested(inode))
935                 return 1;
936         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
937                 return 1;
938         return 0;
939 }
940
941 /*
942  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
943  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
944  * fsync(), msync() or close().
945  *
946  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
947  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
948  * that page is locked, the mapping is pinned.
949  *
950  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
951  * __GFP_FS.
952  */
953 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
954                                 struct page *page, int error)
955 {
956         lock_page(page);
957         if (page_mapping(page) == mapping)
958                 mapping_set_error(mapping, error);
959         unlock_page(page);
960 }
961
962 /* possible outcome of pageout() */
963 typedef enum {
964         /* failed to write page out, page is locked */
965         PAGE_KEEP,
966         /* move page to the active list, page is locked */
967         PAGE_ACTIVATE,
968         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
969         PAGE_SUCCESS,
970         /* page is clean and locked */
971         PAGE_CLEAN,
972 } pageout_t;
973
974 /*
975  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
976  * Calls ->writepage().
977  */
978 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping)
979 {
980         /*
981          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
982          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
983          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
984          * stalls if we need to run get_block().  We could test
985          * PagePrivate for that.
986          *
987          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
988          * this page's queue, we can perform writeback even if that
989          * will block.
990          *
991          * If the page is swapcache, write it back even if that would
992          * block, for some throttling. This happens by accident, because
993          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
994          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
995          */
996         if (!is_page_cache_freeable(page))
997                 return PAGE_KEEP;
998         if (!mapping) {
999                 /*
1000                  * Some data journaling orphaned pages can have
1001                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
1002                  */
1003                 if (page_has_private(page)) {
1004                         if (try_to_free_buffers(page)) {
1005                                 ClearPageDirty(page);
1006                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
1007                                 return PAGE_CLEAN;
1008                         }
1009                 }
1010                 return PAGE_KEEP;
1011         }
1012         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
1013                 return PAGE_ACTIVATE;
1014         if (!may_write_to_inode(mapping->host))
1015                 return PAGE_KEEP;
1016
1017         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
1018                 int res;
1019                 struct writeback_control wbc = {
1020                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
1021                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
1022                         .range_start = 0,
1023                         .range_end = LLONG_MAX,
1024                         .for_reclaim = 1,
1025                 };
1026
1027                 SetPageReclaim(page);
1028                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
1029                 if (res < 0)
1030                         handle_write_error(mapping, page, res);
1031                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
1032                         ClearPageReclaim(page);
1033                         return PAGE_ACTIVATE;
1034                 }
1035
1036                 if (!PageWriteback(page)) {
1037                         /* synchronous write or broken a_ops? */
1038                         ClearPageReclaim(page);
1039                 }
1040                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
1041                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
1042                 return PAGE_SUCCESS;
1043         }
1044
1045         return PAGE_CLEAN;
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
1050  * gets returned with a refcount of 0.
1051  */
1052 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
1053                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
1054 {
1055         unsigned long flags;
1056         int refcount;
1057         void *shadow = NULL;
1058
1059         BUG_ON(!PageLocked(page));
1060         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
1061
1062         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
1063         /*
1064          * The non racy check for a busy page.
1065          *
1066          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
1067          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
1068          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
1069          * here, then the following race may occur:
1070          *
1071          * get_user_pages(&page);
1072          * [user mapping goes away]
1073          * write_to(page);
1074          *                              !PageDirty(page)    [good]
1075          * SetPageDirty(page);
1076          * put_page(page);
1077          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
1078          *
1079          * [oops, our write_to data is lost]
1080          *
1081          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
1082          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
1083          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
1084          *
1085          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
1086          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
1087          */
1088         refcount = 1 + compound_nr(page);
1089         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
1090                 goto cannot_free;
1091         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
1092         if (unlikely(PageDirty(page))) {
1093                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
1094                 goto cannot_free;
1095         }
1096
1097         if (PageSwapCache(page)) {
1098                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
1099                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
1100                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
1101                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1102                 __delete_from_swap_cache(page, swap, shadow);
1103                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
1104                 put_swap_page(page, swap);
1105         } else {
1106                 void (*freepage)(struct page *);
1107
1108                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
1109                 /*
1110                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
1111                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
1112                  *
1113                  * But don't store shadows in an address space that is
1114                  * already exiting.  This is not just an optimization,
1115                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
1116                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
1117                  * back.
1118                  *
1119                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
1120                  * only page cache pages found in these are zero pages
1121                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
1122                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
1123                  * same address_space.
1124                  */
1125                 if (reclaimed && page_is_file_lru(page) &&
1126                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
1127                         shadow = workingset_eviction(page, target_memcg);
1128                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
1129                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
1130
1131                 if (freepage != NULL)
1132                         freepage(page);
1133         }
1134
1135         return 1;
1136
1137 cannot_free:
1138         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
1139         return 0;
1140 }
1141
1142 /*
1143  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
1144  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
1145  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
1146  * this page.
1147  */
1148 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
1149 {
1150         if (__remove_mapping(mapping, page, false, NULL)) {
1151                 /*
1152                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
1153                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1154                  * atomic operation.
1155                  */
1156                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1157                 return 1;
1158         }
1159         return 0;
1160 }
1161
1162 /**
1163  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1164  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1165  *
1166  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1167  * Page may still be unevictable for other reasons.
1168  *
1169  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1170  */
1171 void putback_lru_page(struct page *page)
1172 {
1173         lru_cache_add(page);
1174         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1175 }
1176
1177 enum page_references {
1178         PAGEREF_RECLAIM,
1179         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1180         PAGEREF_KEEP,
1181         PAGEREF_ACTIVATE,
1182 };
1183
1184 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1185                                                   struct scan_control *sc)
1186 {
1187         int referenced_ptes, referenced_page;
1188         unsigned long vm_flags;
1189
1190         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1191                                           &vm_flags);
1192         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1193
1194         /*
1195          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1196          * move the page to the unevictable list.
1197          */
1198         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1199                 return PAGEREF_RECLAIM;
1200
1201         if (referenced_ptes) {
1202                 /*
1203                  * All mapped pages start out with page table
1204                  * references from the instantiating fault, so we need
1205                  * to look twice if a mapped file page is used more
1206                  * than once.
1207                  *
1208                  * Mark it and spare it for another trip around the
1209                  * inactive list.  Another page table reference will
1210                  * lead to its activation.
1211                  *
1212                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1213                  * so that recently deactivated but used pages are
1214                  * quickly recovered.
1215                  */
1216                 SetPageReferenced(page);
1217
1218                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1219                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1220
1221                 /*
1222                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1223                  */
1224                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && !PageSwapBacked(page))
1225                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1226
1227                 return PAGEREF_KEEP;
1228         }
1229
1230         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1231         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1232                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1233
1234         return PAGEREF_RECLAIM;
1235 }
1236
1237 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1238 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1239                                        bool *dirty, bool *writeback)
1240 {
1241         struct address_space *mapping;
1242
1243         /*
1244          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1245          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1246          */
1247         if (!page_is_file_lru(page) ||
1248             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1249                 *dirty = false;
1250                 *writeback = false;
1251                 return;
1252         }
1253
1254         /* By default assume that the page flags are accurate */
1255         *dirty = PageDirty(page);
1256         *writeback = PageWriteback(page);
1257
1258         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1259         if (!page_has_private(page))
1260                 return;
1261
1262         mapping = page_mapping(page);
1263         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1264                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1265 }
1266
1267 /*
1268  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1269  */
1270 static unsigned int shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1271                                      struct pglist_data *pgdat,
1272                                      struct scan_control *sc,
1273                                      struct reclaim_stat *stat,
1274                                      bool ignore_references)
1275 {
1276         LIST_HEAD(ret_pages);
1277         LIST_HEAD(free_pages);
1278         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1279         unsigned int pgactivate = 0;
1280
1281         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1282         cond_resched();
1283
1284         while (!list_empty(page_list)) {
1285                 struct address_space *mapping;
1286                 struct page *page;
1287                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM;
1288                 bool dirty, writeback, may_enter_fs;
1289                 unsigned int nr_pages;
1290
1291                 cond_resched();
1292
1293                 page = lru_to_page(page_list);
1294                 list_del(&page->lru);
1295
1296                 if (!trylock_page(page))
1297                         goto keep;
1298
1299                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1300
1301                 nr_pages = compound_nr(page);
1302
1303                 /* Account the number of base pages even though THP */
1304                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1305
1306                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1307                         goto activate_locked;
1308
1309                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1310                         goto keep_locked;
1311
1312                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1313                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1314
1315                 /*
1316                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1317                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1318                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1319                  * is all dirty unqueued pages.
1320                  */
1321                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1322                 if (dirty || writeback)
1323                         stat->nr_dirty++;
1324
1325                 if (dirty && !writeback)
1326                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1327
1328                 /*
1329                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1330                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1331                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1332                  * end of the LRU a second time.
1333                  */
1334                 mapping = page_mapping(page);
1335                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1336                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1337                     (writeback && PageReclaim(page)))
1338                         stat->nr_congested++;
1339
1340                 /*
1341                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1342                  * are three cases to consider.
1343                  *
1344                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1345                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1346                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1347                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1348                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1349                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1350                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1351                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1352                  *    caller can stall after page list has been processed.
1353                  *
1354                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1355                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1356                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1357                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1358                  *    reclaim and continue scanning.
1359                  *
1360                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1361                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1362                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1363                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1364                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1365                  *    would probably show more reasons.
1366                  *
1367                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1368                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1369                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1370                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1371                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1372                  *
1373                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1374                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1375                  * inactive list and refilling from the active list. The
1376                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1377                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1378                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1379                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1380                  * takes to write them to disk.
1381                  */
1382                 if (PageWriteback(page)) {
1383                         /* Case 1 above */
1384                         if (current_is_kswapd() &&
1385                             PageReclaim(page) &&
1386                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1387                                 stat->nr_immediate++;
1388                                 goto activate_locked;
1389
1390                         /* Case 2 above */
1391                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1392                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1393                                 /*
1394                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1395                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1396                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1397                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1398                                  * enough to care.  What we do want is for this
1399                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1400                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1401                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1402                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1403                                  */
1404                                 SetPageReclaim(page);
1405                                 stat->nr_writeback++;
1406                                 goto activate_locked;
1407
1408                         /* Case 3 above */
1409                         } else {
1410                                 unlock_page(page);
1411                                 wait_on_page_writeback(page);
1412                                 /* then go back and try same page again */
1413                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1414                                 continue;
1415                         }
1416                 }
1417
1418                 if (!ignore_references)
1419                         references = page_check_references(page, sc);
1420
1421                 switch (references) {
1422                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1423                         goto activate_locked;
1424                 case PAGEREF_KEEP:
1425                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1426                         goto keep_locked;
1427                 case PAGEREF_RECLAIM:
1428                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1429                         ; /* try to reclaim the page below */
1430                 }
1431
1432                 /*
1433                  * Anonymous process memory has backing store?
1434                  * Try to allocate it some swap space here.
1435                  * Lazyfree page could be freed directly
1436                  */
1437                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1438                         if (!PageSwapCache(page)) {
1439                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1440                                         goto keep_locked;
1441                                 if (page_maybe_dma_pinned(page))
1442                                         goto keep_locked;
1443                                 if (PageTransHuge(page)) {
1444                                         /* cannot split THP, skip it */
1445                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1446                                                 goto activate_locked;
1447                                         /*
1448                                          * Split pages without a PMD map right
1449                                          * away. Chances are some or all of the
1450                                          * tail pages can be freed without IO.
1451                                          */
1452                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1453                                             split_huge_page_to_list(page,
1454                                                                     page_list))
1455                                                 goto activate_locked;
1456                                 }
1457                                 if (!add_to_swap(page)) {
1458                                         if (!PageTransHuge(page))
1459                                                 goto activate_locked_split;
1460                                         /* Fallback to swap normal pages */
1461                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1462                                                                     page_list))
1463                                                 goto activate_locked;
1464 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1465                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1466 #endif
1467                                         if (!add_to_swap(page))
1468                                                 goto activate_locked_split;
1469                                 }
1470
1471                                 may_enter_fs = true;
1472
1473                                 /* Adding to swap updated mapping */
1474                                 mapping = page_mapping(page);
1475                         }
1476                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1477                         /* Split file THP */
1478                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1479                                 goto keep_locked;
1480                 }
1481
1482                 /*
1483                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1484                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1485                  *
1486                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1487                  * reach here.
1488                  */
1489                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1490                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1491                         nr_pages = 1;
1492                 }
1493
1494                 /*
1495                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1496                  * processes. Try to unmap it here.
1497                  */
1498                 if (page_mapped(page)) {
1499                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1500                         bool was_swapbacked = PageSwapBacked(page);
1501
1502                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1503                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1504
1505                         try_to_unmap(page, flags);
1506                         if (page_mapped(page)) {
1507                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1508                                 if (!was_swapbacked && PageSwapBacked(page))
1509                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1510                                 goto activate_locked;
1511                         }
1512                 }
1513
1514                 if (PageDirty(page)) {
1515                         /*
1516                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1517                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1518                          * injecting inefficient single-page IO into
1519                          * flusher writeback as much as possible: only
1520                          * write pages when we've encountered many
1521                          * dirty pages, and when we've already scanned
1522                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1523                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1524                          */
1525                         if (page_is_file_lru(page) &&
1526                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1527                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1528                                 /*
1529                                  * Immediately reclaim when written back.
1530                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1531                                  * except we already have the page isolated
1532                                  * and know it's dirty
1533                                  */
1534                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1535                                 SetPageReclaim(page);
1536
1537                                 goto activate_locked;
1538                         }
1539
1540                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1541                                 goto keep_locked;
1542                         if (!may_enter_fs)
1543                                 goto keep_locked;
1544                         if (!sc->may_writepage)
1545                                 goto keep_locked;
1546
1547                         /*
1548                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1549                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1550                          * starts and then write it out here.
1551                          */
1552                         try_to_unmap_flush_dirty();
1553                         switch (pageout(page, mapping)) {
1554                         case PAGE_KEEP:
1555                                 goto keep_locked;
1556                         case PAGE_ACTIVATE:
1557                                 goto activate_locked;
1558                         case PAGE_SUCCESS:
1559                                 stat->nr_pageout += thp_nr_pages(page);
1560
1561                                 if (PageWriteback(page))
1562                                         goto keep;
1563                                 if (PageDirty(page))
1564                                         goto keep;
1565
1566                                 /*
1567                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1568                                  * ahead and try to reclaim the page.
1569                                  */
1570                                 if (!trylock_page(page))
1571                                         goto keep;
1572                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1573                                         goto keep_locked;
1574                                 mapping = page_mapping(page);
1575                                 fallthrough;
1576                         case PAGE_CLEAN:
1577                                 ; /* try to free the page below */
1578                         }
1579                 }
1580
1581                 /*
1582                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1583                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1584                  * the page as well.
1585                  *
1586                  * We do this even if the page is PageDirty().
1587                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1588                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1589                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1590                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1591                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1592                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1593                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1594                  *
1595                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1596                  * the pages which were not successfully invalidated in
1597                  * truncate_cleanup_page().  We try to drop those buffers here
1598                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1599                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1600                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1601                  */
1602                 if (page_has_private(page)) {
1603                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1604                                 goto activate_locked;
1605                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1606                                 unlock_page(page);
1607                                 if (put_page_testzero(page))
1608                                         goto free_it;
1609                                 else {
1610                                         /*
1611                                          * rare race with speculative reference.
1612                                          * the speculative reference will free
1613                                          * this page shortly, so we may
1614                                          * increment nr_reclaimed here (and
1615                                          * leave it off the LRU).
1616                                          */
1617                                         nr_reclaimed++;
1618                                         continue;
1619                                 }
1620                         }
1621                 }
1622
1623                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1624                         /* follow __remove_mapping for reference */
1625                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1626                                 goto keep_locked;
1627                         if (PageDirty(page)) {
1628                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1629                                 goto keep_locked;
1630                         }
1631
1632                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1633                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1634                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true,
1635                                                          sc->target_mem_cgroup))
1636                         goto keep_locked;
1637
1638                 unlock_page(page);
1639 free_it:
1640                 /*
1641                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1642                  * all base pages.
1643                  */
1644                 nr_reclaimed += nr_pages;
1645
1646                 /*
1647                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1648                  * appear not as the counts should be low
1649                  */
1650                 if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1651                         destroy_compound_page(page);
1652                 else
1653                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1654                 continue;
1655
1656 activate_locked_split:
1657                 /*
1658                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1659                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1660                  */
1661                 if (nr_pages > 1) {
1662                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1663                         nr_pages = 1;
1664                 }
1665 activate_locked:
1666                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1667                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1668                                                 PageMlocked(page)))
1669                         try_to_free_swap(page);
1670                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1671                 if (!PageMlocked(page)) {
1672                         int type = page_is_file_lru(page);
1673                         SetPageActive(page);
1674                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1675                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1676                 }
1677 keep_locked:
1678                 unlock_page(page);
1679 keep:
1680                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1681                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1682         }
1683
1684         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1685
1686         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1687         try_to_unmap_flush();
1688         free_unref_page_list(&free_pages);
1689
1690         list_splice(&ret_pages, page_list);
1691         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1692
1693         return nr_reclaimed;
1694 }
1695
1696 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1697                                             struct list_head *page_list)
1698 {
1699         struct scan_control sc = {
1700                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1701                 .priority = DEF_PRIORITY,
1702                 .may_unmap = 1,
1703         };
1704         struct reclaim_stat stat;
1705         unsigned int nr_reclaimed;
1706         struct page *page, *next;
1707         LIST_HEAD(clean_pages);
1708         unsigned int noreclaim_flag;
1709
1710         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1711                 if (!PageHuge(page) && page_is_file_lru(page) &&
1712                     !PageDirty(page) && !__PageMovable(page) &&
1713                     !PageUnevictable(page)) {
1714                         ClearPageActive(page);
1715                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1716                 }
1717         }
1718
1719         /*
1720          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1721          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1722          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1723          * change in the future.
1724          */
1725         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1726         nr_reclaimed = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1727                                         &stat, true);
1728         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1729
1730         list_splice(&clean_pages, page_list);
1731         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1732                             -(long)nr_reclaimed);
1733         /*
1734          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1735          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1736          * discard so isolated count will be mismatched.
1737          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1738          */
1739         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1740                             stat.nr_lazyfree_fail);
1741         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1742                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1743         return nr_reclaimed;
1744 }
1745
1746 /*
1747  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1748  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1749  * freed elsewhere are also ignored.
1750  *
1751  * page:        page to consider
1752  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1753  *
1754  * returns true on success, false on failure.
1755  */
1756 bool __isolate_lru_page_prepare(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1757 {
1758         /* Only take pages on the LRU. */
1759         if (!PageLRU(page))
1760                 return false;
1761
1762         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1763         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1764                 return false;
1765
1766         /*
1767          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1768          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1769          * blocking - clean pages for the most part.
1770          *
1771          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1772          * that it is possible to migrate without blocking
1773          */
1774         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1775                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1776                 if (PageWriteback(page))
1777                         return false;
1778
1779                 if (PageDirty(page)) {
1780                         struct address_space *mapping;
1781                         bool migrate_dirty;
1782
1783                         /*
1784                          * Only pages without mappings or that have a
1785                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1786                          * without blocking. However, we can be racing with
1787                          * truncation so it's necessary to lock the page
1788                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1789                          * the page lock until after the page is removed
1790                          * from the page cache.
1791                          */
1792                         if (!trylock_page(page))
1793                                 return false;
1794
1795                         mapping = page_mapping(page);
1796                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1797                         unlock_page(page);
1798                         if (!migrate_dirty)
1799                                 return false;
1800                 }
1801         }
1802
1803         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1804                 return false;
1805
1806         return true;
1807 }
1808
1809 /*
1810  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1811  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
1812  */
1813 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1814                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1815 {
1816         int zid;
1817
1818         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1819                 if (!nr_zone_taken[zid])
1820                         continue;
1821
1822                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1823         }
1824
1825 }
1826
1827 /*
1828  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
1829  *
1830  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1831  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1832  * and working on them outside the LRU lock.
1833  *
1834  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1835  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1836  *
1837  * Lru_lock must be held before calling this function.
1838  *
1839  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1840  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1841  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1842  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1843  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1844  * @lru:        LRU list id for isolating
1845  *
1846  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1847  */
1848 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1849                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1850                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1851                 enum lru_list lru)
1852 {
1853         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1854         unsigned long nr_taken = 0;
1855         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1856         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1857         unsigned long skipped = 0;
1858         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1859         LIST_HEAD(pages_skipped);
1860         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1861
1862         total_scan = 0;
1863         scan = 0;
1864         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1865                 struct page *page;
1866
1867                 page = lru_to_page(src);
1868                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1869
1870                 nr_pages = compound_nr(page);
1871                 total_scan += nr_pages;
1872
1873                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1874                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1875                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1876                         continue;
1877                 }
1878
1879                 /*
1880                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1881                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1882                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1883                  * pages, triggering a premature OOM.
1884                  *
1885                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1886                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1887                  * only when the page is being freed somewhere else.
1888                  */
1889                 scan += nr_pages;
1890                 if (!__isolate_lru_page_prepare(page, mode)) {
1891                         /* It is being freed elsewhere */
1892                         list_move(&page->lru, src);
1893                         continue;
1894                 }
1895                 /*
1896                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1897                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1898                  * page release code relies on it.
1899                  */
1900                 if (unlikely(!get_page_unless_zero(page))) {
1901                         list_move(&page->lru, src);
1902                         continue;
1903                 }
1904
1905                 if (!TestClearPageLRU(page)) {
1906                         /* Another thread is already isolating this page */
1907                         put_page(page);
1908                         list_move(&page->lru, src);
1909                         continue;
1910                 }
1911
1912                 nr_taken += nr_pages;
1913                 nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1914                 list_move(&page->lru, dst);
1915         }
1916
1917         /*
1918          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1919          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1920          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1921          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1922          * system at risk of premature OOM.
1923          */
1924         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1925                 int zid;
1926
1927                 list_splice(&pages_skipped, src);
1928                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1929                         if (!nr_skipped[zid])
1930                                 continue;
1931
1932                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1933                         skipped += nr_skipped[zid];
1934                 }
1935         }
1936         *nr_scanned = total_scan;
1937         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1938                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1939         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1940         return nr_taken;
1941 }
1942
1943 /**
1944  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1945  * @page: page to isolate from its LRU list
1946  *
1947  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1948  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1949  *
1950  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1951  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1952  *
1953  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1954  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1955  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1956  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1957  *
1958  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1959  * found will be decremented.
1960  *
1961  * Restrictions:
1962  *
1963  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1964  *     fundamental difference from isolate_lru_pages (which is called
1965  *     without a stable reference).
1966  * (2) the lru_lock must not be held.
1967  * (3) interrupts must be enabled.
1968  */
1969 int isolate_lru_page(struct page *page)
1970 {
1971         int ret = -EBUSY;
1972
1973         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1974         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1975
1976         if (TestClearPageLRU(page)) {
1977                 struct lruvec *lruvec;
1978
1979                 get_page(page);
1980                 lruvec = lock_page_lruvec_irq(page);
1981                 del_page_from_lru_list(page, lruvec);
1982                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
1983                 ret = 0;
1984         }
1985
1986         return ret;
1987 }
1988
1989 /*
1990  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1991  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
1992  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1993  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1994  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1995  */
1996 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1997                 struct scan_control *sc)
1998 {
1999         unsigned long inactive, isolated;
2000
2001         if (current_is_kswapd())
2002                 return 0;
2003
2004         if (!writeback_throttling_sane(sc))
2005                 return 0;
2006
2007         if (file) {
2008                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2009                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
2010         } else {
2011                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2012                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
2013         }
2014
2015         /*
2016          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
2017          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
2018          * deadlock.
2019          */
2020         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
2021                 inactive >>= 3;
2022
2023         return isolated > inactive;
2024 }
2025
2026 /*
2027  * move_pages_to_lru() moves pages from private @list to appropriate LRU list.
2028  * On return, @list is reused as a list of pages to be freed by the caller.
2029  *
2030  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
2031  */
2032 static unsigned int move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
2033                                       struct list_head *list)
2034 {
2035         int nr_pages, nr_moved = 0;
2036         LIST_HEAD(pages_to_free);
2037         struct page *page;
2038
2039         while (!list_empty(list)) {
2040                 page = lru_to_page(list);
2041                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
2042                 list_del(&page->lru);
2043                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2044                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2045                         putback_lru_page(page);
2046                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2047                         continue;
2048                 }
2049
2050                 /*
2051                  * The SetPageLRU needs to be kept here for list integrity.
2052                  * Otherwise:
2053                  *   #0 move_pages_to_lru             #1 release_pages
2054                  *   if !put_page_testzero
2055                  *                                    if (put_page_testzero())
2056                  *                                      !PageLRU //skip lru_lock
2057                  *     SetPageLRU()
2058                  *     list_add(&page->lru,)
2059                  *                                        list_add(&page->lru,)
2060                  */
2061                 SetPageLRU(page);
2062
2063                 if (unlikely(put_page_testzero(page))) {
2064                         __clear_page_lru_flags(page);
2065
2066                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
2067                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2068                                 destroy_compound_page(page);
2069                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2070                         } else
2071                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
2072
2073                         continue;
2074                 }
2075
2076                 /*
2077                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
2078                  * inhibits memcg migration).
2079                  */
2080                 VM_BUG_ON_PAGE(!page_matches_lruvec(page, lruvec), page);
2081                 add_page_to_lru_list(page, lruvec);
2082                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
2083                 nr_moved += nr_pages;
2084                 if (PageActive(page))
2085                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
2086         }
2087
2088         /*
2089          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
2090          */
2091         list_splice(&pages_to_free, list);
2092
2093         return nr_moved;
2094 }
2095
2096 /*
2097  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
2098  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE.
2099  * In that case we should only throttle if the backing device it is
2100  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
2101  */
2102 static int current_may_throttle(void)
2103 {
2104         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE) ||
2105                 current->backing_dev_info == NULL ||
2106                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
2107 }
2108
2109 /*
2110  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
2111  * of reclaimed pages
2112  */
2113 static unsigned long
2114 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
2115                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
2116 {
2117         LIST_HEAD(page_list);
2118         unsigned long nr_scanned;
2119         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2120         unsigned long nr_taken;
2121         struct reclaim_stat stat;
2122         bool file = is_file_lru(lru);
2123         enum vm_event_item item;
2124         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2125         bool stalled = false;
2126
2127         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
2128                 if (stalled)
2129                         return 0;
2130
2131                 /* wait a bit for the reclaimer. */
2132                 msleep(100);
2133                 stalled = true;
2134
2135                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
2136                 if (fatal_signal_pending(current))
2137                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
2138         }
2139
2140         lru_add_drain();
2141
2142         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2143
2144         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
2145                                      &nr_scanned, sc, lru);
2146
2147         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2148         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
2149         if (!cgroup_reclaim(sc))
2150                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
2151         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
2152         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
2153
2154         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2155
2156         if (nr_taken == 0)
2157                 return 0;
2158
2159         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, &stat, false);
2160
2161         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2162         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2163
2164         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2165         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2166         if (!cgroup_reclaim(sc))
2167                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2168         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2169         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
2170         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2171
2172         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout);
2173         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2174         free_unref_page_list(&page_list);
2175
2176         /*
2177          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2178          * implies that flushers are not doing their job. This can
2179          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2180          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2181          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2182          * dirty pages grows not through writes but through memory
2183          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2184          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2185          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2186          */
2187         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2188                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2189
2190         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2191         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2192         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2193         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2194         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2195         sc->nr.taken += nr_taken;
2196         if (file)
2197                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2198
2199         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2200                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2201         return nr_reclaimed;
2202 }
2203
2204 /*
2205  * shrink_active_list() moves pages from the active LRU to the inactive LRU.
2206  *
2207  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
2208  * processes.
2209  *
2210  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
2211  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
2212  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()), so
2213  * we should drop lru_lock around each page.  It's impossible to balance
2214  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
2215  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
2216  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
2217  *
2218  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
2219  * But we had to alter page->flags anyway.
2220  */
2221 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2222                                struct lruvec *lruvec,
2223                                struct scan_control *sc,
2224                                enum lru_list lru)
2225 {
2226         unsigned long nr_taken;
2227         unsigned long nr_scanned;
2228         unsigned long vm_flags;
2229         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2230         LIST_HEAD(l_active);
2231         LIST_HEAD(l_inactive);
2232         struct page *page;
2233         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2234         unsigned nr_rotated = 0;
2235         int file = is_file_lru(lru);
2236         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2237
2238         lru_add_drain();
2239
2240         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2241
2242         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2243                                      &nr_scanned, sc, lru);
2244
2245         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2246
2247         if (!cgroup_reclaim(sc))
2248                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2249         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2250
2251         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2252
2253         while (!list_empty(&l_hold)) {
2254                 cond_resched();
2255                 page = lru_to_page(&l_hold);
2256                 list_del(&page->lru);
2257
2258                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2259                         putback_lru_page(page);
2260                         continue;
2261                 }
2262
2263                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2264                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2265                                 if (page_has_private(page))
2266                                         try_to_release_page(page, 0);
2267                                 unlock_page(page);
2268                         }
2269                 }
2270
2271                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2272                                     &vm_flags)) {
2273                         /*
2274                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2275                          * give them one more trip around the active list. So
2276                          * that executable code get better chances to stay in
2277                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2278                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2279                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2280                          * so we ignore them here.
2281                          */
2282                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_lru(page)) {
2283                                 nr_rotated += thp_nr_pages(page);
2284                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2285                                 continue;
2286                         }
2287                 }
2288
2289                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2290                 SetPageWorkingset(page);
2291                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2292         }
2293
2294         /*
2295          * Move pages back to the lru list.
2296          */
2297         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2298
2299         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2300         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2301         /* Keep all free pages in l_active list */
2302         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2303
2304         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2305         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2306
2307         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2308         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2309
2310         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2311         free_unref_page_list(&l_active);
2312         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2313                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2314 }
2315
2316 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *page_list)
2317 {
2318         int nid = NUMA_NO_NODE;
2319         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2320         LIST_HEAD(node_page_list);
2321         struct reclaim_stat dummy_stat;
2322         struct page *page;
2323         unsigned int noreclaim_flag;
2324         struct scan_control sc = {
2325                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2326                 .priority = DEF_PRIORITY,
2327                 .may_writepage = 1,
2328                 .may_unmap = 1,
2329                 .may_swap = 1,
2330         };
2331
2332         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2333
2334         while (!list_empty(page_list)) {
2335                 page = lru_to_page(page_list);
2336                 if (nid == NUMA_NO_NODE) {
2337                         nid = page_to_nid(page);
2338                         INIT_LIST_HEAD(&node_page_list);
2339                 }
2340
2341                 if (nid == page_to_nid(page)) {
2342                         ClearPageActive(page);
2343                         list_move(&page->lru, &node_page_list);
2344                         continue;
2345                 }
2346
2347                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2348                                                 NODE_DATA(nid),
2349                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2350                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2351                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2352                         list_del(&page->lru);
2353                         putback_lru_page(page);
2354                 }
2355
2356                 nid = NUMA_NO_NODE;
2357         }
2358
2359         if (!list_empty(&node_page_list)) {
2360                 nr_reclaimed += shrink_page_list(&node_page_list,
2361                                                 NODE_DATA(nid),
2362                                                 &sc, &dummy_stat, false);
2363                 while (!list_empty(&node_page_list)) {
2364                         page = lru_to_page(&node_page_list);
2365                         list_del(&page->lru);
2366                         putback_lru_page(page);
2367                 }
2368         }
2369
2370         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2371
2372         return nr_reclaimed;
2373 }
2374
2375 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2376                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2377 {
2378         if (is_active_lru(lru)) {
2379                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2380                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2381                 else
2382                         sc->skipped_deactivate = 1;
2383                 return 0;
2384         }
2385
2386         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2387 }
2388
2389 /*
2390  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2391  * to do too much work.
2392  *
2393  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2394  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2395  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2396  *
2397  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2398  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2399  *
2400  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2401  *
2402  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2403  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2404  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2405  *
2406  * total     target    max
2407  * memory    ratio     inactive
2408  * -------------------------------------
2409  *   10MB       1         5MB
2410  *  100MB       1        50MB
2411  *    1GB       3       250MB
2412  *   10GB      10       0.9GB
2413  *  100GB      31         3GB
2414  *    1TB     101        10GB
2415  *   10TB     320        32GB
2416  */
2417 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2418 {
2419         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2420         unsigned long inactive, active;
2421         unsigned long inactive_ratio;
2422         unsigned long gb;
2423
2424         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2425         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2426
2427         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2428         if (gb)
2429                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2430         else
2431                 inactive_ratio = 1;
2432
2433         return inactive * inactive_ratio < active;
2434 }
2435
2436 enum scan_balance {
2437         SCAN_EQUAL,
2438         SCAN_FRACT,
2439         SCAN_ANON,
2440         SCAN_FILE,
2441 };
2442
2443 /*
2444  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2445  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2446  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2447  * onto the active list instead of evict.
2448  *
2449  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2450  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2451  */
2452 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2453                            unsigned long *nr)
2454 {
2455         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2456         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2457         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2458         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2459         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2460         enum scan_balance scan_balance;
2461         unsigned long ap, fp;
2462         enum lru_list lru;
2463
2464         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2465         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2466                 scan_balance = SCAN_FILE;
2467                 goto out;
2468         }
2469
2470         /*
2471          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2472          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2473          * disable swapping for individual groups completely when
2474          * using the memory controller's swap limit feature would be
2475          * too expensive.
2476          */
2477         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2478                 scan_balance = SCAN_FILE;
2479                 goto out;
2480         }
2481
2482         /*
2483          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2484          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2485          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2486          */
2487         if (!sc->priority && swappiness) {
2488                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2489                 goto out;
2490         }
2491
2492         /*
2493          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2494          */
2495         if (sc->file_is_tiny) {
2496                 scan_balance = SCAN_ANON;
2497                 goto out;
2498         }
2499
2500         /*
2501          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2502          * anything from the anonymous working right now.
2503          */
2504         if (sc->cache_trim_mode) {
2505                 scan_balance = SCAN_FILE;
2506                 goto out;
2507         }
2508
2509         scan_balance = SCAN_FRACT;
2510         /*
2511          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2512          *
2513          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2514          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2515          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2516          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2517          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2518          *
2519          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2520          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2521          * applied, before swappiness.
2522          *
2523          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2524          */
2525         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2526         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2527         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2528         total_cost = anon_cost + file_cost;
2529
2530         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2531         ap /= anon_cost + 1;
2532
2533         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2534         fp /= file_cost + 1;
2535
2536         fraction[0] = ap;
2537         fraction[1] = fp;
2538         denominator = ap + fp;
2539 out:
2540         for_each_evictable_lru(lru) {
2541                 int file = is_file_lru(lru);
2542                 unsigned long lruvec_size;
2543                 unsigned long low, min;
2544                 unsigned long scan;
2545
2546                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2547                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2548                                       &min, &low);
2549
2550                 if (min || low) {
2551                         /*
2552                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2553                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2554                          * setting.
2555                          *
2556                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2557                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2558                          * approach the memory protection threshold, to totally
2559                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2560                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2561                          * also means we simply get no protection at all if we
2562                          * set it too low, which is not ideal.
2563                          *
2564                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2565                          * pressure by how much of the total memory used is
2566                          * within protection thresholds.
2567                          *
2568                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2569                          * we skip over all groups that are within their low
2570                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2571                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2572                          * the best-effort low protection. However, we still
2573                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2574                          * that case instead of simply punishing them all
2575                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2576                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2577                          * again by how much of the total memory used is under
2578                          * hard protection.
2579                          */
2580                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2581                         unsigned long protection;
2582
2583                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2584                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2585                                 protection = low;
2586                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2587                         } else {
2588                                 protection = min;
2589                         }
2590
2591                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2592                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2593
2594                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2595                                 cgroup_size;
2596
2597                         /*
2598                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2599                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2600                          * sc->priority further than desirable.
2601                          */
2602                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2603                 } else {
2604                         scan = lruvec_size;
2605                 }
2606
2607                 scan >>= sc->priority;
2608
2609                 /*
2610                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2611                  * scrape out the remaining cache.
2612                  */
2613                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2614                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2615
2616                 switch (scan_balance) {
2617                 case SCAN_EQUAL:
2618                         /* Scan lists relative to size */
2619                         break;
2620                 case SCAN_FRACT:
2621                         /*
2622                          * Scan types proportional to swappiness and
2623                          * their relative recent reclaim efficiency.
2624                          * Make sure we don't miss the last page on
2625                          * the offlined memory cgroups because of a
2626                          * round-off error.
2627                          */
2628                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2629                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2630                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2631                                                   denominator);
2632                         break;
2633                 case SCAN_FILE:
2634                 case SCAN_ANON:
2635                         /* Scan one type exclusively */
2636                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2637                                 scan = 0;
2638                         break;
2639                 default:
2640                         /* Look ma, no brain */
2641                         BUG();
2642                 }
2643
2644                 nr[lru] = scan;
2645         }
2646 }
2647
2648 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2649 {
2650         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2651         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2652         unsigned long nr_to_scan;
2653         enum lru_list lru;
2654         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2655         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2656         struct blk_plug plug;
2657         bool scan_adjusted;
2658
2659         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
2660
2661         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2662         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2663
2664         /*
2665          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2666          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2667          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2668          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2669          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2670          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2671          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2672          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2673          * dropped to zero at the first pass.
2674          */
2675         scan_adjusted = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2676                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2677
2678         blk_start_plug(&plug);
2679         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2680                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2681                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2682                 unsigned long nr_scanned;
2683
2684                 for_each_evictable_lru(lru) {
2685                         if (nr[lru]) {
2686                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2687                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2688
2689                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2690                                                             lruvec, sc);
2691                         }
2692                 }
2693
2694                 cond_resched();
2695
2696                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2697                         continue;
2698
2699                 /*
2700                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2701                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2702                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2703                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2704                  * proportional to the original scan target.
2705                  */
2706                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2707                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2708
2709                 /*
2710                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2711                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2712                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2713                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2714                  */
2715                 if (!nr_file || !nr_anon)
2716                         break;
2717
2718                 if (nr_file > nr_anon) {
2719                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2720                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2721                         lru = LRU_BASE;
2722                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2723                 } else {
2724                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2725                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2726                         lru = LRU_FILE;
2727                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2728                 }
2729
2730                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2731                 nr[lru] = 0;
2732                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2733
2734                 /*
2735                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2736                  * scan target and the percentage scanning already complete
2737                  */
2738                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2739                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2740                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2741                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2742
2743                 lru += LRU_ACTIVE;
2744                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2745                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2746                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2747
2748                 scan_adjusted = true;
2749         }
2750         blk_finish_plug(&plug);
2751         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2752
2753         /*
2754          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2755          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2756          */
2757         if (total_swap_pages && inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2758                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2759                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2760 }
2761
2762 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2763 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2764 {
2765         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2766                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2767                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2768                 return true;
2769
2770         return false;
2771 }
2772
2773 /*
2774  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2775  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2776  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2777  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
2778  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2779  */
2780 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2781                                         unsigned long nr_reclaimed,
2782                                         struct scan_control *sc)
2783 {
2784         unsigned long pages_for_compaction;
2785         unsigned long inactive_lru_pages;
2786         int z;
2787
2788         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2789         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2790                 return false;
2791
2792         /*
2793          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
2794          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
2795          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
2796          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
2797          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
2798          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
2799          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
2800          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
2801          */
2802         if (!nr_reclaimed)
2803                 return false;
2804
2805         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2806         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2807                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2808                 if (!managed_zone(zone))
2809                         continue;
2810
2811                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2812                 case COMPACT_SUCCESS:
2813                 case COMPACT_CONTINUE:
2814                         return false;
2815                 default:
2816                         /* check next zone */
2817                         ;
2818                 }
2819         }
2820
2821         /*
2822          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2823          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2824          */
2825         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2826         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2827         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2828                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2829
2830         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
2831 }
2832
2833 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2834 {
2835         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
2836         struct mem_cgroup *memcg;
2837
2838         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
2839         do {
2840                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
2841                 unsigned long reclaimed;
2842                 unsigned long scanned;
2843
2844                 /*
2845                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
2846                  * aren't eligible for reclaim - either because they
2847                  * don't have any reclaimable pages, or because their
2848                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
2849                  */
2850                 cond_resched();
2851
2852                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
2853
2854                 if (mem_cgroup_below_min(memcg)) {
2855                         /*
2856                          * Hard protection.
2857                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
2858                          */
2859                         continue;
2860                 } else if (mem_cgroup_below_low(memcg)) {
2861                         /*
2862                          * Soft protection.
2863                          * Respect the protection only as long as
2864                          * there is an unprotected supply
2865                          * of reclaimable memory from other cgroups.
2866                          */
2867                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2868                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2869                                 continue;
2870                         }
2871                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2872                 }
2873
2874                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2875                 scanned = sc->nr_scanned;
2876
2877                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
2878
2879                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
2880                             sc->priority);
2881
2882                 /* Record the group's reclaim efficiency */
2883                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2884                            sc->nr_scanned - scanned,
2885                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2886
2887         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
2888 }
2889
2890 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2891 {
2892         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2893         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2894         struct lruvec *target_lruvec;
2895         bool reclaimable = false;
2896         unsigned long file;
2897
2898         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2899
2900 again:
2901         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2902
2903         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2904         nr_scanned = sc->nr_scanned;
2905
2906         /*
2907          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
2908          */
2909         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2910         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
2911         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
2912         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2913
2914         /*
2915          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2916          * and file LRU lists.
2917          */
2918         if (!sc->force_deactivate) {
2919                 unsigned long refaults;
2920
2921                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2922                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
2923                 if (refaults != target_lruvec->refaults[0] ||
2924                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2925                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2926                 else
2927                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2928
2929                 /*
2930                  * When refaults are being observed, it means a new
2931                  * workingset is being established. Deactivate to get
2932                  * rid of any stale active pages quickly.
2933                  */
2934                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2935                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
2936                 if (refaults != target_lruvec->refaults[1] ||
2937                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2938                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2939                 else
2940                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2941         } else
2942                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2943
2944         /*
2945          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2946          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2947          * anonymous pages.
2948          */
2949         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2950         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE))
2951                 sc->cache_trim_mode = 1;
2952         else
2953                 sc->cache_trim_mode = 0;
2954
2955         /*
2956          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2957          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2958          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2959          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2960          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2961          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2962          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2963          */
2964         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2965                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2966                 unsigned long free, anon;
2967                 int z;
2968
2969                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2970                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2971                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2972
2973                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2974                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2975                         if (!managed_zone(zone))
2976                                 continue;
2977
2978                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2979                 }
2980
2981                 /*
2982                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2983                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2984                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2985                  */
2986                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2987
2988                 sc->file_is_tiny =
2989                         file + free <= total_high_wmark &&
2990                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2991                         anon >> sc->priority;
2992         }
2993
2994         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
2995
2996         if (reclaim_state) {
2997                 sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2998                 reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2999         }
3000
3001         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
3002         vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
3003                    sc->nr_scanned - nr_scanned,
3004                    sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
3005
3006         if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
3007                 reclaimable = true;
3008
3009         if (current_is_kswapd()) {
3010                 /*
3011                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
3012                  * it implies that the long-lived page allocation rate
3013                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
3014                  * global limits are not being effective at throttling
3015                  * processes due to the page distribution throughout
3016                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
3017                  * device. The only option is to throttle from reclaim
3018                  * context which is not ideal as there is no guarantee
3019                  * the dirtying process is throttled in the same way
3020                  * balance_dirty_pages() manages.
3021                  *
3022                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
3023                  * count the number of pages under pages flagged for
3024                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
3025                  * in the nr_immediate check below.
3026                  */
3027                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
3028                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3029
3030                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
3031                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
3032                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3033
3034                 /*
3035                  * If kswapd scans pages marked for immediate
3036                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
3037                  * implies that pages are cycling through the LRU
3038                  * faster than they are written so also forcibly stall.
3039                  */
3040                 if (sc->nr.immediate)
3041                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3042         }
3043
3044         /*
3045          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages
3046          * scanned were backed by a congested BDI and
3047          * wait_iff_congested will stall.
3048          *
3049          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
3050          * stalling in wait_iff_congested().
3051          */
3052         if ((current_is_kswapd() ||
3053              (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))) &&
3054             sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
3055                 set_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
3056
3057         /*
3058          * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
3059          * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
3060          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
3061          * the LRU too quickly.
3062          */
3063         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
3064             !sc->hibernation_mode &&
3065             test_bit(LRUVEC_CONGESTED, &target_lruvec->flags))
3066                 wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3067
3068         if (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
3069                                     sc))
3070                 goto again;
3071
3072         /*
3073          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
3074          * many failures to reclaim anything from them and goes to
3075          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
3076          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
3077          */
3078         if (reclaimable)
3079                 pgdat->kswapd_failures = 0;
3080 }
3081
3082 /*
3083  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
3084  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
3085  * should reclaim first.
3086  */
3087 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
3088 {
3089         unsigned long watermark;
3090         enum compact_result suitable;
3091
3092         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
3093         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
3094                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
3095                 return true;
3096         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
3097                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
3098                 return false;
3099
3100         /*
3101          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
3102          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
3103          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
3104          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
3105          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
3106          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
3107          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
3108          */
3109         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
3110
3111         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
3112 }
3113
3114 /*
3115  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
3116  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
3117  * request.
3118  *
3119  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
3120  * scan then give up on it.
3121  */
3122 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
3123 {
3124         struct zoneref *z;
3125         struct zone *zone;
3126         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3127         unsigned long nr_soft_scanned;
3128         gfp_t orig_mask;
3129         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3130
3131         /*
3132          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
3133          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
3134          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
3135          */
3136         orig_mask = sc->gfp_mask;
3137         if (buffer_heads_over_limit) {
3138                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3139                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
3140         }
3141
3142         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3143                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
3144                 /*
3145                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
3146                  * to global LRU.
3147                  */
3148                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
3149                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
3150                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
3151                                 continue;
3152
3153                         /*
3154                          * If we already have plenty of memory free for
3155                          * compaction in this zone, don't free any more.
3156                          * Even though compaction is invoked for any
3157                          * non-zero order, only frequent costly order
3158                          * reclamation is disruptive enough to become a
3159                          * noticeable problem, like transparent huge
3160                          * page allocations.
3161                          */
3162                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
3163                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3164                             compaction_ready(zone, sc)) {
3165                                 sc->compaction_ready = true;
3166                                 continue;
3167                         }
3168
3169                         /*
3170                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
3171                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
3172                          * node may be shrunk multiple times but in that case
3173                          * the user prefers lower zones being preserved.
3174                          */
3175                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3176                                 continue;
3177
3178                         /*
3179                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
3180                          * and returns the number of reclaimed pages and
3181                          * scanned pages. This works for global memory pressure
3182                          * and balancing, not for a memcg's limit.
3183                          */
3184                         nr_soft_scanned = 0;
3185                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
3186                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
3187                                                 &nr_soft_scanned);
3188                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3189                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
3190                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
3191                 }
3192
3193                 /* See comment about same check for global reclaim above */
3194                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3195                         continue;
3196                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3197                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
3198         }
3199
3200         /*
3201          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
3202          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
3203          */
3204         sc->gfp_mask = orig_mask;
3205 }
3206
3207 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
3208 {
3209         struct lruvec *target_lruvec;
3210         unsigned long refaults;
3211
3212         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
3213         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
3214         target_lruvec->refaults[0] = refaults;
3215         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
3216         target_lruvec->refaults[1] = refaults;
3217 }
3218
3219 /*
3220  * This is the main entry point to direct page reclaim.
3221  *
3222  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
3223  * are "out of memory" and something needs to be killed.
3224  *
3225  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
3226  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
3227  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
3228  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
3229  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
3230  * work, and the allocation attempt will fail.
3231  *
3232  * returns:     0, if no pages reclaimed
3233  *              else, the number of pages reclaimed
3234  */
3235 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
3236                                           struct scan_control *sc)
3237 {
3238         int initial_priority = sc->priority;
3239         pg_data_t *last_pgdat;
3240         struct zoneref *z;
3241         struct zone *zone;
3242 retry:
3243         delayacct_freepages_start();
3244
3245         if (!cgroup_reclaim(sc))
3246                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3247
3248         do {
3249                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3250                                 sc->priority);
3251                 sc->nr_scanned = 0;
3252                 shrink_zones(zonelist, sc);
3253
3254                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3255                         break;
3256
3257                 if (sc->compaction_ready)
3258                         break;
3259
3260                 /*
3261                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3262                  * writepage even in laptop mode.
3263                  */
3264                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3265                         sc->may_writepage = 1;
3266         } while (--sc->priority >= 0);
3267
3268         last_pgdat = NULL;
3269         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3270                                         sc->nodemask) {
3271                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3272                         continue;
3273                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3274
3275                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3276
3277                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
3278                         struct lruvec *lruvec;
3279
3280                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
3281                                                    zone->zone_pgdat);
3282                         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3283                 }
3284         }
3285
3286         delayacct_freepages_end();
3287
3288         if (sc->nr_reclaimed)
3289                 return sc->nr_reclaimed;
3290
3291         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3292         if (sc->compaction_ready)
3293                 return 1;
3294
3295         /*
3296          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
3297          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
3298          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
3299          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
3300          * instead of doing costly eligibility calculations of the
3301          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
3302          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
3303          */
3304         if (sc->skipped_deactivate) {
3305                 sc->priority = initial_priority;
3306                 sc->force_deactivate = 1;
3307                 sc->skipped_deactivate = 0;
3308                 goto retry;
3309         }
3310
3311         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3312         if (sc->memcg_low_skipped) {
3313                 sc->priority = initial_priority;
3314                 sc->force_deactivate = 0;
3315                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3316                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3317                 goto retry;
3318         }
3319
3320         return 0;
3321 }
3322
3323 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3324 {
3325         struct zone *zone;
3326         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3327         unsigned long free_pages = 0;
3328         int i;
3329         bool wmark_ok;
3330
3331         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3332                 return true;
3333
3334         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3335                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3336                 if (!managed_zone(zone))
3337                         continue;
3338
3339                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3340                         continue;
3341
3342                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3343                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3344         }
3345
3346         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3347         if (!pfmemalloc_reserve)
3348                 return true;
3349
3350         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3351
3352         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3353         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3354                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
3355                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
3356
3357                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3358         }
3359
3360         return wmark_ok;
3361 }
3362
3363 /*
3364  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3365  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3366  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3367  * when the low watermark is reached.
3368  *
3369  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3370  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3371  */
3372 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3373                                         nodemask_t *nodemask)
3374 {
3375         struct zoneref *z;
3376         struct zone *zone;
3377         pg_data_t *pgdat = NULL;
3378
3379         /*
3380          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3381          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3382          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3383          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3384          * processes to block on log_wait_commit().
3385          */
3386         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3387                 goto out;
3388
3389         /*
3390          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3391          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3392          */
3393         if (fatal_signal_pending(current))
3394                 goto out;
3395
3396         /*
3397          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3398          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3399          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3400          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3401          *
3402          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3403          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3404          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3405          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3406          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3407          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3408          * should make reasonable progress.
3409          */
3410         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3411                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3412                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3413                         continue;
3414
3415                 /* Throttle based on the first usable node */
3416                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3417                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3418                         goto out;
3419                 break;
3420         }
3421
3422         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3423         if (!pgdat)
3424                 goto out;
3425
3426         /* Account for the throttling */
3427         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3428
3429         /*
3430          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3431          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3432          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3433          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3434          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3435          * second before continuing.
3436          */
3437         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3438                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3439                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3440
3441                 goto check_pending;
3442         }
3443
3444         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3445         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3446                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3447
3448 check_pending:
3449         if (fatal_signal_pending(current))
3450                 return true;
3451
3452 out:
3453         return false;
3454 }
3455
3456 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3457                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3458 {
3459         unsigned long nr_reclaimed;
3460         struct scan_control sc = {
3461                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3462                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3463                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3464                 .order = order,
3465                 .nodemask = nodemask,
3466                 .priority = DEF_PRIORITY,
3467                 .may_writepage = !laptop_mode,
3468                 .may_unmap = 1,
3469                 .may_swap = 1,
3470         };
3471
3472         /*
3473          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3474          * Confirm they are large enough for max values.
3475          */
3476         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3477         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3478         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3479
3480         /*
3481          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3482          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3483          * point.
3484          */
3485         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3486                 return 1;
3487
3488         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3489         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3490
3491         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3492
3493         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3494         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3495
3496         return nr_reclaimed;
3497 }
3498
3499 #ifdef CONFIG_MEMCG
3500
3501 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
3502 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3503                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3504                                                 pg_data_t *pgdat,
3505                                                 unsigned long *nr_scanned)
3506 {
3507         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3508         struct scan_control sc = {
3509                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3510                 .target_mem_cgroup = memcg,
3511                 .may_writepage = !laptop_mode,
3512                 .may_unmap = 1,
3513                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3514                 .may_swap = !noswap,
3515         };
3516
3517         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
3518
3519         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3520                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3521
3522         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3523                                                       sc.gfp_mask);
3524
3525         /*
3526          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3527          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3528          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3529          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3530          * the priority and make it zero.
3531          */
3532         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
3533
3534         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3535
3536         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3537
3538         return sc.nr_reclaimed;
3539 }
3540
3541 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3542                                            unsigned long nr_pages,
3543                                            gfp_t gfp_mask,
3544                                            bool may_swap)
3545 {
3546         unsigned long nr_reclaimed;
3547         unsigned int noreclaim_flag;
3548         struct scan_control sc = {
3549                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3550                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3551                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3552                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3553                 .target_mem_cgroup = memcg,
3554                 .priority = DEF_PRIORITY,
3555                 .may_writepage = !laptop_mode,
3556                 .may_unmap = 1,
3557                 .may_swap = may_swap,
3558         };
3559         /*
3560          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
3561          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
3562          * the reclaim does not bail out early.
3563          */
3564         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3565
3566         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3567         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3568         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3569
3570         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3571
3572         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3573         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3574         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3575
3576         return nr_reclaimed;
3577 }
3578 #endif
3579
3580 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3581                                 struct scan_control *sc)
3582 {
3583         struct mem_cgroup *memcg;
3584         struct lruvec *lruvec;
3585
3586         if (!total_swap_pages)
3587                 return;
3588
3589         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3590         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
3591                 return;
3592
3593         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3594         do {
3595                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3596                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3597                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3598                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3599         } while (memcg);
3600 }
3601
3602 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3603 {
3604         int i;
3605         struct zone *zone;
3606
3607         /*
3608          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3609          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3610          * should not be checked at the same time as reclaim would
3611          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3612          * zone is balanced.
3613          */
3614         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
3615                 zone = pgdat->node_zones + i;
3616                 if (!managed_zone(zone))
3617                         continue;
3618
3619                 if (zone->watermark_boost)
3620                         return true;
3621         }
3622
3623         return false;
3624 }
3625
3626 /*
3627  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3628  * and highest_zoneidx
3629  */
3630 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3631 {
3632         int i;
3633         unsigned long mark = -1;
3634         struct zone *zone;
3635
3636         /*
3637          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3638          * meet watermarks.
3639          */
3640         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3641                 zone = pgdat->node_zones + i;
3642
3643                 if (!managed_zone(zone))
3644                         continue;
3645
3646                 mark = high_wmark_pages(zone);
3647                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
3648                         return true;
3649         }
3650
3651         /*
3652          * If a node has no populated zone within highest_zoneidx, it does not
3653          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3654          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3655          */
3656         if (mark == -1)
3657                 return true;
3658
3659         return false;
3660 }
3661
3662 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3663 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3664 {
3665         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
3666
3667         clear_bit(LRUVEC_CONGESTED, &lruvec->flags);
3668         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3669         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3670 }
3671
3672 /*
3673  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3674  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3675  *
3676  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3677  */
3678 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
3679                                 int highest_zoneidx)
3680 {
3681         /*
3682          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3683          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3684          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3685          * throttled. There is also a potential race if processes get
3686          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3687          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3688          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3689          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3690          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3691          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3692          * that here we are under prepare_to_wait().
3693          */
3694         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3695                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3696
3697         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3698         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3699                 return true;
3700
3701         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
3702                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3703                 return true;
3704         }
3705
3706         return false;
3707 }
3708
3709 /*
3710  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3711  * zone that is currently unbalanced.
3712  *
3713  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3714  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3715  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3716  */
3717 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3718                                struct scan_control *sc)
3719 {
3720         struct zone *zone;
3721         int z;
3722
3723         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3724         sc->nr_to_reclaim = 0;
3725         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3726                 zone = pgdat->node_zones + z;
3727                 if (!managed_zone(zone))
3728                         continue;
3729
3730                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3731         }
3732
3733         /*
3734          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3735          * now pressure is applied based on node LRU order.
3736          */
3737         shrink_node(pgdat, sc);
3738
3739         /*
3740          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3741          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3742          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3743          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3744          * can direct reclaim/compact.
3745          */
3746         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3747                 sc->order = 0;
3748
3749         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3750 }
3751
3752 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
3753 static inline void
3754 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
3755 {
3756         int i;
3757         struct zone *zone;
3758
3759         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3760                 zone = pgdat->node_zones + i;
3761
3762                 if (!managed_zone(zone))
3763                         continue;
3764
3765                 if (active)
3766                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
3767                 else
3768                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
3769         }
3770 }
3771
3772 static inline void
3773 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3774 {
3775         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
3776 }
3777
3778 static inline void
3779 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
3780 {
3781         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
3782 }
3783
3784 /*
3785  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3786  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3787  * balanced.
3788  *
3789  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3790  *
3791  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3792  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3793  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3794  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3795  * balanced.
3796  */
3797 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
3798 {
3799         int i;
3800         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3801         unsigned long nr_soft_scanned;
3802         unsigned long pflags;
3803         unsigned long nr_boost_reclaim;
3804         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3805         bool boosted;
3806         struct zone *zone;
3807         struct scan_control sc = {
3808                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3809                 .order = order,
3810                 .may_unmap = 1,
3811         };
3812
3813         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3814         psi_memstall_enter(&pflags);
3815         __fs_reclaim_acquire();
3816
3817         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3818
3819         /*
3820          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3821          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3822          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3823          */
3824         nr_boost_reclaim = 0;
3825         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3826                 zone = pgdat->node_zones + i;
3827                 if (!managed_zone(zone))
3828                         continue;
3829
3830                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3831                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3832         }
3833         boosted = nr_boost_reclaim;
3834
3835 restart:
3836         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
3837         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3838         do {
3839                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3840                 bool raise_priority = true;
3841                 bool balanced;
3842                 bool ret;
3843
3844                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
3845
3846                 /*
3847                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3848                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3849                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3850                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3851                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3852                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3853                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3854                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3855                  */
3856                 if (buffer_heads_over_limit) {
3857                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3858                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3859                                 if (!managed_zone(zone))
3860                                         continue;
3861
3862                                 sc.reclaim_idx = i;
3863                                 break;
3864                         }
3865                 }
3866
3867                 /*
3868                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3869                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3870                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3871                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3872                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3873                  */
3874                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
3875                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3876                         nr_boost_reclaim = 0;
3877                         goto restart;
3878                 }
3879
3880                 /*
3881                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3882                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3883                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3884                  */
3885                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3886                         goto out;
3887
3888                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3889                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3890                         raise_priority = false;
3891
3892                 /*
3893                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3894                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3895                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3896                  * reclaim will be aborted.
3897                  */
3898                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3899                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3900
3901                 /*
3902                  * Do some background aging of the anon list, to give
3903                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3904                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3905                  * about consistent aging.
3906                  */
3907                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3908
3909                 /*
3910                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3911                  * even in laptop mode.
3912                  */
3913                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3914                         sc.may_writepage = 1;
3915
3916                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3917                 sc.nr_scanned = 0;
3918                 nr_soft_scanned = 0;
3919                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3920                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3921                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3922
3923                 /*
3924                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3925                  * enough pages are already being scanned that that high
3926                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3927                  */
3928                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3929                         raise_priority = false;
3930
3931                 /*
3932                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3933                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3934                  * able to safely make forward progress. Wake them
3935                  */
3936                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3937                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3938                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3939
3940                 /* Check if kswapd should be suspending */
3941                 __fs_reclaim_release();
3942                 ret = try_to_freeze();
3943                 __fs_reclaim_acquire();
3944                 if (ret || kthread_should_stop())
3945                         break;
3946
3947                 /*
3948                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3949                  * progress in reclaiming pages
3950                  */
3951                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3952                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3953
3954                 /*
3955                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3956                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3957                  * extreme circumstances.
3958                  */
3959                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3960                         break;
3961
3962                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3963                         sc.priority--;
3964         } while (sc.priority >= 1);
3965
3966         if (!sc.nr_reclaimed)
3967                 pgdat->kswapd_failures++;
3968
3969 out:
3970         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
3971
3972         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3973         if (boosted) {
3974                 unsigned long flags;
3975
3976                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
3977                         if (!zone_boosts[i])
3978                                 continue;
3979
3980                         /* Increments are under the zone lock */
3981                         zone = pgdat->node_zones + i;
3982                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3983                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3984                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3985                 }
3986
3987                 /*
3988                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3989                  * pageblocks.
3990                  */
3991                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
3992         }
3993
3994         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3995         __fs_reclaim_release();
3996         psi_memstall_leave(&pflags);
3997         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3998
3999         /*
4000          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
4001          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
4002          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
4003          * remain at the higher level.
4004          */
4005         return sc.order;
4006 }
4007
4008 /*
4009  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
4010  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
4011  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
4012  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
4013  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
4014  */
4015 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
4016                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
4017 {
4018         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4019
4020         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
4021 }
4022
4023 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
4024                                 unsigned int highest_zoneidx)
4025 {
4026         long remaining = 0;
4027         DEFINE_WAIT(wait);
4028
4029         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
4030                 return;
4031
4032         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4033
4034         /*
4035          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
4036          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
4037          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
4038          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
4039          * succeed.
4040          */
4041         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4042                 /*
4043                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
4044                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
4045                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
4046                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
4047                  */
4048                 reset_isolation_suitable(pgdat);
4049
4050                 /*
4051                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
4052                  * allocation of the requested order possible.
4053                  */
4054                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
4055
4056                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
4057
4058                 /*
4059                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
4060                  * order. The values will either be from a wakeup request or
4061                  * the previous request that slept prematurely.
4062                  */
4063                 if (remaining) {
4064                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
4065                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4066                                                         highest_zoneidx));
4067
4068                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
4069                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
4070                 }
4071
4072                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4073                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
4074         }
4075
4076         /*
4077          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
4078          * go fully to sleep until explicitly woken up.
4079          */
4080         if (!remaining &&
4081             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
4082                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
4083
4084                 /*
4085                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
4086                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
4087                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
4088                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
4089                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
4090                  * them before going back to sleep.
4091                  */
4092                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
4093
4094                 if (!kthread_should_stop())
4095                         schedule();
4096
4097                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
4098         } else {
4099                 if (remaining)
4100                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
4101                 else
4102                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
4103         }
4104         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
4105 }
4106
4107 /*
4108  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
4109  * from the init process.
4110  *
4111  * This basically trickles out pages so that we have _some_
4112  * free memory available even if there is no other activity
4113  * that frees anything up. This is needed for things like routing
4114  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
4115  * asynchronous contexts that cannot page things out.
4116  *
4117  * If there are applications that are active memory-allocators
4118  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
4119  */
4120 static int kswapd(void *p)
4121 {
4122         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
4123         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
4124         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
4125         struct task_struct *tsk = current;
4126         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
4127
4128         if (!cpumask_empty(cpumask))
4129                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
4130
4131         /*
4132          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
4133          * and that if we need more memory we should get access to it
4134          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
4135          * never get caught in the normal page freeing logic.
4136          *
4137          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
4138          * you need a small amount of memory in order to be able to
4139          * page out something else, and this flag essentially protects
4140          * us from recursively trying to free more memory as we're
4141          * trying to free the first piece of memory in the first place).
4142          */
4143         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
4144         set_freezable();
4145
4146         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4147         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4148         for ( ; ; ) {
4149                 bool ret;
4150
4151                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4152                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4153                                                         highest_zoneidx);
4154
4155 kswapd_try_sleep:
4156                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
4157                                         highest_zoneidx);
4158
4159                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
4160                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
4161                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
4162                                                         highest_zoneidx);
4163                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
4164                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
4165
4166                 ret = try_to_freeze();
4167                 if (kthread_should_stop())
4168                         break;
4169
4170                 /*
4171                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
4172                  * after returning from the refrigerator
4173                  */
4174                 if (ret)
4175                         continue;
4176
4177                 /*
4178                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
4179                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
4180                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
4181                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
4182                  * but kcompactd is woken to compact for the original
4183                  * request (alloc_order).
4184                  */
4185                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
4186                                                 alloc_order);
4187                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
4188                                                 highest_zoneidx);
4189                 if (reclaim_order < alloc_order)
4190                         goto kswapd_try_sleep;
4191         }
4192
4193         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
4194
4195         return 0;
4196 }
4197
4198 /*
4199  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
4200  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
4201  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
4202  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
4203  * needed.
4204  */
4205 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
4206                    enum zone_type highest_zoneidx)
4207 {
4208         pg_data_t *pgdat;
4209         enum zone_type curr_idx;
4210
4211         if (!managed_zone(zone))
4212                 return;
4213
4214         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
4215                 return;
4216
4217         pgdat = zone->zone_pgdat;
4218         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
4219
4220         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
4221                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
4222
4223         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
4224                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
4225
4226         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
4227                 return;
4228
4229         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
4230         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
4231             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
4232              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
4233                 /*
4234                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
4235                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
4236                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
4237                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
4238                  * ratelimit its work.
4239                  */
4240                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4241                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
4242                 return;
4243         }
4244
4245         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
4246                                       gfp_flags);
4247         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
4248 }
4249
4250 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
4251 /*
4252  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
4253  * freed pages.
4254  *
4255  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
4256  * LRU order by reclaiming preferentially
4257  * inactive > active > active referenced > active mapped
4258  */
4259 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
4260 {
4261         struct scan_control sc = {
4262                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
4263                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
4264                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
4265                 .priority = DEF_PRIORITY,
4266                 .may_writepage = 1,
4267                 .may_unmap = 1,
4268                 .may_swap = 1,
4269                 .hibernation_mode = 1,
4270         };
4271         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
4272         unsigned long nr_reclaimed;
4273         unsigned int noreclaim_flag;
4274
4275         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4276         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4277         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
4278
4279         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
4280
4281         set_task_reclaim_state(current, NULL);
4282         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4283         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4284
4285         return nr_reclaimed;
4286 }
4287 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
4288
4289 /*
4290  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4291  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4292  */
4293 int kswapd_run(int nid)
4294 {
4295         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4296         int ret = 0;
4297
4298         if (pgdat->kswapd)
4299                 return 0;
4300
4301         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4302         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4303                 /* failure at boot is fatal */
4304                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4305                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4306                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4307                 pgdat->kswapd = NULL;
4308         }
4309         return ret;
4310 }
4311
4312 /*
4313  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4314  * hold mem_hotplug_begin/end().
4315  */
4316 void kswapd_stop(int nid)
4317 {
4318         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4319
4320         if (kswapd) {
4321                 kthread_stop(kswapd);
4322                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4323         }
4324 }
4325
4326 static int __init kswapd_init(void)
4327 {
4328         int nid;
4329
4330         swap_setup();
4331         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4332                 kswapd_run(nid);
4333         return 0;
4334 }
4335
4336 module_init(kswapd_init)
4337
4338 #ifdef CONFIG_NUMA
4339 /*
4340  * Node reclaim mode
4341  *
4342  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4343  * the watermarks.
4344  */
4345 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4346
4347 /*
4348  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4349  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4350  * a zone.
4351  */
4352 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4353
4354 /*
4355  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4356  * occur.
4357  */
4358 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4359
4360 /*
4361  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4362  * slab reclaim needs to occur.
4363  */
4364 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4365
4366 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4367 {
4368         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4369         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4370                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4371
4372         /*
4373          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4374          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4375          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4376          */
4377         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4378 }
4379
4380 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4381 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4382 {
4383         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4384         unsigned long delta = 0;
4385
4386         /*
4387          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4388          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4389          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4390          * a better estimate
4391          */
4392         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4393                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4394         else
4395                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4396
4397         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4398         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4399                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4400
4401         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4402         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4403                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4404
4405         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4406 }
4407
4408 /*
4409  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4410  */
4411 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4412 {
4413         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4414         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4415         struct task_struct *p = current;
4416         unsigned int noreclaim_flag;
4417         struct scan_control sc = {
4418                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4419                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4420                 .order = order,
4421                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4422                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4423                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4424                 .may_swap = 1,
4425                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4426         };
4427         unsigned long pflags;
4428
4429         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4430                                            sc.gfp_mask);
4431
4432         cond_resched();
4433         psi_memstall_enter(&pflags);
4434         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4435         /*
4436          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4437          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4438          * and RECLAIM_UNMAP.
4439          */
4440         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4441         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4442         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4443
4444         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4445                 /*
4446                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4447                  * priorities until we have enough memory freed.
4448                  */
4449                 do {
4450                         shrink_node(pgdat, &sc);
4451                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4452         }
4453
4454         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4455         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4456         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4457         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4458         psi_memstall_leave(&pflags);
4459
4460         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4461
4462         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4463 }
4464
4465 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4466 {
4467         int ret;
4468
4469         /*
4470          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4471          * slab pages if we are over the defined limits.
4472          *
4473          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4474          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4475          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4476          * if less than a specified percentage of the node is used by
4477          * unmapped file backed pages.
4478          */
4479         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4480             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
4481             pgdat->min_slab_pages)
4482                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4483
4484         /*
4485          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4486          */
4487         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4488                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4489
4490         /*
4491          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4492          * have associated processors. This will favor the local processor
4493          * over remote processors and spread off node memory allocations
4494          * as wide as possible.
4495          */
4496         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4497                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4498
4499         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4500                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4501
4502         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4503         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4504
4505         if (!ret)
4506                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4507
4508         return ret;
4509 }
4510 #endif
4511
4512 /**
4513  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4514  * appropriate zone lru list
4515  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4516  *
4517  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4518  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4519  * should be only used for lru pages.
4520  */
4521 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4522 {
4523         struct lruvec *lruvec = NULL;
4524         int pgscanned = 0;
4525         int pgrescued = 0;
4526         int i;
4527
4528         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4529                 struct page *page = pvec->pages[i];
4530                 int nr_pages;
4531
4532                 if (PageTransTail(page))
4533                         continue;
4534
4535                 nr_pages = thp_nr_pages(page);
4536                 pgscanned += nr_pages;
4537
4538                 /* block memcg migration during page moving between lru */
4539                 if (!TestClearPageLRU(page))
4540                         continue;
4541
4542                 lruvec = relock_page_lruvec_irq(page, lruvec);
4543                 if (page_evictable(page) && PageUnevictable(page)) {
4544                         del_page_from_lru_list(page, lruvec);
4545                         ClearPageUnevictable(page);
4546                         add_page_to_lru_list(page, lruvec);
4547                         pgrescued += nr_pages;
4548                 }
4549                 SetPageLRU(page);
4550         }
4551
4552         if (lruvec) {
4553                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4554                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4555                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
4556         } else if (pgscanned) {
4557                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4558         }
4559 }
4560 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);