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