Merge tag 'scsi-misc' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jejb/scsi
[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 buffer_heads_over_limit */
30 #include <linux/mm_inline.h>
31 #include <linux/backing-dev.h>
32 #include <linux/rmap.h>
33 #include <linux/topology.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/compaction.h>
37 #include <linux/notifier.h>
38 #include <linux/delay.h>
39 #include <linux/kthread.h>
40 #include <linux/freezer.h>
41 #include <linux/memcontrol.h>
42 #include <linux/migrate.h>
43 #include <linux/delayacct.h>
44 #include <linux/sysctl.h>
45 #include <linux/memory-tiers.h>
46 #include <linux/oom.h>
47 #include <linux/pagevec.h>
48 #include <linux/prefetch.h>
49 #include <linux/printk.h>
50 #include <linux/dax.h>
51 #include <linux/psi.h>
52 #include <linux/pagewalk.h>
53 #include <linux/shmem_fs.h>
54 #include <linux/ctype.h>
55 #include <linux/debugfs.h>
56 #include <linux/khugepaged.h>
57 #include <linux/rculist_nulls.h>
58 #include <linux/random.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61 #include <asm/div64.h>
62
63 #include <linux/swapops.h>
64 #include <linux/balloon_compaction.h>
65 #include <linux/sched/sysctl.h>
66
67 #include "internal.h"
68 #include "swap.h"
69
70 #define CREATE_TRACE_POINTS
71 #include <trace/events/vmscan.h>
72
73 struct scan_control {
74         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
75         unsigned long nr_to_reclaim;
76
77         /*
78          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
79          * are scanned.
80          */
81         nodemask_t      *nodemask;
82
83         /*
84          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
85          * primary target of this reclaim invocation.
86          */
87         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
88
89         /*
90          * Scan pressure balancing between anon and file LRUs
91          */
92         unsigned long   anon_cost;
93         unsigned long   file_cost;
94
95         /* Can active folios be deactivated as part of reclaim? */
96 #define DEACTIVATE_ANON 1
97 #define DEACTIVATE_FILE 2
98         unsigned int may_deactivate:2;
99         unsigned int force_deactivate:1;
100         unsigned int skipped_deactivate:1;
101
102         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
103         unsigned int may_writepage:1;
104
105         /* Can mapped folios be reclaimed? */
106         unsigned int may_unmap:1;
107
108         /* Can folios be swapped as part of reclaim? */
109         unsigned int may_swap:1;
110
111         /* Not allow cache_trim_mode to be turned on as part of reclaim? */
112         unsigned int no_cache_trim_mode:1;
113
114         /* Has cache_trim_mode failed at least once? */
115         unsigned int cache_trim_mode_failed:1;
116
117         /* Proactive reclaim invoked by userspace through memory.reclaim */
118         unsigned int proactive:1;
119
120         /*
121          * Cgroup memory below memory.low is protected as long as we
122          * don't threaten to OOM. If any cgroup is reclaimed at
123          * reduced force or passed over entirely due to its memory.low
124          * setting (memcg_low_skipped), and nothing is reclaimed as a
125          * result, then go back for one more cycle that reclaims the protected
126          * memory (memcg_low_reclaim) to avert OOM.
127          */
128         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
129         unsigned int memcg_low_skipped:1;
130
131         unsigned int hibernation_mode:1;
132
133         /* One of the zones is ready for compaction */
134         unsigned int compaction_ready:1;
135
136         /* There is easily reclaimable cold cache in the current node */
137         unsigned int cache_trim_mode:1;
138
139         /* The file folios on the current node are dangerously low */
140         unsigned int file_is_tiny:1;
141
142         /* Always discard instead of demoting to lower tier memory */
143         unsigned int no_demotion:1;
144
145         /* Allocation order */
146         s8 order;
147
148         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
149         s8 priority;
150
151         /* The highest zone to isolate folios for reclaim from */
152         s8 reclaim_idx;
153
154         /* This context's GFP mask */
155         gfp_t gfp_mask;
156
157         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
158         unsigned long nr_scanned;
159
160         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
161         unsigned long nr_reclaimed;
162
163         struct {
164                 unsigned int dirty;
165                 unsigned int unqueued_dirty;
166                 unsigned int congested;
167                 unsigned int writeback;
168                 unsigned int immediate;
169                 unsigned int file_taken;
170                 unsigned int taken;
171         } nr;
172
173         /* for recording the reclaimed slab by now */
174         struct reclaim_state reclaim_state;
175 };
176
177 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
178 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field)                 \
179         do {                                                            \
180                 if ((_folio)->lru.prev != _base) {                      \
181                         struct folio *prev;                             \
182                                                                         \
183                         prev = lru_to_folio(&(_folio->lru));            \
184                         prefetchw(&prev->_field);                       \
185                 }                                                       \
186         } while (0)
187 #else
188 #define prefetchw_prev_lru_folio(_folio, _base, _field) do { } while (0)
189 #endif
190
191 /*
192  * From 0 .. 200.  Higher means more swappy.
193  */
194 int vm_swappiness = 60;
195
196 #ifdef CONFIG_MEMCG
197
198 /* Returns true for reclaim through cgroup limits or cgroup interfaces. */
199 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
200 {
201         return sc->target_mem_cgroup;
202 }
203
204 /*
205  * Returns true for reclaim on the root cgroup. This is true for direct
206  * allocator reclaim and reclaim through cgroup interfaces on the root cgroup.
207  */
208 static bool root_reclaim(struct scan_control *sc)
209 {
210         return !sc->target_mem_cgroup || mem_cgroup_is_root(sc->target_mem_cgroup);
211 }
212
213 /**
214  * writeback_throttling_sane - is the usual dirty throttling mechanism available?
215  * @sc: scan_control in question
216  *
217  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
218  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
219  * shrink_folio_list() is used for throttling instead, which lacks all the
220  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
221  * allocation and configurability.
222  *
223  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
224  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
225  */
226 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
227 {
228         if (!cgroup_reclaim(sc))
229                 return true;
230 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
231         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
232                 return true;
233 #endif
234         return false;
235 }
236 #else
237 static bool cgroup_reclaim(struct scan_control *sc)
238 {
239         return false;
240 }
241
242 static bool root_reclaim(struct scan_control *sc)
243 {
244         return true;
245 }
246
247 static bool writeback_throttling_sane(struct scan_control *sc)
248 {
249         return true;
250 }
251 #endif
252
253 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
254                                    struct reclaim_state *rs)
255 {
256         /* Check for an overwrite */
257         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
258
259         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
260         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
261
262         task->reclaim_state = rs;
263 }
264
265 /*
266  * flush_reclaim_state(): add pages reclaimed outside of LRU-based reclaim to
267  * scan_control->nr_reclaimed.
268  */
269 static void flush_reclaim_state(struct scan_control *sc)
270 {
271         /*
272          * Currently, reclaim_state->reclaimed includes three types of pages
273          * freed outside of vmscan:
274          * (1) Slab pages.
275          * (2) Clean file pages from pruned inodes (on highmem systems).
276          * (3) XFS freed buffer pages.
277          *
278          * For all of these cases, we cannot universally link the pages to a
279          * single memcg. For example, a memcg-aware shrinker can free one object
280          * charged to the target memcg, causing an entire page to be freed.
281          * If we count the entire page as reclaimed from the memcg, we end up
282          * overestimating the reclaimed amount (potentially under-reclaiming).
283          *
284          * Only count such pages for global reclaim to prevent under-reclaiming
285          * from the target memcg; preventing unnecessary retries during memcg
286          * charging and false positives from proactive reclaim.
287          *
288          * For uncommon cases where the freed pages were actually mostly
289          * charged to the target memcg, we end up underestimating the reclaimed
290          * amount. This should be fine. The freed pages will be uncharged
291          * anyway, even if they are not counted here properly, and we will be
292          * able to make forward progress in charging (which is usually in a
293          * retry loop).
294          *
295          * We can go one step further, and report the uncharged objcg pages in
296          * memcg reclaim, to make reporting more accurate and reduce
297          * underestimation, but it's probably not worth the complexity for now.
298          */
299         if (current->reclaim_state && root_reclaim(sc)) {
300                 sc->nr_reclaimed += current->reclaim_state->reclaimed;
301                 current->reclaim_state->reclaimed = 0;
302         }
303 }
304
305 static bool can_demote(int nid, struct scan_control *sc)
306 {
307         if (!numa_demotion_enabled)
308                 return false;
309         if (sc && sc->no_demotion)
310                 return false;
311         if (next_demotion_node(nid) == NUMA_NO_NODE)
312                 return false;
313
314         return true;
315 }
316
317 static inline bool can_reclaim_anon_pages(struct mem_cgroup *memcg,
318                                           int nid,
319                                           struct scan_control *sc)
320 {
321         if (memcg == NULL) {
322                 /*
323                  * For non-memcg reclaim, is there
324                  * space in any swap device?
325                  */
326                 if (get_nr_swap_pages() > 0)
327                         return true;
328         } else {
329                 /* Is the memcg below its swap limit? */
330                 if (mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) > 0)
331                         return true;
332         }
333
334         /*
335          * The page can not be swapped.
336          *
337          * Can it be reclaimed from this node via demotion?
338          */
339         return can_demote(nid, sc);
340 }
341
342 /*
343  * This misses isolated folios which are not accounted for to save counters.
344  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
345  * not expected that isolated folios will be a dominating factor.
346  */
347 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
348 {
349         unsigned long nr;
350
351         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
352                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
353         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, zone_to_nid(zone), NULL))
354                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
355                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
356
357         return nr;
358 }
359
360 /**
361  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
362  * @lruvec: lru vector
363  * @lru: lru to use
364  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES - 1 for the whole LRU list)
365  */
366 static unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru,
367                                      int zone_idx)
368 {
369         unsigned long size = 0;
370         int zid;
371
372         for (zid = 0; zid <= zone_idx; zid++) {
373                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
374
375                 if (!managed_zone(zone))
376                         continue;
377
378                 if (!mem_cgroup_disabled())
379                         size += mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
380                 else
381                         size += zone_page_state(zone, NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
382         }
383         return size;
384 }
385
386 static unsigned long drop_slab_node(int nid)
387 {
388         unsigned long freed = 0;
389         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
390
391         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
392         do {
393                 freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
394         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
395
396         return freed;
397 }
398
399 void drop_slab(void)
400 {
401         int nid;
402         int shift = 0;
403         unsigned long freed;
404
405         do {
406                 freed = 0;
407                 for_each_online_node(nid) {
408                         if (fatal_signal_pending(current))
409                                 return;
410
411                         freed += drop_slab_node(nid);
412                 }
413         } while ((freed >> shift++) > 1);
414 }
415
416 static int reclaimer_offset(void)
417 {
418         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD !=
419                         PGDEMOTE_DIRECT - PGDEMOTE_KSWAPD);
420         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD !=
421                         PGDEMOTE_KHUGEPAGED - PGDEMOTE_KSWAPD);
422         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD !=
423                         PGSCAN_DIRECT - PGSCAN_KSWAPD);
424         BUILD_BUG_ON(PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD !=
425                         PGSCAN_KHUGEPAGED - PGSCAN_KSWAPD);
426
427         if (current_is_kswapd())
428                 return 0;
429         if (current_is_khugepaged())
430                 return PGSTEAL_KHUGEPAGED - PGSTEAL_KSWAPD;
431         return PGSTEAL_DIRECT - PGSTEAL_KSWAPD;
432 }
433
434 static inline int is_page_cache_freeable(struct folio *folio)
435 {
436         /*
437          * A freeable page cache folio is referenced only by the caller
438          * that isolated the folio, the page cache and optional filesystem
439          * private data at folio->private.
440          */
441         return folio_ref_count(folio) - folio_test_private(folio) ==
442                 1 + folio_nr_pages(folio);
443 }
444
445 /*
446  * We detected a synchronous write error writing a folio out.  Probably
447  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
448  * fsync(), msync() or close().
449  *
450  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
451  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the folio and once
452  * that folio is locked, the mapping is pinned.
453  *
454  * We're allowed to run sleeping folio_lock() here because we know the caller has
455  * __GFP_FS.
456  */
457 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
458                                 struct folio *folio, int error)
459 {
460         folio_lock(folio);
461         if (folio_mapping(folio) == mapping)
462                 mapping_set_error(mapping, error);
463         folio_unlock(folio);
464 }
465
466 static bool skip_throttle_noprogress(pg_data_t *pgdat)
467 {
468         int reclaimable = 0, write_pending = 0;
469         int i;
470
471         /*
472          * If kswapd is disabled, reschedule if necessary but do not
473          * throttle as the system is likely near OOM.
474          */
475         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
476                 return true;
477
478         /*
479          * If there are a lot of dirty/writeback folios then do not
480          * throttle as throttling will occur when the folios cycle
481          * towards the end of the LRU if still under writeback.
482          */
483         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
484                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
485
486                 if (!managed_zone(zone))
487                         continue;
488
489                 reclaimable += zone_reclaimable_pages(zone);
490                 write_pending += zone_page_state_snapshot(zone,
491                                                   NR_ZONE_WRITE_PENDING);
492         }
493         if (2 * write_pending <= reclaimable)
494                 return true;
495
496         return false;
497 }
498
499 void reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, enum vmscan_throttle_state reason)
500 {
501         wait_queue_head_t *wqh = &pgdat->reclaim_wait[reason];
502         long timeout, ret;
503         DEFINE_WAIT(wait);
504
505         /*
506          * Do not throttle user workers, kthreads other than kswapd or
507          * workqueues. They may be required for reclaim to make
508          * forward progress (e.g. journalling workqueues or kthreads).
509          */
510         if (!current_is_kswapd() &&
511             current->flags & (PF_USER_WORKER|PF_KTHREAD)) {
512                 cond_resched();
513                 return;
514         }
515
516         /*
517          * These figures are pulled out of thin air.
518          * VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED is a transient condition based on too many
519          * parallel reclaimers which is a short-lived event so the timeout is
520          * short. Failing to make progress or waiting on writeback are
521          * potentially long-lived events so use a longer timeout. This is shaky
522          * logic as a failure to make progress could be due to anything from
523          * writeback to a slow device to excessive referenced folios at the tail
524          * of the inactive LRU.
525          */
526         switch(reason) {
527         case VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK:
528                 timeout = HZ/10;
529
530                 if (atomic_inc_return(&pgdat->nr_writeback_throttled) == 1) {
531                         WRITE_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start,
532                                 node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN));
533                 }
534
535                 break;
536         case VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED:
537                 fallthrough;
538         case VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS:
539                 if (skip_throttle_noprogress(pgdat)) {
540                         cond_resched();
541                         return;
542                 }
543
544                 timeout = 1;
545
546                 break;
547         case VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED:
548                 timeout = HZ/50;
549                 break;
550         default:
551                 WARN_ON_ONCE(1);
552                 timeout = HZ;
553                 break;
554         }
555
556         prepare_to_wait(wqh, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
557         ret = schedule_timeout(timeout);
558         finish_wait(wqh, &wait);
559
560         if (reason == VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK)
561                 atomic_dec(&pgdat->nr_writeback_throttled);
562
563         trace_mm_vmscan_throttled(pgdat->node_id, jiffies_to_usecs(timeout),
564                                 jiffies_to_usecs(timeout - ret),
565                                 reason);
566 }
567
568 /*
569  * Account for folios written if tasks are throttled waiting on dirty
570  * folios to clean. If enough folios have been cleaned since throttling
571  * started then wakeup the throttled tasks.
572  */
573 void __acct_reclaim_writeback(pg_data_t *pgdat, struct folio *folio,
574                                                         int nr_throttled)
575 {
576         unsigned long nr_written;
577
578         node_stat_add_folio(folio, NR_THROTTLED_WRITTEN);
579
580         /*
581          * This is an inaccurate read as the per-cpu deltas may not
582          * be synchronised. However, given that the system is
583          * writeback throttled, it is not worth taking the penalty
584          * of getting an accurate count. At worst, the throttle
585          * timeout guarantees forward progress.
586          */
587         nr_written = node_page_state(pgdat, NR_THROTTLED_WRITTEN) -
588                 READ_ONCE(pgdat->nr_reclaim_start);
589
590         if (nr_written > SWAP_CLUSTER_MAX * nr_throttled)
591                 wake_up(&pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK]);
592 }
593
594 /* possible outcome of pageout() */
595 typedef enum {
596         /* failed to write folio out, folio is locked */
597         PAGE_KEEP,
598         /* move folio to the active list, folio is locked */
599         PAGE_ACTIVATE,
600         /* folio has been sent to the disk successfully, folio is unlocked */
601         PAGE_SUCCESS,
602         /* folio is clean and locked */
603         PAGE_CLEAN,
604 } pageout_t;
605
606 /*
607  * pageout is called by shrink_folio_list() for each dirty folio.
608  * Calls ->writepage().
609  */
610 static pageout_t pageout(struct folio *folio, struct address_space *mapping,
611                          struct swap_iocb **plug)
612 {
613         /*
614          * If the folio is dirty, only perform writeback if that write
615          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
616          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
617          * stalls if we need to run get_block().  We could test
618          * PagePrivate for that.
619          *
620          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
621          * this folio's queue, we can perform writeback even if that
622          * will block.
623          *
624          * If the folio is swapcache, write it back even if that would
625          * block, for some throttling. This happens by accident, because
626          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
627          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
628          */
629         if (!is_page_cache_freeable(folio))
630                 return PAGE_KEEP;
631         if (!mapping) {
632                 /*
633                  * Some data journaling orphaned folios can have
634                  * folio->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
635                  */
636                 if (folio_test_private(folio)) {
637                         if (try_to_free_buffers(folio)) {
638                                 folio_clear_dirty(folio);
639                                 pr_info("%s: orphaned folio\n", __func__);
640                                 return PAGE_CLEAN;
641                         }
642                 }
643                 return PAGE_KEEP;
644         }
645         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
646                 return PAGE_ACTIVATE;
647
648         if (folio_clear_dirty_for_io(folio)) {
649                 int res;
650                 struct writeback_control wbc = {
651                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
652                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
653                         .range_start = 0,
654                         .range_end = LLONG_MAX,
655                         .for_reclaim = 1,
656                         .swap_plug = plug,
657                 };
658
659                 folio_set_reclaim(folio);
660                 res = mapping->a_ops->writepage(&folio->page, &wbc);
661                 if (res < 0)
662                         handle_write_error(mapping, folio, res);
663                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
664                         folio_clear_reclaim(folio);
665                         return PAGE_ACTIVATE;
666                 }
667
668                 if (!folio_test_writeback(folio)) {
669                         /* synchronous write or broken a_ops? */
670                         folio_clear_reclaim(folio);
671                 }
672                 trace_mm_vmscan_write_folio(folio);
673                 node_stat_add_folio(folio, NR_VMSCAN_WRITE);
674                 return PAGE_SUCCESS;
675         }
676
677         return PAGE_CLEAN;
678 }
679
680 /*
681  * Same as remove_mapping, but if the folio is removed from the mapping, it
682  * gets returned with a refcount of 0.
683  */
684 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio,
685                             bool reclaimed, struct mem_cgroup *target_memcg)
686 {
687         int refcount;
688         void *shadow = NULL;
689
690         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
691         BUG_ON(mapping != folio_mapping(folio));
692
693         if (!folio_test_swapcache(folio))
694                 spin_lock(&mapping->host->i_lock);
695         xa_lock_irq(&mapping->i_pages);
696         /*
697          * The non racy check for a busy folio.
698          *
699          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
700          * a ref to the folio, it may be possible that they dirty it then
701          * drop the reference. So if the dirty flag is tested before the
702          * refcount here, then the following race may occur:
703          *
704          * get_user_pages(&page);
705          * [user mapping goes away]
706          * write_to(page);
707          *                              !folio_test_dirty(folio)    [good]
708          * folio_set_dirty(folio);
709          * folio_put(folio);
710          *                              !refcount(folio)   [good, discard it]
711          *
712          * [oops, our write_to data is lost]
713          *
714          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
715          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the folio->flags
716          * load is not satisfied before that of folio->_refcount.
717          *
718          * Note that if the dirty flag is always set via folio_mark_dirty,
719          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
720          */
721         refcount = 1 + folio_nr_pages(folio);
722         if (!folio_ref_freeze(folio, refcount))
723                 goto cannot_free;
724         /* note: atomic_cmpxchg in folio_ref_freeze provides the smp_rmb */
725         if (unlikely(folio_test_dirty(folio))) {
726                 folio_ref_unfreeze(folio, refcount);
727                 goto cannot_free;
728         }
729
730         if (folio_test_swapcache(folio)) {
731                 swp_entry_t swap = folio->swap;
732
733                 if (reclaimed && !mapping_exiting(mapping))
734                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
735                 __delete_from_swap_cache(folio, swap, shadow);
736                 mem_cgroup_swapout(folio, swap);
737                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
738                 put_swap_folio(folio, swap);
739         } else {
740                 void (*free_folio)(struct folio *);
741
742                 free_folio = mapping->a_ops->free_folio;
743                 /*
744                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
745                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
746                  *
747                  * But don't store shadows in an address space that is
748                  * already exiting.  This is not just an optimization,
749                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
750                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
751                  * back.
752                  *
753                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
754                  * only page cache folios found in these are zero pages
755                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
756                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
757                  * same address_space.
758                  */
759                 if (reclaimed && folio_is_file_lru(folio) &&
760                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
761                         shadow = workingset_eviction(folio, target_memcg);
762                 __filemap_remove_folio(folio, shadow);
763                 xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
764                 if (mapping_shrinkable(mapping))
765                         inode_add_lru(mapping->host);
766                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
767
768                 if (free_folio)
769                         free_folio(folio);
770         }
771
772         return 1;
773
774 cannot_free:
775         xa_unlock_irq(&mapping->i_pages);
776         if (!folio_test_swapcache(folio))
777                 spin_unlock(&mapping->host->i_lock);
778         return 0;
779 }
780
781 /**
782  * remove_mapping() - Attempt to remove a folio from its mapping.
783  * @mapping: The address space.
784  * @folio: The folio to remove.
785  *
786  * If the folio is dirty, under writeback or if someone else has a ref
787  * on it, removal will fail.
788  * Return: The number of pages removed from the mapping.  0 if the folio
789  * could not be removed.
790  * Context: The caller should have a single refcount on the folio and
791  * hold its lock.
792  */
793 long remove_mapping(struct address_space *mapping, struct folio *folio)
794 {
795         if (__remove_mapping(mapping, folio, false, NULL)) {
796                 /*
797                  * Unfreezing the refcount with 1 effectively
798                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
799                  * atomic operation.
800                  */
801                 folio_ref_unfreeze(folio, 1);
802                 return folio_nr_pages(folio);
803         }
804         return 0;
805 }
806
807 /**
808  * folio_putback_lru - Put previously isolated folio onto appropriate LRU list.
809  * @folio: Folio to be returned to an LRU list.
810  *
811  * Add previously isolated @folio to appropriate LRU list.
812  * The folio may still be unevictable for other reasons.
813  *
814  * Context: lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
815  */
816 void folio_putback_lru(struct folio *folio)
817 {
818         folio_add_lru(folio);
819         folio_put(folio);               /* drop ref from isolate */
820 }
821
822 enum folio_references {
823         FOLIOREF_RECLAIM,
824         FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN,
825         FOLIOREF_KEEP,
826         FOLIOREF_ACTIVATE,
827 };
828
829 static enum folio_references folio_check_references(struct folio *folio,
830                                                   struct scan_control *sc)
831 {
832         int referenced_ptes, referenced_folio;
833         unsigned long vm_flags;
834
835         referenced_ptes = folio_referenced(folio, 1, sc->target_mem_cgroup,
836                                            &vm_flags);
837         referenced_folio = folio_test_clear_referenced(folio);
838
839         /*
840          * The supposedly reclaimable folio was found to be in a VM_LOCKED vma.
841          * Let the folio, now marked Mlocked, be moved to the unevictable list.
842          */
843         if (vm_flags & VM_LOCKED)
844                 return FOLIOREF_ACTIVATE;
845
846         /* rmap lock contention: rotate */
847         if (referenced_ptes == -1)
848                 return FOLIOREF_KEEP;
849
850         if (referenced_ptes) {
851                 /*
852                  * All mapped folios start out with page table
853                  * references from the instantiating fault, so we need
854                  * to look twice if a mapped file/anon folio is used more
855                  * than once.
856                  *
857                  * Mark it and spare it for another trip around the
858                  * inactive list.  Another page table reference will
859                  * lead to its activation.
860                  *
861                  * Note: the mark is set for activated folios as well
862                  * so that recently deactivated but used folios are
863                  * quickly recovered.
864                  */
865                 folio_set_referenced(folio);
866
867                 if (referenced_folio || referenced_ptes > 1)
868                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
869
870                 /*
871                  * Activate file-backed executable folios after first usage.
872                  */
873                 if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio))
874                         return FOLIOREF_ACTIVATE;
875
876                 return FOLIOREF_KEEP;
877         }
878
879         /* Reclaim if clean, defer dirty folios to writeback */
880         if (referenced_folio && folio_is_file_lru(folio))
881                 return FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN;
882
883         return FOLIOREF_RECLAIM;
884 }
885
886 /* Check if a folio is dirty or under writeback */
887 static void folio_check_dirty_writeback(struct folio *folio,
888                                        bool *dirty, bool *writeback)
889 {
890         struct address_space *mapping;
891
892         /*
893          * Anonymous folios are not handled by flushers and must be written
894          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them.
895          * MADV_FREE anonymous folios are put into inactive file list too.
896          * They could be mistakenly treated as file lru. So further anon
897          * test is needed.
898          */
899         if (!folio_is_file_lru(folio) ||
900             (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio))) {
901                 *dirty = false;
902                 *writeback = false;
903                 return;
904         }
905
906         /* By default assume that the folio flags are accurate */
907         *dirty = folio_test_dirty(folio);
908         *writeback = folio_test_writeback(folio);
909
910         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
911         if (!folio_test_private(folio))
912                 return;
913
914         mapping = folio_mapping(folio);
915         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
916                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(folio, dirty, writeback);
917 }
918
919 static struct folio *alloc_demote_folio(struct folio *src,
920                 unsigned long private)
921 {
922         struct folio *dst;
923         nodemask_t *allowed_mask;
924         struct migration_target_control *mtc;
925
926         mtc = (struct migration_target_control *)private;
927
928         allowed_mask = mtc->nmask;
929         /*
930          * make sure we allocate from the target node first also trying to
931          * demote or reclaim pages from the target node via kswapd if we are
932          * low on free memory on target node. If we don't do this and if
933          * we have free memory on the slower(lower) memtier, we would start
934          * allocating pages from slower(lower) memory tiers without even forcing
935          * a demotion of cold pages from the target memtier. This can result
936          * in the kernel placing hot pages in slower(lower) memory tiers.
937          */
938         mtc->nmask = NULL;
939         mtc->gfp_mask |= __GFP_THISNODE;
940         dst = alloc_migration_target(src, (unsigned long)mtc);
941         if (dst)
942                 return dst;
943
944         mtc->gfp_mask &= ~__GFP_THISNODE;
945         mtc->nmask = allowed_mask;
946
947         return alloc_migration_target(src, (unsigned long)mtc);
948 }
949
950 /*
951  * Take folios on @demote_folios and attempt to demote them to another node.
952  * Folios which are not demoted are left on @demote_folios.
953  */
954 static unsigned int demote_folio_list(struct list_head *demote_folios,
955                                      struct pglist_data *pgdat)
956 {
957         int target_nid = next_demotion_node(pgdat->node_id);
958         unsigned int nr_succeeded;
959         nodemask_t allowed_mask;
960
961         struct migration_target_control mtc = {
962                 /*
963                  * Allocate from 'node', or fail quickly and quietly.
964                  * When this happens, 'page' will likely just be discarded
965                  * instead of migrated.
966                  */
967                 .gfp_mask = (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~__GFP_RECLAIM) | __GFP_NOWARN |
968                         __GFP_NOMEMALLOC | GFP_NOWAIT,
969                 .nid = target_nid,
970                 .nmask = &allowed_mask
971         };
972
973         if (list_empty(demote_folios))
974                 return 0;
975
976         if (target_nid == NUMA_NO_NODE)
977                 return 0;
978
979         node_get_allowed_targets(pgdat, &allowed_mask);
980
981         /* Demotion ignores all cpuset and mempolicy settings */
982         migrate_pages(demote_folios, alloc_demote_folio, NULL,
983                       (unsigned long)&mtc, MIGRATE_ASYNC, MR_DEMOTION,
984                       &nr_succeeded);
985
986         mod_node_page_state(pgdat, PGDEMOTE_KSWAPD + reclaimer_offset(),
987                             nr_succeeded);
988
989         return nr_succeeded;
990 }
991
992 static bool may_enter_fs(struct folio *folio, gfp_t gfp_mask)
993 {
994         if (gfp_mask & __GFP_FS)
995                 return true;
996         if (!folio_test_swapcache(folio) || !(gfp_mask & __GFP_IO))
997                 return false;
998         /*
999          * We can "enter_fs" for swap-cache with only __GFP_IO
1000          * providing this isn't SWP_FS_OPS.
1001          * ->flags can be updated non-atomicially (scan_swap_map_slots),
1002          * but that will never affect SWP_FS_OPS, so the data_race
1003          * is safe.
1004          */
1005         return !data_race(folio_swap_flags(folio) & SWP_FS_OPS);
1006 }
1007
1008 /*
1009  * shrink_folio_list() returns the number of reclaimed pages
1010  */
1011 static unsigned int shrink_folio_list(struct list_head *folio_list,
1012                 struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc,
1013                 struct reclaim_stat *stat, bool ignore_references)
1014 {
1015         struct folio_batch free_folios;
1016         LIST_HEAD(ret_folios);
1017         LIST_HEAD(demote_folios);
1018         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1019         unsigned int pgactivate = 0;
1020         bool do_demote_pass;
1021         struct swap_iocb *plug = NULL;
1022
1023         folio_batch_init(&free_folios);
1024         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1025         cond_resched();
1026         do_demote_pass = can_demote(pgdat->node_id, sc);
1027
1028 retry:
1029         while (!list_empty(folio_list)) {
1030                 struct address_space *mapping;
1031                 struct folio *folio;
1032                 enum folio_references references = FOLIOREF_RECLAIM;
1033                 bool dirty, writeback;
1034                 unsigned int nr_pages;
1035
1036                 cond_resched();
1037
1038                 folio = lru_to_folio(folio_list);
1039                 list_del(&folio->lru);
1040
1041                 if (!folio_trylock(folio))
1042                         goto keep;
1043
1044                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
1045
1046                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1047
1048                 /* Account the number of base pages */
1049                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1050
1051                 if (unlikely(!folio_evictable(folio)))
1052                         goto activate_locked;
1053
1054                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
1055                         goto keep_locked;
1056
1057                 /* folio_update_gen() tried to promote this page? */
1058                 if (lru_gen_enabled() && !ignore_references &&
1059                     folio_mapped(folio) && folio_test_referenced(folio))
1060                         goto keep_locked;
1061
1062                 /*
1063                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1064                  * reclaim_congested. kswapd will stall and start writing
1065                  * folios if the tail of the LRU is all dirty unqueued folios.
1066                  */
1067                 folio_check_dirty_writeback(folio, &dirty, &writeback);
1068                 if (dirty || writeback)
1069                         stat->nr_dirty += nr_pages;
1070
1071                 if (dirty && !writeback)
1072                         stat->nr_unqueued_dirty += nr_pages;
1073
1074                 /*
1075                  * Treat this folio as congested if folios are cycling
1076                  * through the LRU so quickly that the folios marked
1077                  * for immediate reclaim are making it to the end of
1078                  * the LRU a second time.
1079                  */
1080                 if (writeback && folio_test_reclaim(folio))
1081                         stat->nr_congested += nr_pages;
1082
1083                 /*
1084                  * If a folio at the tail of the LRU is under writeback, there
1085                  * are three cases to consider.
1086                  *
1087                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number
1088                  *    of folios under writeback and this folio has both
1089                  *    the writeback and reclaim flags set, then it
1090                  *    indicates that folios are being queued for I/O but
1091                  *    are being recycled through the LRU before the I/O
1092                  *    can complete. Waiting on the folio itself risks an
1093                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback
1094                  *    the folio due to I/O error or disconnected storage
1095                  *    so instead note that the LRU is being scanned too
1096                  *    quickly and the caller can stall after the folio
1097                  *    list has been processed.
1098                  *
1099                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a folio that is
1100                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1101                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1102                  *    not to fs). In this case mark the folio for immediate
1103                  *    reclaim and continue scanning.
1104                  *
1105                  *    Require may_enter_fs() because we would wait on fs, which
1106                  *    may not have submitted I/O yet. And the loop driver might
1107                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a folio for
1108                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1109                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1110                  *    would probably show more reasons.
1111                  *
1112                  * 3) Legacy memcg encounters a folio that already has the
1113                  *    reclaim flag set. memcg does not have any dirty folio
1114                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1115                  *    folios are in writeback and there is nothing else to
1116                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1117                  *
1118                  * In cases 1) and 2) we activate the folios to get them out of
1119                  * the way while we continue scanning for clean folios on the
1120                  * inactive list and refilling from the active list. The
1121                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1122                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1123                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1124                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1125                  * takes to write them to disk.
1126                  */
1127                 if (folio_test_writeback(folio)) {
1128                         /* Case 1 above */
1129                         if (current_is_kswapd() &&
1130                             folio_test_reclaim(folio) &&
1131                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1132                                 stat->nr_immediate += nr_pages;
1133                                 goto activate_locked;
1134
1135                         /* Case 2 above */
1136                         } else if (writeback_throttling_sane(sc) ||
1137                             !folio_test_reclaim(folio) ||
1138                             !may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask)) {
1139                                 /*
1140                                  * This is slightly racy -
1141                                  * folio_end_writeback() might have
1142                                  * just cleared the reclaim flag, then
1143                                  * setting the reclaim flag here ends up
1144                                  * interpreted as the readahead flag - but
1145                                  * that does not matter enough to care.
1146                                  * What we do want is for this folio to
1147                                  * have the reclaim flag set next time
1148                                  * memcg reclaim reaches the tests above,
1149                                  * so it will then wait for writeback to
1150                                  * avoid OOM; and it's also appropriate
1151                                  * in global reclaim.
1152                                  */
1153                                 folio_set_reclaim(folio);
1154                                 stat->nr_writeback += nr_pages;
1155                                 goto activate_locked;
1156
1157                         /* Case 3 above */
1158                         } else {
1159                                 folio_unlock(folio);
1160                                 folio_wait_writeback(folio);
1161                                 /* then go back and try same folio again */
1162                                 list_add_tail(&folio->lru, folio_list);
1163                                 continue;
1164                         }
1165                 }
1166
1167                 if (!ignore_references)
1168                         references = folio_check_references(folio, sc);
1169
1170                 switch (references) {
1171                 case FOLIOREF_ACTIVATE:
1172                         goto activate_locked;
1173                 case FOLIOREF_KEEP:
1174                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1175                         goto keep_locked;
1176                 case FOLIOREF_RECLAIM:
1177                 case FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN:
1178                         ; /* try to reclaim the folio below */
1179                 }
1180
1181                 /*
1182                  * Before reclaiming the folio, try to relocate
1183                  * its contents to another node.
1184                  */
1185                 if (do_demote_pass &&
1186                     (thp_migration_supported() || !folio_test_large(folio))) {
1187                         list_add(&folio->lru, &demote_folios);
1188                         folio_unlock(folio);
1189                         continue;
1190                 }
1191
1192                 /*
1193                  * Anonymous process memory has backing store?
1194                  * Try to allocate it some swap space here.
1195                  * Lazyfree folio could be freed directly
1196                  */
1197                 if (folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio)) {
1198                         if (!folio_test_swapcache(folio)) {
1199                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1200                                         goto keep_locked;
1201                                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1202                                         goto keep_locked;
1203                                 if (folio_test_large(folio)) {
1204                                         /* cannot split folio, skip it */
1205                                         if (!can_split_folio(folio, NULL))
1206                                                 goto activate_locked;
1207                                         /*
1208                                          * Split folios without a PMD map right
1209                                          * away. Chances are some or all of the
1210                                          * tail pages can be freed without IO.
1211                                          */
1212                                         if (!folio_entire_mapcount(folio) &&
1213                                             split_folio_to_list(folio,
1214                                                                 folio_list))
1215                                                 goto activate_locked;
1216                                 }
1217                                 if (!add_to_swap(folio)) {
1218                                         if (!folio_test_large(folio))
1219                                                 goto activate_locked_split;
1220                                         /* Fallback to swap normal pages */
1221                                         if (split_folio_to_list(folio,
1222                                                                 folio_list))
1223                                                 goto activate_locked;
1224 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1225                                         count_memcg_folio_events(folio, THP_SWPOUT_FALLBACK, 1);
1226                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1227 #endif
1228                                         if (!add_to_swap(folio))
1229                                                 goto activate_locked_split;
1230                                 }
1231                         }
1232                 } else if (folio_test_swapbacked(folio) &&
1233                            folio_test_large(folio)) {
1234                         /* Split shmem folio */
1235                         if (split_folio_to_list(folio, folio_list))
1236                                 goto keep_locked;
1237                 }
1238
1239                 /*
1240                  * If the folio was split above, the tail pages will make
1241                  * their own pass through this function and be accounted
1242                  * then.
1243                  */
1244                 if ((nr_pages > 1) && !folio_test_large(folio)) {
1245                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1246                         nr_pages = 1;
1247                 }
1248
1249                 /*
1250                  * The folio is mapped into the page tables of one or more
1251                  * processes. Try to unmap it here.
1252                  */
1253                 if (folio_mapped(folio)) {
1254                         enum ttu_flags flags = TTU_BATCH_FLUSH;
1255                         bool was_swapbacked = folio_test_swapbacked(folio);
1256
1257                         if (folio_test_pmd_mappable(folio))
1258                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1259
1260                         try_to_unmap(folio, flags);
1261                         if (folio_mapped(folio)) {
1262                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1263                                 if (!was_swapbacked &&
1264                                     folio_test_swapbacked(folio))
1265                                         stat->nr_lazyfree_fail += nr_pages;
1266                                 goto activate_locked;
1267                         }
1268                 }
1269
1270                 /*
1271                  * Folio is unmapped now so it cannot be newly pinned anymore.
1272                  * No point in trying to reclaim folio if it is pinned.
1273                  * Furthermore we don't want to reclaim underlying fs metadata
1274                  * if the folio is pinned and thus potentially modified by the
1275                  * pinning process as that may upset the filesystem.
1276                  */
1277                 if (folio_maybe_dma_pinned(folio))
1278                         goto activate_locked;
1279
1280                 mapping = folio_mapping(folio);
1281                 if (folio_test_dirty(folio)) {
1282                         /*
1283                          * Only kswapd can writeback filesystem folios
1284                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1285                          * injecting inefficient single-folio I/O into
1286                          * flusher writeback as much as possible: only
1287                          * write folios when we've encountered many
1288                          * dirty folios, and when we've already scanned
1289                          * the rest of the LRU for clean folios and see
1290                          * the same dirty folios again (with the reclaim
1291                          * flag set).
1292                          */
1293                         if (folio_is_file_lru(folio) &&
1294                             (!current_is_kswapd() ||
1295                              !folio_test_reclaim(folio) ||
1296                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1297                                 /*
1298                                  * Immediately reclaim when written back.
1299                                  * Similar in principle to folio_deactivate()
1300                                  * except we already have the folio isolated
1301                                  * and know it's dirty
1302                                  */
1303                                 node_stat_mod_folio(folio, NR_VMSCAN_IMMEDIATE,
1304                                                 nr_pages);
1305                                 folio_set_reclaim(folio);
1306
1307                                 goto activate_locked;
1308                         }
1309
1310                         if (references == FOLIOREF_RECLAIM_CLEAN)
1311                                 goto keep_locked;
1312                         if (!may_enter_fs(folio, sc->gfp_mask))
1313                                 goto keep_locked;
1314                         if (!sc->may_writepage)
1315                                 goto keep_locked;
1316
1317                         /*
1318                          * Folio is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1319                          * potentially exists to avoid CPU writes after I/O
1320                          * starts and then write it out here.
1321                          */
1322                         try_to_unmap_flush_dirty();
1323                         switch (pageout(folio, mapping, &plug)) {
1324                         case PAGE_KEEP:
1325                                 goto keep_locked;
1326                         case PAGE_ACTIVATE:
1327                                 goto activate_locked;
1328                         case PAGE_SUCCESS:
1329                                 stat->nr_pageout += nr_pages;
1330
1331                                 if (folio_test_writeback(folio))
1332                                         goto keep;
1333                                 if (folio_test_dirty(folio))
1334                                         goto keep;
1335
1336                                 /*
1337                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1338                                  * ahead and try to reclaim the folio.
1339                                  */
1340                                 if (!folio_trylock(folio))
1341                                         goto keep;
1342                                 if (folio_test_dirty(folio) ||
1343                                     folio_test_writeback(folio))
1344                                         goto keep_locked;
1345                                 mapping = folio_mapping(folio);
1346                                 fallthrough;
1347                         case PAGE_CLEAN:
1348                                 ; /* try to free the folio below */
1349                         }
1350                 }
1351
1352                 /*
1353                  * If the folio has buffers, try to free the buffer
1354                  * mappings associated with this folio. If we succeed
1355                  * we try to free the folio as well.
1356                  *
1357                  * We do this even if the folio is dirty.
1358                  * filemap_release_folio() does not perform I/O, but it
1359                  * is possible for a folio to have the dirty flag set,
1360                  * but it is actually clean (all its buffers are clean).
1361                  * This happens if the buffers were written out directly,
1362                  * with submit_bh(). ext3 will do this, as well as
1363                  * the blockdev mapping.  filemap_release_folio() will
1364                  * discover that cleanness and will drop the buffers
1365                  * and mark the folio clean - it can be freed.
1366                  *
1367                  * Rarely, folios can have buffers and no ->mapping.
1368                  * These are the folios which were not successfully
1369                  * invalidated in truncate_cleanup_folio().  We try to
1370                  * drop those buffers here and if that worked, and the
1371                  * folio is no longer mapped into process address space
1372                  * (refcount == 1) it can be freed.  Otherwise, leave
1373                  * the folio on the LRU so it is swappable.
1374                  */
1375                 if (folio_needs_release(folio)) {
1376                         if (!filemap_release_folio(folio, sc->gfp_mask))
1377                                 goto activate_locked;
1378                         if (!mapping && folio_ref_count(folio) == 1) {
1379                                 folio_unlock(folio);
1380                                 if (folio_put_testzero(folio))
1381                                         goto free_it;
1382                                 else {
1383                                         /*
1384                                          * rare race with speculative reference.
1385                                          * the speculative reference will free
1386                                          * this folio shortly, so we may
1387                                          * increment nr_reclaimed here (and
1388                                          * leave it off the LRU).
1389                                          */
1390                                         nr_reclaimed += nr_pages;
1391                                         continue;
1392                                 }
1393                         }
1394                 }
1395
1396                 if (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapbacked(folio)) {
1397                         /* follow __remove_mapping for reference */
1398                         if (!folio_ref_freeze(folio, 1))
1399                                 goto keep_locked;
1400                         /*
1401                          * The folio has only one reference left, which is
1402                          * from the isolation. After the caller puts the
1403                          * folio back on the lru and drops the reference, the
1404                          * folio will be freed anyway. It doesn't matter
1405                          * which lru it goes on. So we don't bother checking
1406                          * the dirty flag here.
1407                          */
1408                         count_vm_events(PGLAZYFREED, nr_pages);
1409                         count_memcg_folio_events(folio, PGLAZYFREED, nr_pages);
1410                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, folio, true,
1411                                                          sc->target_mem_cgroup))
1412                         goto keep_locked;
1413
1414                 folio_unlock(folio);
1415 free_it:
1416                 /*
1417                  * Folio may get swapped out as a whole, need to account
1418                  * all pages in it.
1419                  */
1420                 nr_reclaimed += nr_pages;
1421
1422                 if (folio_test_large(folio) &&
1423                     folio_test_large_rmappable(folio))
1424                         folio_undo_large_rmappable(folio);
1425                 if (folio_batch_add(&free_folios, folio) == 0) {
1426                         mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1427                         try_to_unmap_flush();
1428                         free_unref_folios(&free_folios);
1429                 }
1430                 continue;
1431
1432 activate_locked_split:
1433                 /*
1434                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1435                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1436                  */
1437                 if (nr_pages > 1) {
1438                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1439                         nr_pages = 1;
1440                 }
1441 activate_locked:
1442                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1443                 if (folio_test_swapcache(folio) &&
1444                     (mem_cgroup_swap_full(folio) || folio_test_mlocked(folio)))
1445                         folio_free_swap(folio);
1446                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
1447                 if (!folio_test_mlocked(folio)) {
1448                         int type = folio_is_file_lru(folio);
1449                         folio_set_active(folio);
1450                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1451                         count_memcg_folio_events(folio, PGACTIVATE, nr_pages);
1452                 }
1453 keep_locked:
1454                 folio_unlock(folio);
1455 keep:
1456                 list_add(&folio->lru, &ret_folios);
1457                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio) ||
1458                                 folio_test_unevictable(folio), folio);
1459         }
1460         /* 'folio_list' is always empty here */
1461
1462         /* Migrate folios selected for demotion */
1463         nr_reclaimed += demote_folio_list(&demote_folios, pgdat);
1464         /* Folios that could not be demoted are still in @demote_folios */
1465         if (!list_empty(&demote_folios)) {
1466                 /* Folios which weren't demoted go back on @folio_list */
1467                 list_splice_init(&demote_folios, folio_list);
1468
1469                 /*
1470                  * goto retry to reclaim the undemoted folios in folio_list if
1471                  * desired.
1472                  *
1473                  * Reclaiming directly from top tier nodes is not often desired
1474                  * due to it breaking the LRU ordering: in general memory
1475                  * should be reclaimed from lower tier nodes and demoted from
1476                  * top tier nodes.
1477                  *
1478                  * However, disabling reclaim from top tier nodes entirely
1479                  * would cause ooms in edge scenarios where lower tier memory
1480                  * is unreclaimable for whatever reason, eg memory being
1481                  * mlocked or too hot to reclaim. We can disable reclaim
1482                  * from top tier nodes in proactive reclaim though as that is
1483                  * not real memory pressure.
1484                  */
1485                 if (!sc->proactive) {
1486                         do_demote_pass = false;
1487                         goto retry;
1488                 }
1489         }
1490
1491         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1492
1493         mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1494         try_to_unmap_flush();
1495         free_unref_folios(&free_folios);
1496
1497         list_splice(&ret_folios, folio_list);
1498         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1499
1500         if (plug)
1501                 swap_write_unplug(plug);
1502         return nr_reclaimed;
1503 }
1504
1505 unsigned int reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1506                                            struct list_head *folio_list)
1507 {
1508         struct scan_control sc = {
1509                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1510                 .may_unmap = 1,
1511         };
1512         struct reclaim_stat stat;
1513         unsigned int nr_reclaimed;
1514         struct folio *folio, *next;
1515         LIST_HEAD(clean_folios);
1516         unsigned int noreclaim_flag;
1517
1518         list_for_each_entry_safe(folio, next, folio_list, lru) {
1519                 if (!folio_test_hugetlb(folio) && folio_is_file_lru(folio) &&
1520                     !folio_test_dirty(folio) && !__folio_test_movable(folio) &&
1521                     !folio_test_unevictable(folio)) {
1522                         folio_clear_active(folio);
1523                         list_move(&folio->lru, &clean_folios);
1524                 }
1525         }
1526
1527         /*
1528          * We should be safe here since we are only dealing with file pages and
1529          * we are not kswapd and therefore cannot write dirty file pages. But
1530          * call memalloc_noreclaim_save() anyway, just in case these conditions
1531          * change in the future.
1532          */
1533         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
1534         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&clean_folios, zone->zone_pgdat, &sc,
1535                                         &stat, true);
1536         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
1537
1538         list_splice(&clean_folios, folio_list);
1539         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1540                             -(long)nr_reclaimed);
1541         /*
1542          * Since lazyfree pages are isolated from file LRU from the beginning,
1543          * they will rotate back to anonymous LRU in the end if it failed to
1544          * discard so isolated count will be mismatched.
1545          * Compensate the isolated count for both LRU lists.
1546          */
1547         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_ANON,
1548                             stat.nr_lazyfree_fail);
1549         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE,
1550                             -(long)stat.nr_lazyfree_fail);
1551         return nr_reclaimed;
1552 }
1553
1554 /*
1555  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1556  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a sanity check.
1557  */
1558 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1559                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1560 {
1561         int zid;
1562
1563         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1564                 if (!nr_zone_taken[zid])
1565                         continue;
1566
1567                 update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1568         }
1569
1570 }
1571
1572 #ifdef CONFIG_CMA
1573 /*
1574  * It is waste of effort to scan and reclaim CMA pages if it is not available
1575  * for current allocation context. Kswapd can not be enrolled as it can not
1576  * distinguish this scenario by using sc->gfp_mask = GFP_KERNEL
1577  */
1578 static bool skip_cma(struct folio *folio, struct scan_control *sc)
1579 {
1580         return !current_is_kswapd() &&
1581                         gfp_migratetype(sc->gfp_mask) != MIGRATE_MOVABLE &&
1582                         folio_migratetype(folio) == MIGRATE_CMA;
1583 }
1584 #else
1585 static bool skip_cma(struct folio *folio, struct scan_control *sc)
1586 {
1587         return false;
1588 }
1589 #endif
1590
1591 /*
1592  * Isolating page from the lruvec to fill in @dst list by nr_to_scan times.
1593  *
1594  * lruvec->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1595  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1596  * and working on them outside the LRU lock.
1597  *
1598  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1599  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1600  *
1601  * Lru_lock must be held before calling this function.
1602  *
1603  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1604  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1605  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1606  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1607  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1608  * @lru:        LRU list id for isolating
1609  *
1610  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1611  */
1612 static unsigned long isolate_lru_folios(unsigned long nr_to_scan,
1613                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1614                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1615                 enum lru_list lru)
1616 {
1617         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1618         unsigned long nr_taken = 0;
1619         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1620         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1621         unsigned long skipped = 0;
1622         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1623         LIST_HEAD(folios_skipped);
1624
1625         total_scan = 0;
1626         scan = 0;
1627         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1628                 struct list_head *move_to = src;
1629                 struct folio *folio;
1630
1631                 folio = lru_to_folio(src);
1632                 prefetchw_prev_lru_folio(folio, src, flags);
1633
1634                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1635                 total_scan += nr_pages;
1636
1637                 if (folio_zonenum(folio) > sc->reclaim_idx ||
1638                                 skip_cma(folio, sc)) {
1639                         nr_skipped[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
1640                         move_to = &folios_skipped;
1641                         goto move;
1642                 }
1643
1644                 /*
1645                  * Do not count skipped folios because that makes the function
1646                  * return with no isolated folios if the LRU mostly contains
1647                  * ineligible folios.  This causes the VM to not reclaim any
1648                  * folios, triggering a premature OOM.
1649                  * Account all pages in a folio.
1650                  */
1651                 scan += nr_pages;
1652
1653                 if (!folio_test_lru(folio))
1654                         goto move;
1655                 if (!sc->may_unmap && folio_mapped(folio))
1656                         goto move;
1657
1658                 /*
1659                  * Be careful not to clear the lru flag until after we're
1660                  * sure the folio is not being freed elsewhere -- the
1661                  * folio release code relies on it.
1662                  */
1663                 if (unlikely(!folio_try_get(folio)))
1664                         goto move;
1665
1666                 if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
1667                         /* Another thread is already isolating this folio */
1668                         folio_put(folio);
1669                         goto move;
1670                 }
1671
1672                 nr_taken += nr_pages;
1673                 nr_zone_taken[folio_zonenum(folio)] += nr_pages;
1674                 move_to = dst;
1675 move:
1676                 list_move(&folio->lru, move_to);
1677         }
1678
1679         /*
1680          * Splice any skipped folios to the start of the LRU list. Note that
1681          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1682          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1683          * scanning would soon rescan the same folios to skip and waste lots
1684          * of cpu cycles.
1685          */
1686         if (!list_empty(&folios_skipped)) {
1687                 int zid;
1688
1689                 list_splice(&folios_skipped, src);
1690                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1691                         if (!nr_skipped[zid])
1692                                 continue;
1693
1694                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1695                         skipped += nr_skipped[zid];
1696                 }
1697         }
1698         *nr_scanned = total_scan;
1699         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1700                                     total_scan, skipped, nr_taken, lru);
1701         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1702         return nr_taken;
1703 }
1704
1705 /**
1706  * folio_isolate_lru() - Try to isolate a folio from its LRU list.
1707  * @folio: Folio to isolate from its LRU list.
1708  *
1709  * Isolate a @folio from an LRU list and adjust the vmstat statistic
1710  * corresponding to whatever LRU list the folio was on.
1711  *
1712  * The folio will have its LRU flag cleared.  If it was found on the
1713  * active list, it will have the Active flag set.  If it was found on the
1714  * unevictable list, it will have the Unevictable flag set.  These flags
1715  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1716  *
1717  * Context:
1718  *
1719  * (1) Must be called with an elevated refcount on the folio. This is a
1720  *     fundamental difference from isolate_lru_folios() (which is called
1721  *     without a stable reference).
1722  * (2) The lru_lock must not be held.
1723  * (3) Interrupts must be enabled.
1724  *
1725  * Return: true if the folio was removed from an LRU list.
1726  * false if the folio was not on an LRU list.
1727  */
1728 bool folio_isolate_lru(struct folio *folio)
1729 {
1730         bool ret = false;
1731
1732         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_ref_count(folio), folio);
1733
1734         if (folio_test_clear_lru(folio)) {
1735                 struct lruvec *lruvec;
1736
1737                 folio_get(folio);
1738                 lruvec = folio_lruvec_lock_irq(folio);
1739                 lruvec_del_folio(lruvec, folio);
1740                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
1741                 ret = true;
1742         }
1743
1744         return ret;
1745 }
1746
1747 /*
1748  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1749  * then get rescheduled. When there are massive number of tasks doing page
1750  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1751  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1752  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1753  */
1754 static bool too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1755                 struct scan_control *sc)
1756 {
1757         unsigned long inactive, isolated;
1758         bool too_many;
1759
1760         if (current_is_kswapd())
1761                 return false;
1762
1763         if (!writeback_throttling_sane(sc))
1764                 return false;
1765
1766         if (file) {
1767                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1768                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1769         } else {
1770                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1771                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1772         }
1773
1774         /*
1775          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1776          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1777          * deadlock.
1778          */
1779         if (gfp_has_io_fs(sc->gfp_mask))
1780                 inactive >>= 3;
1781
1782         too_many = isolated > inactive;
1783
1784         /* Wake up tasks throttled due to too_many_isolated. */
1785         if (!too_many)
1786                 wake_throttle_isolated(pgdat);
1787
1788         return too_many;
1789 }
1790
1791 /*
1792  * move_folios_to_lru() moves folios from private @list to appropriate LRU list.
1793  *
1794  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1795  */
1796 static unsigned int move_folios_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1797                 struct list_head *list)
1798 {
1799         int nr_pages, nr_moved = 0;
1800         struct folio_batch free_folios;
1801
1802         folio_batch_init(&free_folios);
1803         while (!list_empty(list)) {
1804                 struct folio *folio = lru_to_folio(list);
1805
1806                 VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
1807                 list_del(&folio->lru);
1808                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
1809                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1810                         folio_putback_lru(folio);
1811                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1812                         continue;
1813                 }
1814
1815                 /*
1816                  * The folio_set_lru needs to be kept here for list integrity.
1817                  * Otherwise:
1818                  *   #0 move_folios_to_lru             #1 release_pages
1819                  *   if (!folio_put_testzero())
1820                  *                                    if (folio_put_testzero())
1821                  *                                      !lru //skip lru_lock
1822                  *     folio_set_lru()
1823                  *     list_add(&folio->lru,)
1824                  *                                        list_add(&folio->lru,)
1825                  */
1826                 folio_set_lru(folio);
1827
1828                 if (unlikely(folio_put_testzero(folio))) {
1829                         __folio_clear_lru_flags(folio);
1830
1831                         if (folio_test_large(folio) &&
1832                             folio_test_large_rmappable(folio))
1833                                 folio_undo_large_rmappable(folio);
1834                         if (folio_batch_add(&free_folios, folio) == 0) {
1835                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1836                                 mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1837                                 free_unref_folios(&free_folios);
1838                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1839                         }
1840
1841                         continue;
1842                 }
1843
1844                 /*
1845                  * All pages were isolated from the same lruvec (and isolation
1846                  * inhibits memcg migration).
1847                  */
1848                 VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_matches_lruvec(folio, lruvec), folio);
1849                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
1850                 nr_pages = folio_nr_pages(folio);
1851                 nr_moved += nr_pages;
1852                 if (folio_test_active(folio))
1853                         workingset_age_nonresident(lruvec, nr_pages);
1854         }
1855
1856         if (free_folios.nr) {
1857                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1858                 mem_cgroup_uncharge_folios(&free_folios);
1859                 free_unref_folios(&free_folios);
1860                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1861         }
1862
1863         return nr_moved;
1864 }
1865
1866 /*
1867  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services a backing
1868  * device by writing to the page cache it sets PF_LOCAL_THROTTLE. In this case
1869  * we should not throttle.  Otherwise it is safe to do so.
1870  */
1871 static int current_may_throttle(void)
1872 {
1873         return !(current->flags & PF_LOCAL_THROTTLE);
1874 }
1875
1876 /*
1877  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1878  * of reclaimed pages
1879  */
1880 static unsigned long shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan,
1881                 struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
1882                 enum lru_list lru)
1883 {
1884         LIST_HEAD(folio_list);
1885         unsigned long nr_scanned;
1886         unsigned int nr_reclaimed = 0;
1887         unsigned long nr_taken;
1888         struct reclaim_stat stat;
1889         bool file = is_file_lru(lru);
1890         enum vm_event_item item;
1891         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1892         bool stalled = false;
1893
1894         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1895                 if (stalled)
1896                         return 0;
1897
1898                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1899                 stalled = true;
1900                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_ISOLATED);
1901
1902                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1903                 if (fatal_signal_pending(current))
1904                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1905         }
1906
1907         lru_add_drain();
1908
1909         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1910
1911         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &folio_list,
1912                                      &nr_scanned, sc, lru);
1913
1914         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1915         item = PGSCAN_KSWAPD + reclaimer_offset();
1916         if (!cgroup_reclaim(sc))
1917                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1918         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1919         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + file, nr_scanned);
1920
1921         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1922
1923         if (nr_taken == 0)
1924                 return 0;
1925
1926         nr_reclaimed = shrink_folio_list(&folio_list, pgdat, sc, &stat, false);
1927
1928         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
1929         move_folios_to_lru(lruvec, &folio_list);
1930
1931         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1932         item = PGSTEAL_KSWAPD + reclaimer_offset();
1933         if (!cgroup_reclaim(sc))
1934                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
1935         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
1936         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + file, nr_reclaimed);
1937         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
1938
1939         lru_note_cost(lruvec, file, stat.nr_pageout, nr_scanned - nr_reclaimed);
1940
1941         /*
1942          * If dirty folios are scanned that are not queued for IO, it
1943          * implies that flushers are not doing their job. This can
1944          * happen when memory pressure pushes dirty folios to the end of
1945          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1946          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1947          * dirty folios grows not through writes but through memory
1948          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1949          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1950          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1951          */
1952         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken) {
1953                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1954                 /*
1955                  * For cgroupv1 dirty throttling is achieved by waking up
1956                  * the kernel flusher here and later waiting on folios
1957                  * which are in writeback to finish (see shrink_folio_list()).
1958                  *
1959                  * Flusher may not be able to issue writeback quickly
1960                  * enough for cgroupv1 writeback throttling to work
1961                  * on a large system.
1962                  */
1963                 if (!writeback_throttling_sane(sc))
1964                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
1965         }
1966
1967         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
1968         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
1969         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
1970         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
1971         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
1972         sc->nr.taken += nr_taken;
1973         if (file)
1974                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
1975
1976         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1977                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
1978         return nr_reclaimed;
1979 }
1980
1981 /*
1982  * shrink_active_list() moves folios from the active LRU to the inactive LRU.
1983  *
1984  * We move them the other way if the folio is referenced by one or more
1985  * processes.
1986  *
1987  * If the folios are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1988  * appropriate to hold lru_lock across the whole operation.  But if
1989  * the folios are mapped, the processing is slow (folio_referenced()), so
1990  * we should drop lru_lock around each folio.  It's impossible to balance
1991  * this, so instead we remove the folios from the LRU while processing them.
1992  * It is safe to rely on the active flag against the non-LRU folios in here
1993  * because nobody will play with that bit on a non-LRU folio.
1994  *
1995  * The downside is that we have to touch folio->_refcount against each folio.
1996  * But we had to alter folio->flags anyway.
1997  */
1998 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1999                                struct lruvec *lruvec,
2000                                struct scan_control *sc,
2001                                enum lru_list lru)
2002 {
2003         unsigned long nr_taken;
2004         unsigned long nr_scanned;
2005         unsigned long vm_flags;
2006         LIST_HEAD(l_hold);      /* The folios which were snipped off */
2007         LIST_HEAD(l_active);
2008         LIST_HEAD(l_inactive);
2009         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2010         unsigned nr_rotated = 0;
2011         bool file = is_file_lru(lru);
2012         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2013
2014         lru_add_drain();
2015
2016         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2017
2018         nr_taken = isolate_lru_folios(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2019                                      &nr_scanned, sc, lru);
2020
2021         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2022
2023         if (!cgroup_reclaim(sc))
2024                 __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2025         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2026
2027         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2028
2029         while (!list_empty(&l_hold)) {
2030                 struct folio *folio;
2031
2032                 cond_resched();
2033                 folio = lru_to_folio(&l_hold);
2034                 list_del(&folio->lru);
2035
2036                 if (unlikely(!folio_evictable(folio))) {
2037                         folio_putback_lru(folio);
2038                         continue;
2039                 }
2040
2041                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2042                         if (folio_needs_release(folio) &&
2043                             folio_trylock(folio)) {
2044                                 filemap_release_folio(folio, 0);
2045                                 folio_unlock(folio);
2046                         }
2047                 }
2048
2049                 /* Referenced or rmap lock contention: rotate */
2050                 if (folio_referenced(folio, 0, sc->target_mem_cgroup,
2051                                      &vm_flags) != 0) {
2052                         /*
2053                          * Identify referenced, file-backed active folios and
2054                          * give them one more trip around the active list. So
2055                          * that executable code get better chances to stay in
2056                          * memory under moderate memory pressure.  Anon folios
2057                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2058                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC folios,
2059                          * so we ignore them here.
2060                          */
2061                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && folio_is_file_lru(folio)) {
2062                                 nr_rotated += folio_nr_pages(folio);
2063                                 list_add(&folio->lru, &l_active);
2064                                 continue;
2065                         }
2066                 }
2067
2068                 folio_clear_active(folio);      /* we are de-activating */
2069                 folio_set_workingset(folio);
2070                 list_add(&folio->lru, &l_inactive);
2071         }
2072
2073         /*
2074          * Move folios back to the lru list.
2075          */
2076         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
2077
2078         nr_activate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_active);
2079         nr_deactivate = move_folios_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2080
2081         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2082         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2083
2084         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2085         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
2086
2087         if (nr_rotated)
2088                 lru_note_cost(lruvec, file, 0, nr_rotated);
2089         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2090                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2091 }
2092
2093 static unsigned int reclaim_folio_list(struct list_head *folio_list,
2094                                       struct pglist_data *pgdat,
2095                                       bool ignore_references)
2096 {
2097         struct reclaim_stat dummy_stat;
2098         unsigned int nr_reclaimed;
2099         struct folio *folio;
2100         struct scan_control sc = {
2101                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
2102                 .may_writepage = 1,
2103                 .may_unmap = 1,
2104                 .may_swap = 1,
2105                 .no_demotion = 1,
2106         };
2107
2108         nr_reclaimed = shrink_folio_list(folio_list, pgdat, &sc, &dummy_stat, ignore_references);
2109         while (!list_empty(folio_list)) {
2110                 folio = lru_to_folio(folio_list);
2111                 list_del(&folio->lru);
2112                 folio_putback_lru(folio);
2113         }
2114
2115         return nr_reclaimed;
2116 }
2117
2118 unsigned long reclaim_pages(struct list_head *folio_list, bool ignore_references)
2119 {
2120         int nid;
2121         unsigned int nr_reclaimed = 0;
2122         LIST_HEAD(node_folio_list);
2123         unsigned int noreclaim_flag;
2124
2125         if (list_empty(folio_list))
2126                 return nr_reclaimed;
2127
2128         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
2129
2130         nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2131         do {
2132                 struct folio *folio = lru_to_folio(folio_list);
2133
2134                 if (nid == folio_nid(folio)) {
2135                         folio_clear_active(folio);
2136                         list_move(&folio->lru, &node_folio_list);
2137                         continue;
2138                 }
2139
2140                 nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid),
2141                                                    ignore_references);
2142                 nid = folio_nid(lru_to_folio(folio_list));
2143         } while (!list_empty(folio_list));
2144
2145         nr_reclaimed += reclaim_folio_list(&node_folio_list, NODE_DATA(nid), ignore_references);
2146
2147         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
2148
2149         return nr_reclaimed;
2150 }
2151
2152 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2153                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2154 {
2155         if (is_active_lru(lru)) {
2156                 if (sc->may_deactivate & (1 << is_file_lru(lru)))
2157                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2158                 else
2159                         sc->skipped_deactivate = 1;
2160                 return 0;
2161         }
2162
2163         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2164 }
2165
2166 /*
2167  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2168  * to do too much work.
2169  *
2170  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2171  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2172  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2173  *
2174  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2175  * folio has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2176  *
2177  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2178  *
2179  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE folios
2180  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2181  * of 3 means 3:1 or 25% of the folios are kept on the inactive list.
2182  *
2183  * total     target    max
2184  * memory    ratio     inactive
2185  * -------------------------------------
2186  *   10MB       1         5MB
2187  *  100MB       1        50MB
2188  *    1GB       3       250MB
2189  *   10GB      10       0.9GB
2190  *  100GB      31         3GB
2191  *    1TB     101        10GB
2192  *   10TB     320        32GB
2193  */
2194 static bool inactive_is_low(struct lruvec *lruvec, enum lru_list inactive_lru)
2195 {
2196         enum lru_list active_lru = inactive_lru + LRU_ACTIVE;
2197         unsigned long inactive, active;
2198         unsigned long inactive_ratio;
2199         unsigned long gb;
2200
2201         inactive = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + inactive_lru);
2202         active = lruvec_page_state(lruvec, NR_LRU_BASE + active_lru);
2203
2204         gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2205         if (gb)
2206                 inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2207         else
2208                 inactive_ratio = 1;
2209
2210         return inactive * inactive_ratio < active;
2211 }
2212
2213 enum scan_balance {
2214         SCAN_EQUAL,
2215         SCAN_FRACT,
2216         SCAN_ANON,
2217         SCAN_FILE,
2218 };
2219
2220 static void prepare_scan_control(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2221 {
2222         unsigned long file;
2223         struct lruvec *target_lruvec;
2224
2225         if (lru_gen_enabled())
2226                 return;
2227
2228         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
2229
2230         /*
2231          * Flush the memory cgroup stats, so that we read accurate per-memcg
2232          * lruvec stats for heuristics.
2233          */
2234         mem_cgroup_flush_stats(sc->target_mem_cgroup);
2235
2236         /*
2237          * Determine the scan balance between anon and file LRUs.
2238          */
2239         spin_lock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2240         sc->anon_cost = target_lruvec->anon_cost;
2241         sc->file_cost = target_lruvec->file_cost;
2242         spin_unlock_irq(&target_lruvec->lru_lock);
2243
2244         /*
2245          * Target desirable inactive:active list ratios for the anon
2246          * and file LRU lists.
2247          */
2248         if (!sc->force_deactivate) {
2249                 unsigned long refaults;
2250
2251                 /*
2252                  * When refaults are being observed, it means a new
2253                  * workingset is being established. Deactivate to get
2254                  * rid of any stale active pages quickly.
2255                  */
2256                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2257                                 WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
2258                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] ||
2259                         inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
2260                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_ANON;
2261                 else
2262                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_ANON;
2263
2264                 refaults = lruvec_page_state(target_lruvec,
2265                                 WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
2266                 if (refaults != target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] ||
2267                     inactive_is_low(target_lruvec, LRU_INACTIVE_FILE))
2268                         sc->may_deactivate |= DEACTIVATE_FILE;
2269                 else
2270                         sc->may_deactivate &= ~DEACTIVATE_FILE;
2271         } else
2272                 sc->may_deactivate = DEACTIVATE_ANON | DEACTIVATE_FILE;
2273
2274         /*
2275          * If we have plenty of inactive file pages that aren't
2276          * thrashing, try to reclaim those first before touching
2277          * anonymous pages.
2278          */
2279         file = lruvec_page_state(target_lruvec, NR_INACTIVE_FILE);
2280         if (file >> sc->priority && !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_FILE) &&
2281             !sc->no_cache_trim_mode)
2282                 sc->cache_trim_mode = 1;
2283         else
2284                 sc->cache_trim_mode = 0;
2285
2286         /*
2287          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2288          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2289          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2290          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2291          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2292          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2293          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2294          */
2295         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
2296                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2297                 unsigned long free, anon;
2298                 int z;
2299
2300                 free = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2301                 file = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2302                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2303
2304                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2305                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2306
2307                         if (!managed_zone(zone))
2308                                 continue;
2309
2310                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2311                 }
2312
2313                 /*
2314                  * Consider anon: if that's low too, this isn't a
2315                  * runaway file reclaim problem, but rather just
2316                  * extreme pressure. Reclaim as per usual then.
2317                  */
2318                 anon = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2319
2320                 sc->file_is_tiny =
2321                         file + free <= total_high_wmark &&
2322                         !(sc->may_deactivate & DEACTIVATE_ANON) &&
2323                         anon >> sc->priority;
2324         }
2325 }
2326
2327 /*
2328  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2329  * scanned.
2330  *
2331  * nr[0] = anon inactive folios to scan; nr[1] = anon active folios to scan
2332  * nr[2] = file inactive folios to scan; nr[3] = file active folios to scan
2333  */
2334 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
2335                            unsigned long *nr)
2336 {
2337         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2338         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2339         unsigned long anon_cost, file_cost, total_cost;
2340         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2341         u64 fraction[ANON_AND_FILE];
2342         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2343         enum scan_balance scan_balance;
2344         unsigned long ap, fp;
2345         enum lru_list lru;
2346
2347         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon folios. */
2348         if (!sc->may_swap || !can_reclaim_anon_pages(memcg, pgdat->node_id, sc)) {
2349                 scan_balance = SCAN_FILE;
2350                 goto out;
2351         }
2352
2353         /*
2354          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2355          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2356          * disable swapping for individual groups completely when
2357          * using the memory controller's swap limit feature would be
2358          * too expensive.
2359          */
2360         if (cgroup_reclaim(sc) && !swappiness) {
2361                 scan_balance = SCAN_FILE;
2362                 goto out;
2363         }
2364
2365         /*
2366          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2367          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2368          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2369          */
2370         if (!sc->priority && swappiness) {
2371                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2372                 goto out;
2373         }
2374
2375         /*
2376          * If the system is almost out of file pages, force-scan anon.
2377          */
2378         if (sc->file_is_tiny) {
2379                 scan_balance = SCAN_ANON;
2380                 goto out;
2381         }
2382
2383         /*
2384          * If there is enough inactive page cache, we do not reclaim
2385          * anything from the anonymous working right now.
2386          */
2387         if (sc->cache_trim_mode) {
2388                 scan_balance = SCAN_FILE;
2389                 goto out;
2390         }
2391
2392         scan_balance = SCAN_FRACT;
2393         /*
2394          * Calculate the pressure balance between anon and file pages.
2395          *
2396          * The amount of pressure we put on each LRU is inversely
2397          * proportional to the cost of reclaiming each list, as
2398          * determined by the share of pages that are refaulting, times
2399          * the relative IO cost of bringing back a swapped out
2400          * anonymous page vs reloading a filesystem page (swappiness).
2401          *
2402          * Although we limit that influence to ensure no list gets
2403          * left behind completely: at least a third of the pressure is
2404          * applied, before swappiness.
2405          *
2406          * With swappiness at 100, anon and file have equal IO cost.
2407          */
2408         total_cost = sc->anon_cost + sc->file_cost;
2409         anon_cost = total_cost + sc->anon_cost;
2410         file_cost = total_cost + sc->file_cost;
2411         total_cost = anon_cost + file_cost;
2412
2413         ap = swappiness * (total_cost + 1);
2414         ap /= anon_cost + 1;
2415
2416         fp = (200 - swappiness) * (total_cost + 1);
2417         fp /= file_cost + 1;
2418
2419         fraction[0] = ap;
2420         fraction[1] = fp;
2421         denominator = ap + fp;
2422 out:
2423         for_each_evictable_lru(lru) {
2424                 bool file = is_file_lru(lru);
2425                 unsigned long lruvec_size;
2426                 unsigned long low, min;
2427                 unsigned long scan;
2428
2429                 lruvec_size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2430                 mem_cgroup_protection(sc->target_mem_cgroup, memcg,
2431                                       &min, &low);
2432
2433                 if (min || low) {
2434                         /*
2435                          * Scale a cgroup's reclaim pressure by proportioning
2436                          * its current usage to its memory.low or memory.min
2437                          * setting.
2438                          *
2439                          * This is important, as otherwise scanning aggression
2440                          * becomes extremely binary -- from nothing as we
2441                          * approach the memory protection threshold, to totally
2442                          * nominal as we exceed it.  This results in requiring
2443                          * setting extremely liberal protection thresholds. It
2444                          * also means we simply get no protection at all if we
2445                          * set it too low, which is not ideal.
2446                          *
2447                          * If there is any protection in place, we reduce scan
2448                          * pressure by how much of the total memory used is
2449                          * within protection thresholds.
2450                          *
2451                          * There is one special case: in the first reclaim pass,
2452                          * we skip over all groups that are within their low
2453                          * protection. If that fails to reclaim enough pages to
2454                          * satisfy the reclaim goal, we come back and override
2455                          * the best-effort low protection. However, we still
2456                          * ideally want to honor how well-behaved groups are in
2457                          * that case instead of simply punishing them all
2458                          * equally. As such, we reclaim them based on how much
2459                          * memory they are using, reducing the scan pressure
2460                          * again by how much of the total memory used is under
2461                          * hard protection.
2462                          */
2463                         unsigned long cgroup_size = mem_cgroup_size(memcg);
2464                         unsigned long protection;
2465
2466                         /* memory.low scaling, make sure we retry before OOM */
2467                         if (!sc->memcg_low_reclaim && low > min) {
2468                                 protection = low;
2469                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
2470                         } else {
2471                                 protection = min;
2472                         }
2473
2474                         /* Avoid TOCTOU with earlier protection check */
2475                         cgroup_size = max(cgroup_size, protection);
2476
2477                         scan = lruvec_size - lruvec_size * protection /
2478                                 (cgroup_size + 1);
2479
2480                         /*
2481                          * Minimally target SWAP_CLUSTER_MAX pages to keep
2482                          * reclaim moving forwards, avoiding decrementing
2483                          * sc->priority further than desirable.
2484                          */
2485                         scan = max(scan, SWAP_CLUSTER_MAX);
2486                 } else {
2487                         scan = lruvec_size;
2488                 }
2489
2490                 scan >>= sc->priority;
2491
2492                 /*
2493                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2494                  * scrape out the remaining cache.
2495                  */
2496                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2497                         scan = min(lruvec_size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2498
2499                 switch (scan_balance) {
2500                 case SCAN_EQUAL:
2501                         /* Scan lists relative to size */
2502                         break;
2503                 case SCAN_FRACT:
2504                         /*
2505                          * Scan types proportional to swappiness and
2506                          * their relative recent reclaim efficiency.
2507                          * Make sure we don't miss the last page on
2508                          * the offlined memory cgroups because of a
2509                          * round-off error.
2510                          */
2511                         scan = mem_cgroup_online(memcg) ?
2512                                div64_u64(scan * fraction[file], denominator) :
2513                                DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2514                                                   denominator);
2515                         break;
2516                 case SCAN_FILE:
2517                 case SCAN_ANON:
2518                         /* Scan one type exclusively */
2519                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file)
2520                                 scan = 0;
2521                         break;
2522                 default:
2523                         /* Look ma, no brain */
2524                         BUG();
2525                 }
2526
2527                 nr[lru] = scan;
2528         }
2529 }
2530
2531 /*
2532  * Anonymous LRU management is a waste if there is
2533  * ultimately no way to reclaim the memory.
2534  */
2535 static bool can_age_anon_pages(struct pglist_data *pgdat,
2536                                struct scan_control *sc)
2537 {
2538         /* Aging the anon LRU is valuable if swap is present: */
2539         if (total_swap_pages > 0)
2540                 return true;
2541
2542         /* Also valuable if anon pages can be demoted: */
2543         return can_demote(pgdat->node_id, sc);
2544 }
2545
2546 #ifdef CONFIG_LRU_GEN
2547
2548 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_ENABLED
2549 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_TRUE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
2550 #define get_cap(cap)    static_branch_likely(&lru_gen_caps[cap])
2551 #else
2552 DEFINE_STATIC_KEY_ARRAY_FALSE(lru_gen_caps, NR_LRU_GEN_CAPS);
2553 #define get_cap(cap)    static_branch_unlikely(&lru_gen_caps[cap])
2554 #endif
2555
2556 static bool should_walk_mmu(void)
2557 {
2558         return arch_has_hw_pte_young() && get_cap(LRU_GEN_MM_WALK);
2559 }
2560
2561 static bool should_clear_pmd_young(void)
2562 {
2563         return arch_has_hw_nonleaf_pmd_young() && get_cap(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG);
2564 }
2565
2566 /******************************************************************************
2567  *                          shorthand helpers
2568  ******************************************************************************/
2569
2570 #define LRU_REFS_FLAGS  (BIT(PG_referenced) | BIT(PG_workingset))
2571
2572 #define DEFINE_MAX_SEQ(lruvec)                                          \
2573         unsigned long max_seq = READ_ONCE((lruvec)->lrugen.max_seq)
2574
2575 #define DEFINE_MIN_SEQ(lruvec)                                          \
2576         unsigned long min_seq[ANON_AND_FILE] = {                        \
2577                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_ANON]),      \
2578                 READ_ONCE((lruvec)->lrugen.min_seq[LRU_GEN_FILE]),      \
2579         }
2580
2581 #define for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)                         \
2582         for ((gen) = 0; (gen) < MAX_NR_GENS; (gen)++)                   \
2583                 for ((type) = 0; (type) < ANON_AND_FILE; (type)++)      \
2584                         for ((zone) = 0; (zone) < MAX_NR_ZONES; (zone)++)
2585
2586 #define get_memcg_gen(seq)      ((seq) % MEMCG_NR_GENS)
2587 #define get_memcg_bin(bin)      ((bin) % MEMCG_NR_BINS)
2588
2589 static struct lruvec *get_lruvec(struct mem_cgroup *memcg, int nid)
2590 {
2591         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
2592
2593 #ifdef CONFIG_MEMCG
2594         if (memcg) {
2595                 struct lruvec *lruvec = &memcg->nodeinfo[nid]->lruvec;
2596
2597                 /* see the comment in mem_cgroup_lruvec() */
2598                 if (!lruvec->pgdat)
2599                         lruvec->pgdat = pgdat;
2600
2601                 return lruvec;
2602         }
2603 #endif
2604         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
2605
2606         return &pgdat->__lruvec;
2607 }
2608
2609 static int get_swappiness(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2610 {
2611         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2612         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2613
2614         if (!sc->may_swap)
2615                 return 0;
2616
2617         if (!can_demote(pgdat->node_id, sc) &&
2618             mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) < MIN_LRU_BATCH)
2619                 return 0;
2620
2621         return mem_cgroup_swappiness(memcg);
2622 }
2623
2624 static int get_nr_gens(struct lruvec *lruvec, int type)
2625 {
2626         return lruvec->lrugen.max_seq - lruvec->lrugen.min_seq[type] + 1;
2627 }
2628
2629 static bool __maybe_unused seq_is_valid(struct lruvec *lruvec)
2630 {
2631         /* see the comment on lru_gen_folio */
2632         return get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) >= MIN_NR_GENS &&
2633                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_FILE) <= get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) &&
2634                get_nr_gens(lruvec, LRU_GEN_ANON) <= MAX_NR_GENS;
2635 }
2636
2637 /******************************************************************************
2638  *                          Bloom filters
2639  ******************************************************************************/
2640
2641 /*
2642  * Bloom filters with m=1<<15, k=2 and the false positive rates of ~1/5 when
2643  * n=10,000 and ~1/2 when n=20,000, where, conventionally, m is the number of
2644  * bits in a bitmap, k is the number of hash functions and n is the number of
2645  * inserted items.
2646  *
2647  * Page table walkers use one of the two filters to reduce their search space.
2648  * To get rid of non-leaf entries that no longer have enough leaf entries, the
2649  * aging uses the double-buffering technique to flip to the other filter each
2650  * time it produces a new generation. For non-leaf entries that have enough
2651  * leaf entries, the aging carries them over to the next generation in
2652  * walk_pmd_range(); the eviction also report them when walking the rmap
2653  * in lru_gen_look_around().
2654  *
2655  * For future optimizations:
2656  * 1. It's not necessary to keep both filters all the time. The spare one can be
2657  *    freed after the RCU grace period and reallocated if needed again.
2658  * 2. And when reallocating, it's worth scaling its size according to the number
2659  *    of inserted entries in the other filter, to reduce the memory overhead on
2660  *    small systems and false positives on large systems.
2661  * 3. Jenkins' hash function is an alternative to Knuth's.
2662  */
2663 #define BLOOM_FILTER_SHIFT      15
2664
2665 static inline int filter_gen_from_seq(unsigned long seq)
2666 {
2667         return seq % NR_BLOOM_FILTERS;
2668 }
2669
2670 static void get_item_key(void *item, int *key)
2671 {
2672         u32 hash = hash_ptr(item, BLOOM_FILTER_SHIFT * 2);
2673
2674         BUILD_BUG_ON(BLOOM_FILTER_SHIFT * 2 > BITS_PER_TYPE(u32));
2675
2676         key[0] = hash & (BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT) - 1);
2677         key[1] = hash >> BLOOM_FILTER_SHIFT;
2678 }
2679
2680 static bool test_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq,
2681                               void *item)
2682 {
2683         int key[2];
2684         unsigned long *filter;
2685         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2686
2687         filter = READ_ONCE(mm_state->filters[gen]);
2688         if (!filter)
2689                 return true;
2690
2691         get_item_key(item, key);
2692
2693         return test_bit(key[0], filter) && test_bit(key[1], filter);
2694 }
2695
2696 static void update_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq,
2697                                 void *item)
2698 {
2699         int key[2];
2700         unsigned long *filter;
2701         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2702
2703         filter = READ_ONCE(mm_state->filters[gen]);
2704         if (!filter)
2705                 return;
2706
2707         get_item_key(item, key);
2708
2709         if (!test_bit(key[0], filter))
2710                 set_bit(key[0], filter);
2711         if (!test_bit(key[1], filter))
2712                 set_bit(key[1], filter);
2713 }
2714
2715 static void reset_bloom_filter(struct lru_gen_mm_state *mm_state, unsigned long seq)
2716 {
2717         unsigned long *filter;
2718         int gen = filter_gen_from_seq(seq);
2719
2720         filter = mm_state->filters[gen];
2721         if (filter) {
2722                 bitmap_clear(filter, 0, BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT));
2723                 return;
2724         }
2725
2726         filter = bitmap_zalloc(BIT(BLOOM_FILTER_SHIFT),
2727                                __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
2728         WRITE_ONCE(mm_state->filters[gen], filter);
2729 }
2730
2731 /******************************************************************************
2732  *                          mm_struct list
2733  ******************************************************************************/
2734
2735 #ifdef CONFIG_LRU_GEN_WALKS_MMU
2736
2737 static struct lru_gen_mm_list *get_mm_list(struct mem_cgroup *memcg)
2738 {
2739         static struct lru_gen_mm_list mm_list = {
2740                 .fifo = LIST_HEAD_INIT(mm_list.fifo),
2741                 .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(mm_list.lock),
2742         };
2743
2744 #ifdef CONFIG_MEMCG
2745         if (memcg)
2746                 return &memcg->mm_list;
2747 #endif
2748         VM_WARN_ON_ONCE(!mem_cgroup_disabled());
2749
2750         return &mm_list;
2751 }
2752
2753 static struct lru_gen_mm_state *get_mm_state(struct lruvec *lruvec)
2754 {
2755         return &lruvec->mm_state;
2756 }
2757
2758 static struct mm_struct *get_next_mm(struct lru_gen_mm_walk *walk)
2759 {
2760         int key;
2761         struct mm_struct *mm;
2762         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
2763         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(walk->lruvec);
2764
2765         mm = list_entry(mm_state->head, struct mm_struct, lru_gen.list);
2766         key = pgdat->node_id % BITS_PER_TYPE(mm->lru_gen.bitmap);
2767
2768         if (!walk->force_scan && !test_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap))
2769                 return NULL;
2770
2771         clear_bit(key, &mm->lru_gen.bitmap);
2772
2773         return mmget_not_zero(mm) ? mm : NULL;
2774 }
2775
2776 void lru_gen_add_mm(struct mm_struct *mm)
2777 {
2778         int nid;
2779         struct mem_cgroup *memcg = get_mem_cgroup_from_mm(mm);
2780         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
2781
2782         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(&mm->lru_gen.list));
2783 #ifdef CONFIG_MEMCG
2784         VM_WARN_ON_ONCE(mm->lru_gen.memcg);
2785         mm->lru_gen.memcg = memcg;
2786 #endif
2787         spin_lock(&mm_list->lock);
2788
2789         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2790                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
2791                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2792
2793                 /* the first addition since the last iteration */
2794                 if (mm_state->tail == &mm_list->fifo)
2795                         mm_state->tail = &mm->lru_gen.list;
2796         }
2797
2798         list_add_tail(&mm->lru_gen.list, &mm_list->fifo);
2799
2800         spin_unlock(&mm_list->lock);
2801 }
2802
2803 void lru_gen_del_mm(struct mm_struct *mm)
2804 {
2805         int nid;
2806         struct lru_gen_mm_list *mm_list;
2807         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2808
2809         if (list_empty(&mm->lru_gen.list))
2810                 return;
2811
2812 #ifdef CONFIG_MEMCG
2813         memcg = mm->lru_gen.memcg;
2814 #endif
2815         mm_list = get_mm_list(memcg);
2816
2817         spin_lock(&mm_list->lock);
2818
2819         for_each_node(nid) {
2820                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
2821                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2822
2823                 /* where the current iteration continues after */
2824                 if (mm_state->head == &mm->lru_gen.list)
2825                         mm_state->head = mm_state->head->prev;
2826
2827                 /* where the last iteration ended before */
2828                 if (mm_state->tail == &mm->lru_gen.list)
2829                         mm_state->tail = mm_state->tail->next;
2830         }
2831
2832         list_del_init(&mm->lru_gen.list);
2833
2834         spin_unlock(&mm_list->lock);
2835
2836 #ifdef CONFIG_MEMCG
2837         mem_cgroup_put(mm->lru_gen.memcg);
2838         mm->lru_gen.memcg = NULL;
2839 #endif
2840 }
2841
2842 #ifdef CONFIG_MEMCG
2843 void lru_gen_migrate_mm(struct mm_struct *mm)
2844 {
2845         struct mem_cgroup *memcg;
2846         struct task_struct *task = rcu_dereference_protected(mm->owner, true);
2847
2848         VM_WARN_ON_ONCE(task->mm != mm);
2849         lockdep_assert_held(&task->alloc_lock);
2850
2851         /* for mm_update_next_owner() */
2852         if (mem_cgroup_disabled())
2853                 return;
2854
2855         /* migration can happen before addition */
2856         if (!mm->lru_gen.memcg)
2857                 return;
2858
2859         rcu_read_lock();
2860         memcg = mem_cgroup_from_task(task);
2861         rcu_read_unlock();
2862         if (memcg == mm->lru_gen.memcg)
2863                 return;
2864
2865         VM_WARN_ON_ONCE(list_empty(&mm->lru_gen.list));
2866
2867         lru_gen_del_mm(mm);
2868         lru_gen_add_mm(mm);
2869 }
2870 #endif
2871
2872 #else /* !CONFIG_LRU_GEN_WALKS_MMU */
2873
2874 static struct lru_gen_mm_list *get_mm_list(struct mem_cgroup *memcg)
2875 {
2876         return NULL;
2877 }
2878
2879 static struct lru_gen_mm_state *get_mm_state(struct lruvec *lruvec)
2880 {
2881         return NULL;
2882 }
2883
2884 static struct mm_struct *get_next_mm(struct lru_gen_mm_walk *walk)
2885 {
2886         return NULL;
2887 }
2888
2889 #endif
2890
2891 static void reset_mm_stats(struct lru_gen_mm_walk *walk, bool last)
2892 {
2893         int i;
2894         int hist;
2895         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
2896         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2897
2898         lockdep_assert_held(&get_mm_list(lruvec_memcg(lruvec))->lock);
2899
2900         hist = lru_hist_from_seq(walk->seq);
2901
2902         for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
2903                 WRITE_ONCE(mm_state->stats[hist][i],
2904                            mm_state->stats[hist][i] + walk->mm_stats[i]);
2905                 walk->mm_stats[i] = 0;
2906         }
2907
2908         if (NR_HIST_GENS > 1 && last) {
2909                 hist = lru_hist_from_seq(walk->seq + 1);
2910
2911                 for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++)
2912                         WRITE_ONCE(mm_state->stats[hist][i], 0);
2913         }
2914 }
2915
2916 static bool iterate_mm_list(struct lru_gen_mm_walk *walk, struct mm_struct **iter)
2917 {
2918         bool first = false;
2919         bool last = false;
2920         struct mm_struct *mm = NULL;
2921         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
2922         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2923         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
2924         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2925
2926         /*
2927          * mm_state->seq is incremented after each iteration of mm_list. There
2928          * are three interesting cases for this page table walker:
2929          * 1. It tries to start a new iteration with a stale max_seq: there is
2930          *    nothing left to do.
2931          * 2. It started the next iteration: it needs to reset the Bloom filter
2932          *    so that a fresh set of PTE tables can be recorded.
2933          * 3. It ended the current iteration: it needs to reset the mm stats
2934          *    counters and tell its caller to increment max_seq.
2935          */
2936         spin_lock(&mm_list->lock);
2937
2938         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < walk->seq);
2939
2940         if (walk->seq <= mm_state->seq)
2941                 goto done;
2942
2943         if (!mm_state->head)
2944                 mm_state->head = &mm_list->fifo;
2945
2946         if (mm_state->head == &mm_list->fifo)
2947                 first = true;
2948
2949         do {
2950                 mm_state->head = mm_state->head->next;
2951                 if (mm_state->head == &mm_list->fifo) {
2952                         WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
2953                         last = true;
2954                         break;
2955                 }
2956
2957                 /* force scan for those added after the last iteration */
2958                 if (!mm_state->tail || mm_state->tail == mm_state->head) {
2959                         mm_state->tail = mm_state->head->next;
2960                         walk->force_scan = true;
2961                 }
2962         } while (!(mm = get_next_mm(walk)));
2963 done:
2964         if (*iter || last)
2965                 reset_mm_stats(walk, last);
2966
2967         spin_unlock(&mm_list->lock);
2968
2969         if (mm && first)
2970                 reset_bloom_filter(mm_state, walk->seq + 1);
2971
2972         if (*iter)
2973                 mmput_async(*iter);
2974
2975         *iter = mm;
2976
2977         return last;
2978 }
2979
2980 static bool iterate_mm_list_nowalk(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq)
2981 {
2982         bool success = false;
2983         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
2984         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
2985         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
2986
2987         spin_lock(&mm_list->lock);
2988
2989         VM_WARN_ON_ONCE(mm_state->seq + 1 < seq);
2990
2991         if (seq > mm_state->seq) {
2992                 mm_state->head = NULL;
2993                 mm_state->tail = NULL;
2994                 WRITE_ONCE(mm_state->seq, mm_state->seq + 1);
2995                 success = true;
2996         }
2997
2998         spin_unlock(&mm_list->lock);
2999
3000         return success;
3001 }
3002
3003 /******************************************************************************
3004  *                          PID controller
3005  ******************************************************************************/
3006
3007 /*
3008  * A feedback loop based on Proportional-Integral-Derivative (PID) controller.
3009  *
3010  * The P term is refaulted/(evicted+protected) from a tier in the generation
3011  * currently being evicted; the I term is the exponential moving average of the
3012  * P term over the generations previously evicted, using the smoothing factor
3013  * 1/2; the D term isn't supported.
3014  *
3015  * The setpoint (SP) is always the first tier of one type; the process variable
3016  * (PV) is either any tier of the other type or any other tier of the same
3017  * type.
3018  *
3019  * The error is the difference between the SP and the PV; the correction is to
3020  * turn off protection when SP>PV or turn on protection when SP<PV.
3021  *
3022  * For future optimizations:
3023  * 1. The D term may discount the other two terms over time so that long-lived
3024  *    generations can resist stale information.
3025  */
3026 struct ctrl_pos {
3027         unsigned long refaulted;
3028         unsigned long total;
3029         int gain;
3030 };
3031
3032 static void read_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, int tier, int gain,
3033                           struct ctrl_pos *pos)
3034 {
3035         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3036         int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3037
3038         pos->refaulted = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3039                          atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3040         pos->total = lrugen->avg_total[type][tier] +
3041                      atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3042         if (tier)
3043                 pos->total += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3044         pos->gain = gain;
3045 }
3046
3047 static void reset_ctrl_pos(struct lruvec *lruvec, int type, bool carryover)
3048 {
3049         int hist, tier;
3050         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3051         bool clear = carryover ? NR_HIST_GENS == 1 : NR_HIST_GENS > 1;
3052         unsigned long seq = carryover ? lrugen->min_seq[type] : lrugen->max_seq + 1;
3053
3054         lockdep_assert_held(&lruvec->lru_lock);
3055
3056         if (!carryover && !clear)
3057                 return;
3058
3059         hist = lru_hist_from_seq(seq);
3060
3061         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
3062                 if (carryover) {
3063                         unsigned long sum;
3064
3065                         sum = lrugen->avg_refaulted[type][tier] +
3066                               atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
3067                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier], sum / 2);
3068
3069                         sum = lrugen->avg_total[type][tier] +
3070                               atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
3071                         if (tier)
3072                                 sum += lrugen->protected[hist][type][tier - 1];
3073                         WRITE_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier], sum / 2);
3074                 }
3075
3076                 if (clear) {
3077                         atomic_long_set(&lrugen->refaulted[hist][type][tier], 0);
3078                         atomic_long_set(&lrugen->evicted[hist][type][tier], 0);
3079                         if (tier)
3080                                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1], 0);
3081                 }
3082         }
3083 }
3084
3085 static bool positive_ctrl_err(struct ctrl_pos *sp, struct ctrl_pos *pv)
3086 {
3087         /*
3088          * Return true if the PV has a limited number of refaults or a lower
3089          * refaulted/total than the SP.
3090          */
3091         return pv->refaulted < MIN_LRU_BATCH ||
3092                pv->refaulted * (sp->total + MIN_LRU_BATCH) * sp->gain <=
3093                (sp->refaulted + 1) * pv->total * pv->gain;
3094 }
3095
3096 /******************************************************************************
3097  *                          the aging
3098  ******************************************************************************/
3099
3100 /* promote pages accessed through page tables */
3101 static int folio_update_gen(struct folio *folio, int gen)
3102 {
3103         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3104
3105         VM_WARN_ON_ONCE(gen >= MAX_NR_GENS);
3106         VM_WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
3107
3108         do {
3109                 /* lru_gen_del_folio() has isolated this page? */
3110                 if (!(old_flags & LRU_GEN_MASK)) {
3111                         /* for shrink_folio_list() */
3112                         new_flags = old_flags | BIT(PG_referenced);
3113                         continue;
3114                 }
3115
3116                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3117                 new_flags |= (gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3118         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3119
3120         return ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3121 }
3122
3123 /* protect pages accessed multiple times through file descriptors */
3124 static int folio_inc_gen(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, bool reclaiming)
3125 {
3126         int type = folio_is_file_lru(folio);
3127         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3128         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3129         unsigned long new_flags, old_flags = READ_ONCE(folio->flags);
3130
3131         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!(old_flags & LRU_GEN_MASK), folio);
3132
3133         do {
3134                 new_gen = ((old_flags & LRU_GEN_MASK) >> LRU_GEN_PGOFF) - 1;
3135                 /* folio_update_gen() has promoted this page? */
3136                 if (new_gen >= 0 && new_gen != old_gen)
3137                         return new_gen;
3138
3139                 new_gen = (old_gen + 1) % MAX_NR_GENS;
3140
3141                 new_flags = old_flags & ~(LRU_GEN_MASK | LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS);
3142                 new_flags |= (new_gen + 1UL) << LRU_GEN_PGOFF;
3143                 /* for folio_end_writeback() */
3144                 if (reclaiming)
3145                         new_flags |= BIT(PG_reclaim);
3146         } while (!try_cmpxchg(&folio->flags, &old_flags, new_flags));
3147
3148         lru_gen_update_size(lruvec, folio, old_gen, new_gen);
3149
3150         return new_gen;
3151 }
3152
3153 static void update_batch_size(struct lru_gen_mm_walk *walk, struct folio *folio,
3154                               int old_gen, int new_gen)
3155 {
3156         int type = folio_is_file_lru(folio);
3157         int zone = folio_zonenum(folio);
3158         int delta = folio_nr_pages(folio);
3159
3160         VM_WARN_ON_ONCE(old_gen >= MAX_NR_GENS);
3161         VM_WARN_ON_ONCE(new_gen >= MAX_NR_GENS);
3162
3163         walk->batched++;
3164
3165         walk->nr_pages[old_gen][type][zone] -= delta;
3166         walk->nr_pages[new_gen][type][zone] += delta;
3167 }
3168
3169 static void reset_batch_size(struct lru_gen_mm_walk *walk)
3170 {
3171         int gen, type, zone;
3172         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
3173         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3174
3175         walk->batched = 0;
3176
3177         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
3178                 enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
3179                 int delta = walk->nr_pages[gen][type][zone];
3180
3181                 if (!delta)
3182                         continue;
3183
3184                 walk->nr_pages[gen][type][zone] = 0;
3185                 WRITE_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone],
3186                            lrugen->nr_pages[gen][type][zone] + delta);
3187
3188                 if (lru_gen_is_active(lruvec, gen))
3189                         lru += LRU_ACTIVE;
3190                 __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
3191         }
3192 }
3193
3194 static int should_skip_vma(unsigned long start, unsigned long end, struct mm_walk *args)
3195 {
3196         struct address_space *mapping;
3197         struct vm_area_struct *vma = args->vma;
3198         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3199
3200         if (!vma_is_accessible(vma))
3201                 return true;
3202
3203         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
3204                 return true;
3205
3206         if (!vma_has_recency(vma))
3207                 return true;
3208
3209         if (vma->vm_flags & (VM_LOCKED | VM_SPECIAL))
3210                 return true;
3211
3212         if (vma == get_gate_vma(vma->vm_mm))
3213                 return true;
3214
3215         if (vma_is_anonymous(vma))
3216                 return !walk->can_swap;
3217
3218         if (WARN_ON_ONCE(!vma->vm_file || !vma->vm_file->f_mapping))
3219                 return true;
3220
3221         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
3222         if (mapping_unevictable(mapping))
3223                 return true;
3224
3225         if (shmem_mapping(mapping))
3226                 return !walk->can_swap;
3227
3228         /* to exclude special mappings like dax, etc. */
3229         return !mapping->a_ops->read_folio;
3230 }
3231
3232 /*
3233  * Some userspace memory allocators map many single-page VMAs. Instead of
3234  * returning back to the PGD table for each of such VMAs, finish an entire PMD
3235  * table to reduce zigzags and improve cache performance.
3236  */
3237 static bool get_next_vma(unsigned long mask, unsigned long size, struct mm_walk *args,
3238                          unsigned long *vm_start, unsigned long *vm_end)
3239 {
3240         unsigned long start = round_up(*vm_end, size);
3241         unsigned long end = (start | ~mask) + 1;
3242         VMA_ITERATOR(vmi, args->mm, start);
3243
3244         VM_WARN_ON_ONCE(mask & size);
3245         VM_WARN_ON_ONCE((start & mask) != (*vm_start & mask));
3246
3247         for_each_vma(vmi, args->vma) {
3248                 if (end && end <= args->vma->vm_start)
3249                         return false;
3250
3251                 if (should_skip_vma(args->vma->vm_start, args->vma->vm_end, args))
3252                         continue;
3253
3254                 *vm_start = max(start, args->vma->vm_start);
3255                 *vm_end = min(end - 1, args->vma->vm_end - 1) + 1;
3256
3257                 return true;
3258         }
3259
3260         return false;
3261 }
3262
3263 static unsigned long get_pte_pfn(pte_t pte, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3264 {
3265         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
3266
3267         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3268
3269         if (!pte_present(pte) || is_zero_pfn(pfn))
3270                 return -1;
3271
3272         if (WARN_ON_ONCE(pte_devmap(pte) || pte_special(pte)))
3273                 return -1;
3274
3275         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3276                 return -1;
3277
3278         return pfn;
3279 }
3280
3281 static unsigned long get_pmd_pfn(pmd_t pmd, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
3282 {
3283         unsigned long pfn = pmd_pfn(pmd);
3284
3285         VM_WARN_ON_ONCE(addr < vma->vm_start || addr >= vma->vm_end);
3286
3287         if (!pmd_present(pmd) || is_huge_zero_pmd(pmd))
3288                 return -1;
3289
3290         if (WARN_ON_ONCE(pmd_devmap(pmd)))
3291                 return -1;
3292
3293         if (WARN_ON_ONCE(!pfn_valid(pfn)))
3294                 return -1;
3295
3296         return pfn;
3297 }
3298
3299 static struct folio *get_pfn_folio(unsigned long pfn, struct mem_cgroup *memcg,
3300                                    struct pglist_data *pgdat, bool can_swap)
3301 {
3302         struct folio *folio;
3303
3304         /* try to avoid unnecessary memory loads */
3305         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
3306                 return NULL;
3307
3308         folio = pfn_folio(pfn);
3309         if (folio_nid(folio) != pgdat->node_id)
3310                 return NULL;
3311
3312         if (folio_memcg_rcu(folio) != memcg)
3313                 return NULL;
3314
3315         /* file VMAs can contain anon pages from COW */
3316         if (!folio_is_file_lru(folio) && !can_swap)
3317                 return NULL;
3318
3319         return folio;
3320 }
3321
3322 static bool suitable_to_scan(int total, int young)
3323 {
3324         int n = clamp_t(int, cache_line_size() / sizeof(pte_t), 2, 8);
3325
3326         /* suitable if the average number of young PTEs per cacheline is >=1 */
3327         return young * n >= total;
3328 }
3329
3330 static bool walk_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long start, unsigned long end,
3331                            struct mm_walk *args)
3332 {
3333         int i;
3334         pte_t *pte;
3335         spinlock_t *ptl;
3336         unsigned long addr;
3337         int total = 0;
3338         int young = 0;
3339         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3340         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3341         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3342         DEFINE_MAX_SEQ(walk->lruvec);
3343         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
3344
3345         pte = pte_offset_map_nolock(args->mm, pmd, start & PMD_MASK, &ptl);
3346         if (!pte)
3347                 return false;
3348         if (!spin_trylock(ptl)) {
3349                 pte_unmap(pte);
3350                 return false;
3351         }
3352
3353         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3354 restart:
3355         for (i = pte_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
3356                 unsigned long pfn;
3357                 struct folio *folio;
3358                 pte_t ptent = ptep_get(pte + i);
3359
3360                 total++;
3361                 walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3362
3363                 pfn = get_pte_pfn(ptent, args->vma, addr);
3364                 if (pfn == -1)
3365                         continue;
3366
3367                 if (!pte_young(ptent)) {
3368                         walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
3369                         continue;
3370                 }
3371
3372                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
3373                 if (!folio)
3374                         continue;
3375
3376                 if (!ptep_test_and_clear_young(args->vma, addr, pte + i))
3377                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
3378
3379                 young++;
3380                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
3381
3382                 if (pte_dirty(ptent) && !folio_test_dirty(folio) &&
3383                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
3384                       !folio_test_swapcache(folio)))
3385                         folio_mark_dirty(folio);
3386
3387                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
3388                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
3389                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
3390         }
3391
3392         if (i < PTRS_PER_PTE && get_next_vma(PMD_MASK, PAGE_SIZE, args, &start, &end))
3393                 goto restart;
3394
3395         arch_leave_lazy_mmu_mode();
3396         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
3397
3398         return suitable_to_scan(total, young);
3399 }
3400
3401 static void walk_pmd_range_locked(pud_t *pud, unsigned long addr, struct vm_area_struct *vma,
3402                                   struct mm_walk *args, unsigned long *bitmap, unsigned long *first)
3403 {
3404         int i;
3405         pmd_t *pmd;
3406         spinlock_t *ptl;
3407         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3408         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(walk->lruvec);
3409         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3410         DEFINE_MAX_SEQ(walk->lruvec);
3411         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
3412
3413         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
3414
3415         /* try to batch at most 1+MIN_LRU_BATCH+1 entries */
3416         if (*first == -1) {
3417                 *first = addr;
3418                 bitmap_zero(bitmap, MIN_LRU_BATCH);
3419                 return;
3420         }
3421
3422         i = addr == -1 ? 0 : pmd_index(addr) - pmd_index(*first);
3423         if (i && i <= MIN_LRU_BATCH) {
3424                 __set_bit(i - 1, bitmap);
3425                 return;
3426         }
3427
3428         pmd = pmd_offset(pud, *first);
3429
3430         ptl = pmd_lockptr(args->mm, pmd);
3431         if (!spin_trylock(ptl))
3432                 goto done;
3433
3434         arch_enter_lazy_mmu_mode();
3435
3436         do {
3437                 unsigned long pfn;
3438                 struct folio *folio;
3439
3440                 /* don't round down the first address */
3441                 addr = i ? (*first & PMD_MASK) + i * PMD_SIZE : *first;
3442
3443                 pfn = get_pmd_pfn(pmd[i], vma, addr);
3444                 if (pfn == -1)
3445                         goto next;
3446
3447                 if (!pmd_trans_huge(pmd[i])) {
3448                         if (should_clear_pmd_young())
3449                                 pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i);
3450                         goto next;
3451                 }
3452
3453                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, walk->can_swap);
3454                 if (!folio)
3455                         goto next;
3456
3457                 if (!pmdp_test_and_clear_young(vma, addr, pmd + i))
3458                         goto next;
3459
3460                 walk->mm_stats[MM_LEAF_YOUNG]++;
3461
3462                 if (pmd_dirty(pmd[i]) && !folio_test_dirty(folio) &&
3463                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
3464                       !folio_test_swapcache(folio)))
3465                         folio_mark_dirty(folio);
3466
3467                 old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
3468                 if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
3469                         update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
3470 next:
3471                 i = i > MIN_LRU_BATCH ? 0 : find_next_bit(bitmap, MIN_LRU_BATCH, i) + 1;
3472         } while (i <= MIN_LRU_BATCH);
3473
3474         arch_leave_lazy_mmu_mode();
3475         spin_unlock(ptl);
3476 done:
3477         *first = -1;
3478 }
3479
3480 static void walk_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long start, unsigned long end,
3481                            struct mm_walk *args)
3482 {
3483         int i;
3484         pmd_t *pmd;
3485         unsigned long next;
3486         unsigned long addr;
3487         struct vm_area_struct *vma;
3488         DECLARE_BITMAP(bitmap, MIN_LRU_BATCH);
3489         unsigned long first = -1;
3490         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3491         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(walk->lruvec);
3492
3493         VM_WARN_ON_ONCE(pud_leaf(*pud));
3494
3495         /*
3496          * Finish an entire PMD in two passes: the first only reaches to PTE
3497          * tables to avoid taking the PMD lock; the second, if necessary, takes
3498          * the PMD lock to clear the accessed bit in PMD entries.
3499          */
3500         pmd = pmd_offset(pud, start & PUD_MASK);
3501 restart:
3502         /* walk_pte_range() may call get_next_vma() */
3503         vma = args->vma;
3504         for (i = pmd_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
3505                 pmd_t val = pmdp_get_lockless(pmd + i);
3506
3507                 next = pmd_addr_end(addr, end);
3508
3509                 if (!pmd_present(val) || is_huge_zero_pmd(val)) {
3510                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3511                         continue;
3512                 }
3513
3514                 if (pmd_trans_huge(val)) {
3515                         unsigned long pfn = pmd_pfn(val);
3516                         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(walk->lruvec);
3517
3518                         walk->mm_stats[MM_LEAF_TOTAL]++;
3519
3520                         if (!pmd_young(val)) {
3521                                 walk->mm_stats[MM_LEAF_OLD]++;
3522                                 continue;
3523                         }
3524
3525                         /* try to avoid unnecessary memory loads */
3526                         if (pfn < pgdat->node_start_pfn || pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat))
3527                                 continue;
3528
3529                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &first);
3530                         continue;
3531                 }
3532
3533                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_TOTAL]++;
3534
3535                 if (should_clear_pmd_young()) {
3536                         if (!pmd_young(val))
3537                                 continue;
3538
3539                         walk_pmd_range_locked(pud, addr, vma, args, bitmap, &first);
3540                 }
3541
3542                 if (!walk->force_scan && !test_bloom_filter(mm_state, walk->seq, pmd + i))
3543                         continue;
3544
3545                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_FOUND]++;
3546
3547                 if (!walk_pte_range(&val, addr, next, args))
3548                         continue;
3549
3550                 walk->mm_stats[MM_NONLEAF_ADDED]++;
3551
3552                 /* carry over to the next generation */
3553                 update_bloom_filter(mm_state, walk->seq + 1, pmd + i);
3554         }
3555
3556         walk_pmd_range_locked(pud, -1, vma, args, bitmap, &first);
3557
3558         if (i < PTRS_PER_PMD && get_next_vma(PUD_MASK, PMD_SIZE, args, &start, &end))
3559                 goto restart;
3560 }
3561
3562 static int walk_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long start, unsigned long end,
3563                           struct mm_walk *args)
3564 {
3565         int i;
3566         pud_t *pud;
3567         unsigned long addr;
3568         unsigned long next;
3569         struct lru_gen_mm_walk *walk = args->private;
3570
3571         VM_WARN_ON_ONCE(p4d_leaf(*p4d));
3572
3573         pud = pud_offset(p4d, start & P4D_MASK);
3574 restart:
3575         for (i = pud_index(start), addr = start; addr != end; i++, addr = next) {
3576                 pud_t val = READ_ONCE(pud[i]);
3577
3578                 next = pud_addr_end(addr, end);
3579
3580                 if (!pud_present(val) || WARN_ON_ONCE(pud_leaf(val)))
3581                         continue;
3582
3583                 walk_pmd_range(&val, addr, next, args);
3584
3585                 if (need_resched() || walk->batched >= MAX_LRU_BATCH) {
3586                         end = (addr | ~PUD_MASK) + 1;
3587                         goto done;
3588                 }
3589         }
3590
3591         if (i < PTRS_PER_PUD && get_next_vma(P4D_MASK, PUD_SIZE, args, &start, &end))
3592                 goto restart;
3593
3594         end = round_up(end, P4D_SIZE);
3595 done:
3596         if (!end || !args->vma)
3597                 return 1;
3598
3599         walk->next_addr = max(end, args->vma->vm_start);
3600
3601         return -EAGAIN;
3602 }
3603
3604 static void walk_mm(struct mm_struct *mm, struct lru_gen_mm_walk *walk)
3605 {
3606         static const struct mm_walk_ops mm_walk_ops = {
3607                 .test_walk = should_skip_vma,
3608                 .p4d_entry = walk_pud_range,
3609                 .walk_lock = PGWALK_RDLOCK,
3610         };
3611
3612         int err;
3613         struct lruvec *lruvec = walk->lruvec;
3614         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3615
3616         walk->next_addr = FIRST_USER_ADDRESS;
3617
3618         do {
3619                 DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
3620
3621                 err = -EBUSY;
3622
3623                 /* another thread might have called inc_max_seq() */
3624                 if (walk->seq != max_seq)
3625                         break;
3626
3627                 /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
3628                 if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
3629                         break;
3630
3631                 /* the caller might be holding the lock for write */
3632                 if (mmap_read_trylock(mm)) {
3633                         err = walk_page_range(mm, walk->next_addr, ULONG_MAX, &mm_walk_ops, walk);
3634
3635                         mmap_read_unlock(mm);
3636                 }
3637
3638                 mem_cgroup_unlock_pages();
3639
3640                 if (walk->batched) {
3641                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
3642                         reset_batch_size(walk);
3643                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3644                 }
3645
3646                 cond_resched();
3647         } while (err == -EAGAIN);
3648 }
3649
3650 static struct lru_gen_mm_walk *set_mm_walk(struct pglist_data *pgdat, bool force_alloc)
3651 {
3652         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
3653
3654         if (pgdat && current_is_kswapd()) {
3655                 VM_WARN_ON_ONCE(walk);
3656
3657                 walk = &pgdat->mm_walk;
3658         } else if (!walk && force_alloc) {
3659                 VM_WARN_ON_ONCE(current_is_kswapd());
3660
3661                 walk = kzalloc(sizeof(*walk), __GFP_HIGH | __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN);
3662         }
3663
3664         current->reclaim_state->mm_walk = walk;
3665
3666         return walk;
3667 }
3668
3669 static void clear_mm_walk(void)
3670 {
3671         struct lru_gen_mm_walk *walk = current->reclaim_state->mm_walk;
3672
3673         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->nr_pages, 0, sizeof(walk->nr_pages)));
3674         VM_WARN_ON_ONCE(walk && memchr_inv(walk->mm_stats, 0, sizeof(walk->mm_stats)));
3675
3676         current->reclaim_state->mm_walk = NULL;
3677
3678         if (!current_is_kswapd())
3679                 kfree(walk);
3680 }
3681
3682 static bool inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, int type, bool can_swap)
3683 {
3684         int zone;
3685         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
3686         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3687         int new_gen, old_gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
3688
3689         if (type == LRU_GEN_ANON && !can_swap)
3690                 goto done;
3691
3692         /* prevent cold/hot inversion if force_scan is true */
3693         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3694                 struct list_head *head = &lrugen->folios[old_gen][type][zone];
3695
3696                 while (!list_empty(head)) {
3697                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
3698
3699                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
3700                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
3701                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
3702                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
3703
3704                         new_gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
3705                         list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[new_gen][type][zone]);
3706
3707                         if (!--remaining)
3708                                 return false;
3709                 }
3710         }
3711 done:
3712         reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
3713         WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], lrugen->min_seq[type] + 1);
3714
3715         return true;
3716 }
3717
3718 static bool try_to_inc_min_seq(struct lruvec *lruvec, bool can_swap)
3719 {
3720         int gen, type, zone;
3721         bool success = false;
3722         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3723         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3724
3725         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
3726
3727         /* find the oldest populated generation */
3728         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3729                 while (min_seq[type] + MIN_NR_GENS <= lrugen->max_seq) {
3730                         gen = lru_gen_from_seq(min_seq[type]);
3731
3732                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3733                                 if (!list_empty(&lrugen->folios[gen][type][zone]))
3734                                         goto next;
3735                         }
3736
3737                         min_seq[type]++;
3738                 }
3739 next:
3740                 ;
3741         }
3742
3743         /* see the comment on lru_gen_folio */
3744         if (can_swap) {
3745                 min_seq[LRU_GEN_ANON] = min(min_seq[LRU_GEN_ANON], min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3746                 min_seq[LRU_GEN_FILE] = max(min_seq[LRU_GEN_ANON], lrugen->min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3747         }
3748
3749         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3750                 if (min_seq[type] == lrugen->min_seq[type])
3751                         continue;
3752
3753                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, true);
3754                 WRITE_ONCE(lrugen->min_seq[type], min_seq[type]);
3755                 success = true;
3756         }
3757
3758         return success;
3759 }
3760
3761 static bool inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
3762                         bool can_swap, bool force_scan)
3763 {
3764         bool success;
3765         int prev, next;
3766         int type, zone;
3767         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3768 restart:
3769         if (seq < READ_ONCE(lrugen->max_seq))
3770                 return false;
3771
3772         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
3773
3774         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
3775
3776         success = seq == lrugen->max_seq;
3777         if (!success)
3778                 goto unlock;
3779
3780         for (type = ANON_AND_FILE - 1; type >= 0; type--) {
3781                 if (get_nr_gens(lruvec, type) != MAX_NR_GENS)
3782                         continue;
3783
3784                 VM_WARN_ON_ONCE(!force_scan && (type == LRU_GEN_FILE || can_swap));
3785
3786                 if (inc_min_seq(lruvec, type, can_swap))
3787                         continue;
3788
3789                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3790                 cond_resched();
3791                 goto restart;
3792         }
3793
3794         /*
3795          * Update the active/inactive LRU sizes for compatibility. Both sides of
3796          * the current max_seq need to be covered, since max_seq+1 can overlap
3797          * with min_seq[LRU_GEN_ANON] if swapping is constrained. And if they do
3798          * overlap, cold/hot inversion happens.
3799          */
3800         prev = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq - 1);
3801         next = lru_gen_from_seq(lrugen->max_seq + 1);
3802
3803         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3804                 for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++) {
3805                         enum lru_list lru = type * LRU_INACTIVE_FILE;
3806                         long delta = lrugen->nr_pages[prev][type][zone] -
3807                                      lrugen->nr_pages[next][type][zone];
3808
3809                         if (!delta)
3810                                 continue;
3811
3812                         __update_lru_size(lruvec, lru, zone, delta);
3813                         __update_lru_size(lruvec, lru + LRU_ACTIVE, zone, -delta);
3814                 }
3815         }
3816
3817         for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++)
3818                 reset_ctrl_pos(lruvec, type, false);
3819
3820         WRITE_ONCE(lrugen->timestamps[next], jiffies);
3821         /* make sure preceding modifications appear */
3822         smp_store_release(&lrugen->max_seq, lrugen->max_seq + 1);
3823 unlock:
3824         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
3825
3826         return success;
3827 }
3828
3829 static bool try_to_inc_max_seq(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
3830                                bool can_swap, bool force_scan)
3831 {
3832         bool success;
3833         struct lru_gen_mm_walk *walk;
3834         struct mm_struct *mm = NULL;
3835         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3836         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
3837
3838         VM_WARN_ON_ONCE(seq > READ_ONCE(lrugen->max_seq));
3839
3840         if (!mm_state)
3841                 return inc_max_seq(lruvec, seq, can_swap, force_scan);
3842
3843         /* see the comment in iterate_mm_list() */
3844         if (seq <= READ_ONCE(mm_state->seq))
3845                 return false;
3846
3847         /*
3848          * If the hardware doesn't automatically set the accessed bit, fallback
3849          * to lru_gen_look_around(), which only clears the accessed bit in a
3850          * handful of PTEs. Spreading the work out over a period of time usually
3851          * is less efficient, but it avoids bursty page faults.
3852          */
3853         if (!should_walk_mmu()) {
3854                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, seq);
3855                 goto done;
3856         }
3857
3858         walk = set_mm_walk(NULL, true);
3859         if (!walk) {
3860                 success = iterate_mm_list_nowalk(lruvec, seq);
3861                 goto done;
3862         }
3863
3864         walk->lruvec = lruvec;
3865         walk->seq = seq;
3866         walk->can_swap = can_swap;
3867         walk->force_scan = force_scan;
3868
3869         do {
3870                 success = iterate_mm_list(walk, &mm);
3871                 if (mm)
3872                         walk_mm(mm, walk);
3873         } while (mm);
3874 done:
3875         if (success) {
3876                 success = inc_max_seq(lruvec, seq, can_swap, force_scan);
3877                 WARN_ON_ONCE(!success);
3878         }
3879
3880         return success;
3881 }
3882
3883 /******************************************************************************
3884  *                          working set protection
3885  ******************************************************************************/
3886
3887 static bool lruvec_is_sizable(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
3888 {
3889         int gen, type, zone;
3890         unsigned long total = 0;
3891         bool can_swap = get_swappiness(lruvec, sc);
3892         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
3893         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3894         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
3895         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3896
3897         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
3898                 unsigned long seq;
3899
3900                 for (seq = min_seq[type]; seq <= max_seq; seq++) {
3901                         gen = lru_gen_from_seq(seq);
3902
3903                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
3904                                 total += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
3905                 }
3906         }
3907
3908         /* whether the size is big enough to be helpful */
3909         return mem_cgroup_online(memcg) ? (total >> sc->priority) : total;
3910 }
3911
3912 static bool lruvec_is_reclaimable(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
3913                                   unsigned long min_ttl)
3914 {
3915         int gen;
3916         unsigned long birth;
3917         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
3918         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
3919
3920         /* see the comment on lru_gen_folio */
3921         gen = lru_gen_from_seq(min_seq[LRU_GEN_FILE]);
3922         birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
3923
3924         if (time_is_after_jiffies(birth + min_ttl))
3925                 return false;
3926
3927         if (!lruvec_is_sizable(lruvec, sc))
3928                 return false;
3929
3930         mem_cgroup_calculate_protection(NULL, memcg);
3931
3932         return !mem_cgroup_below_min(NULL, memcg);
3933 }
3934
3935 /* to protect the working set of the last N jiffies */
3936 static unsigned long lru_gen_min_ttl __read_mostly;
3937
3938 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
3939 {
3940         struct mem_cgroup *memcg;
3941         unsigned long min_ttl = READ_ONCE(lru_gen_min_ttl);
3942
3943         VM_WARN_ON_ONCE(!current_is_kswapd());
3944
3945         /* check the order to exclude compaction-induced reclaim */
3946         if (!min_ttl || sc->order || sc->priority == DEF_PRIORITY)
3947                 return;
3948
3949         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3950         do {
3951                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
3952
3953                 if (lruvec_is_reclaimable(lruvec, sc, min_ttl)) {
3954                         mem_cgroup_iter_break(NULL, memcg);
3955                         return;
3956                 }
3957
3958                 cond_resched();
3959         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
3960
3961         /*
3962          * The main goal is to OOM kill if every generation from all memcgs is
3963          * younger than min_ttl. However, another possibility is all memcgs are
3964          * either too small or below min.
3965          */
3966         if (mutex_trylock(&oom_lock)) {
3967                 struct oom_control oc = {
3968                         .gfp_mask = sc->gfp_mask,
3969                 };
3970
3971                 out_of_memory(&oc);
3972
3973                 mutex_unlock(&oom_lock);
3974         }
3975 }
3976
3977 /******************************************************************************
3978  *                          rmap/PT walk feedback
3979  ******************************************************************************/
3980
3981 /*
3982  * This function exploits spatial locality when shrink_folio_list() walks the
3983  * rmap. It scans the adjacent PTEs of a young PTE and promotes hot pages. If
3984  * the scan was done cacheline efficiently, it adds the PMD entry pointing to
3985  * the PTE table to the Bloom filter. This forms a feedback loop between the
3986  * eviction and the aging.
3987  */
3988 void lru_gen_look_around(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
3989 {
3990         int i;
3991         unsigned long start;
3992         unsigned long end;
3993         struct lru_gen_mm_walk *walk;
3994         int young = 0;
3995         pte_t *pte = pvmw->pte;
3996         unsigned long addr = pvmw->address;
3997         struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
3998         struct folio *folio = pfn_folio(pvmw->pfn);
3999         bool can_swap = !folio_is_file_lru(folio);
4000         struct mem_cgroup *memcg = folio_memcg(folio);
4001         struct pglist_data *pgdat = folio_pgdat(folio);
4002         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
4003         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
4004         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4005         int old_gen, new_gen = lru_gen_from_seq(max_seq);
4006
4007         lockdep_assert_held(pvmw->ptl);
4008         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_lru(folio), folio);
4009
4010         if (spin_is_contended(pvmw->ptl))
4011                 return;
4012
4013         /* exclude special VMAs containing anon pages from COW */
4014         if (vma->vm_flags & VM_SPECIAL)
4015                 return;
4016
4017         /* avoid taking the LRU lock under the PTL when possible */
4018         walk = current->reclaim_state ? current->reclaim_state->mm_walk : NULL;
4019
4020         start = max(addr & PMD_MASK, vma->vm_start);
4021         end = min(addr | ~PMD_MASK, vma->vm_end - 1) + 1;
4022
4023         if (end - start > MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE) {
4024                 if (addr - start < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4025                         end = start + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4026                 else if (end - addr < MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2)
4027                         start = end - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE;
4028                 else {
4029                         start = addr - MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4030                         end = addr + MIN_LRU_BATCH * PAGE_SIZE / 2;
4031                 }
4032         }
4033
4034         /* folio_update_gen() requires stable folio_memcg() */
4035         if (!mem_cgroup_trylock_pages(memcg))
4036                 return;
4037
4038         arch_enter_lazy_mmu_mode();
4039
4040         pte -= (addr - start) / PAGE_SIZE;
4041
4042         for (i = 0, addr = start; addr != end; i++, addr += PAGE_SIZE) {
4043                 unsigned long pfn;
4044                 pte_t ptent = ptep_get(pte + i);
4045
4046                 pfn = get_pte_pfn(ptent, vma, addr);
4047                 if (pfn == -1)
4048                         continue;
4049
4050                 if (!pte_young(ptent))
4051                         continue;
4052
4053                 folio = get_pfn_folio(pfn, memcg, pgdat, can_swap);
4054                 if (!folio)
4055                         continue;
4056
4057                 if (!ptep_test_and_clear_young(vma, addr, pte + i))
4058                         VM_WARN_ON_ONCE(true);
4059
4060                 young++;
4061
4062                 if (pte_dirty(ptent) && !folio_test_dirty(folio) &&
4063                     !(folio_test_anon(folio) && folio_test_swapbacked(folio) &&
4064                       !folio_test_swapcache(folio)))
4065                         folio_mark_dirty(folio);
4066
4067                 if (walk) {
4068                         old_gen = folio_update_gen(folio, new_gen);
4069                         if (old_gen >= 0 && old_gen != new_gen)
4070                                 update_batch_size(walk, folio, old_gen, new_gen);
4071
4072                         continue;
4073                 }
4074
4075                 old_gen = folio_lru_gen(folio);
4076                 if (old_gen < 0)
4077                         folio_set_referenced(folio);
4078                 else if (old_gen != new_gen)
4079                         folio_activate(folio);
4080         }
4081
4082         arch_leave_lazy_mmu_mode();
4083         mem_cgroup_unlock_pages();
4084
4085         /* feedback from rmap walkers to page table walkers */
4086         if (mm_state && suitable_to_scan(i, young))
4087                 update_bloom_filter(mm_state, max_seq, pvmw->pmd);
4088 }
4089
4090 /******************************************************************************
4091  *                          memcg LRU
4092  ******************************************************************************/
4093
4094 /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4095 enum {
4096         MEMCG_LRU_NOP,
4097         MEMCG_LRU_HEAD,
4098         MEMCG_LRU_TAIL,
4099         MEMCG_LRU_OLD,
4100         MEMCG_LRU_YOUNG,
4101 };
4102
4103 static void lru_gen_rotate_memcg(struct lruvec *lruvec, int op)
4104 {
4105         int seg;
4106         int old, new;
4107         unsigned long flags;
4108         int bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4109         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4110
4111         spin_lock_irqsave(&pgdat->memcg_lru.lock, flags);
4112
4113         VM_WARN_ON_ONCE(hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list));
4114
4115         seg = 0;
4116         new = old = lruvec->lrugen.gen;
4117
4118         /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4119         if (op == MEMCG_LRU_HEAD)
4120                 seg = MEMCG_LRU_HEAD;
4121         else if (op == MEMCG_LRU_TAIL)
4122                 seg = MEMCG_LRU_TAIL;
4123         else if (op == MEMCG_LRU_OLD)
4124                 new = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq);
4125         else if (op == MEMCG_LRU_YOUNG)
4126                 new = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4127         else
4128                 VM_WARN_ON_ONCE(true);
4129
4130         WRITE_ONCE(lruvec->lrugen.seg, seg);
4131         WRITE_ONCE(lruvec->lrugen.gen, new);
4132
4133         hlist_nulls_del_rcu(&lruvec->lrugen.list);
4134
4135         if (op == MEMCG_LRU_HEAD || op == MEMCG_LRU_OLD)
4136                 hlist_nulls_add_head_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[new][bin]);
4137         else
4138                 hlist_nulls_add_tail_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[new][bin]);
4139
4140         pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[old]--;
4141         pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[new]++;
4142
4143         if (!pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[old] && old == get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq))
4144                 WRITE_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq, pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4145
4146         spin_unlock_irqrestore(&pgdat->memcg_lru.lock, flags);
4147 }
4148
4149 #ifdef CONFIG_MEMCG
4150
4151 void lru_gen_online_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4152 {
4153         int gen;
4154         int nid;
4155         int bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4156
4157         for_each_node(nid) {
4158                 struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
4159                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4160
4161                 spin_lock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4162
4163                 VM_WARN_ON_ONCE(!hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list));
4164
4165                 gen = get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq);
4166
4167                 lruvec->lrugen.gen = gen;
4168
4169                 hlist_nulls_add_tail_rcu(&lruvec->lrugen.list, &pgdat->memcg_lru.fifo[gen][bin]);
4170                 pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen]++;
4171
4172                 spin_unlock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4173         }
4174 }
4175
4176 void lru_gen_offline_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4177 {
4178         int nid;
4179
4180         for_each_node(nid) {
4181                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4182
4183                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_OLD);
4184         }
4185 }
4186
4187 void lru_gen_release_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
4188 {
4189         int gen;
4190         int nid;
4191
4192         for_each_node(nid) {
4193                 struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
4194                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4195
4196                 spin_lock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4197
4198                 if (hlist_nulls_unhashed(&lruvec->lrugen.list))
4199                         goto unlock;
4200
4201                 gen = lruvec->lrugen.gen;
4202
4203                 hlist_nulls_del_init_rcu(&lruvec->lrugen.list);
4204                 pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen]--;
4205
4206                 if (!pgdat->memcg_lru.nr_memcgs[gen] && gen == get_memcg_gen(pgdat->memcg_lru.seq))
4207                         WRITE_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq, pgdat->memcg_lru.seq + 1);
4208 unlock:
4209                 spin_unlock_irq(&pgdat->memcg_lru.lock);
4210         }
4211 }
4212
4213 void lru_gen_soft_reclaim(struct mem_cgroup *memcg, int nid)
4214 {
4215         struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
4216
4217         /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4218         if (READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_HEAD)
4219                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_HEAD);
4220 }
4221
4222 #endif /* CONFIG_MEMCG */
4223
4224 /******************************************************************************
4225  *                          the eviction
4226  ******************************************************************************/
4227
4228 static bool sort_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, struct scan_control *sc,
4229                        int tier_idx)
4230 {
4231         bool success;
4232         int gen = folio_lru_gen(folio);
4233         int type = folio_is_file_lru(folio);
4234         int zone = folio_zonenum(folio);
4235         int delta = folio_nr_pages(folio);
4236         int refs = folio_lru_refs(folio);
4237         int tier = lru_tier_from_refs(refs);
4238         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4239
4240         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(gen >= MAX_NR_GENS, folio);
4241
4242         /* unevictable */
4243         if (!folio_evictable(folio)) {
4244                 success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4245                 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4246                 folio_set_unevictable(folio);
4247                 lruvec_add_folio(lruvec, folio);
4248                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGCULLED, delta);
4249                 return true;
4250         }
4251
4252         /* dirty lazyfree */
4253         if (type == LRU_GEN_FILE && folio_test_anon(folio) && folio_test_dirty(folio)) {
4254                 success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4255                 VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4256                 folio_set_swapbacked(folio);
4257                 lruvec_add_folio_tail(lruvec, folio);
4258                 return true;
4259         }
4260
4261         /* promoted */
4262         if (gen != lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type])) {
4263                 list_move(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4264                 return true;
4265         }
4266
4267         /* protected */
4268         if (tier > tier_idx || refs == BIT(LRU_REFS_WIDTH)) {
4269                 int hist = lru_hist_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4270
4271                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4272                 list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4273
4274                 WRITE_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1],
4275                            lrugen->protected[hist][type][tier - 1] + delta);
4276                 return true;
4277         }
4278
4279         /* ineligible */
4280         if (zone > sc->reclaim_idx || skip_cma(folio, sc)) {
4281                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, false);
4282                 list_move_tail(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4283                 return true;
4284         }
4285
4286         /* waiting for writeback */
4287         if (folio_test_locked(folio) || folio_test_writeback(folio) ||
4288             (type == LRU_GEN_FILE && folio_test_dirty(folio))) {
4289                 gen = folio_inc_gen(lruvec, folio, true);
4290                 list_move(&folio->lru, &lrugen->folios[gen][type][zone]);
4291                 return true;
4292         }
4293
4294         return false;
4295 }
4296
4297 static bool isolate_folio(struct lruvec *lruvec, struct folio *folio, struct scan_control *sc)
4298 {
4299         bool success;
4300
4301         /* swap constrained */
4302         if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO) &&
4303             (folio_test_dirty(folio) ||
4304              (folio_test_anon(folio) && !folio_test_swapcache(folio))))
4305                 return false;
4306
4307         /* raced with release_pages() */
4308         if (!folio_try_get(folio))
4309                 return false;
4310
4311         /* raced with another isolation */
4312         if (!folio_test_clear_lru(folio)) {
4313                 folio_put(folio);
4314                 return false;
4315         }
4316
4317         /* see the comment on MAX_NR_TIERS */
4318         if (!folio_test_referenced(folio))
4319                 set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS, 0);
4320
4321         /* for shrink_folio_list() */
4322         folio_clear_reclaim(folio);
4323         folio_clear_referenced(folio);
4324
4325         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, true);
4326         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(!success, folio);
4327
4328         return true;
4329 }
4330
4331 static int scan_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc,
4332                        int type, int tier, struct list_head *list)
4333 {
4334         int i;
4335         int gen;
4336         enum vm_event_item item;
4337         int sorted = 0;
4338         int scanned = 0;
4339         int isolated = 0;
4340         int skipped = 0;
4341         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
4342         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4343         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4344
4345         VM_WARN_ON_ONCE(!list_empty(list));
4346
4347         if (get_nr_gens(lruvec, type) == MIN_NR_GENS)
4348                 return 0;
4349
4350         gen = lru_gen_from_seq(lrugen->min_seq[type]);
4351
4352         for (i = MAX_NR_ZONES; i > 0; i--) {
4353                 LIST_HEAD(moved);
4354                 int skipped_zone = 0;
4355                 int zone = (sc->reclaim_idx + i) % MAX_NR_ZONES;
4356                 struct list_head *head = &lrugen->folios[gen][type][zone];
4357
4358                 while (!list_empty(head)) {
4359                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
4360                         int delta = folio_nr_pages(folio);
4361
4362                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
4363                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
4364                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
4365                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
4366
4367                         scanned += delta;
4368
4369                         if (sort_folio(lruvec, folio, sc, tier))
4370                                 sorted += delta;
4371                         else if (isolate_folio(lruvec, folio, sc)) {
4372                                 list_add(&folio->lru, list);
4373                                 isolated += delta;
4374                         } else {
4375                                 list_move(&folio->lru, &moved);
4376                                 skipped_zone += delta;
4377                         }
4378
4379                         if (!--remaining || max(isolated, skipped_zone) >= MIN_LRU_BATCH)
4380                                 break;
4381                 }
4382
4383                 if (skipped_zone) {
4384                         list_splice(&moved, head);
4385                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zone, skipped_zone);
4386                         skipped += skipped_zone;
4387                 }
4388
4389                 if (!remaining || isolated >= MIN_LRU_BATCH)
4390                         break;
4391         }
4392
4393         item = PGSCAN_KSWAPD + reclaimer_offset();
4394         if (!cgroup_reclaim(sc)) {
4395                 __count_vm_events(item, isolated);
4396                 __count_vm_events(PGREFILL, sorted);
4397         }
4398         __count_memcg_events(memcg, item, isolated);
4399         __count_memcg_events(memcg, PGREFILL, sorted);
4400         __count_vm_events(PGSCAN_ANON + type, isolated);
4401         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, MAX_LRU_BATCH,
4402                                 scanned, skipped, isolated,
4403                                 type ? LRU_INACTIVE_FILE : LRU_INACTIVE_ANON);
4404
4405         /*
4406          * There might not be eligible folios due to reclaim_idx. Check the
4407          * remaining to prevent livelock if it's not making progress.
4408          */
4409         return isolated || !remaining ? scanned : 0;
4410 }
4411
4412 static int get_tier_idx(struct lruvec *lruvec, int type)
4413 {
4414         int tier;
4415         struct ctrl_pos sp, pv;
4416
4417         /*
4418          * To leave a margin for fluctuations, use a larger gain factor (1:2).
4419          * This value is chosen because any other tier would have at least twice
4420          * as many refaults as the first tier.
4421          */
4422         read_ctrl_pos(lruvec, type, 0, 1, &sp);
4423         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4424                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, 2, &pv);
4425                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4426                         break;
4427         }
4428
4429         return tier - 1;
4430 }
4431
4432 static int get_type_to_scan(struct lruvec *lruvec, int swappiness, int *tier_idx)
4433 {
4434         int type, tier;
4435         struct ctrl_pos sp, pv;
4436         int gain[ANON_AND_FILE] = { swappiness, 200 - swappiness };
4437
4438         /*
4439          * Compare the first tier of anon with that of file to determine which
4440          * type to scan. Also need to compare other tiers of the selected type
4441          * with the first tier of the other type to determine the last tier (of
4442          * the selected type) to evict.
4443          */
4444         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_ANON, 0, gain[LRU_GEN_ANON], &sp);
4445         read_ctrl_pos(lruvec, LRU_GEN_FILE, 0, gain[LRU_GEN_FILE], &pv);
4446         type = positive_ctrl_err(&sp, &pv);
4447
4448         read_ctrl_pos(lruvec, !type, 0, gain[!type], &sp);
4449         for (tier = 1; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
4450                 read_ctrl_pos(lruvec, type, tier, gain[type], &pv);
4451                 if (!positive_ctrl_err(&sp, &pv))
4452                         break;
4453         }
4454
4455         *tier_idx = tier - 1;
4456
4457         return type;
4458 }
4459
4460 static int isolate_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness,
4461                           int *type_scanned, struct list_head *list)
4462 {
4463         int i;
4464         int type;
4465         int scanned;
4466         int tier = -1;
4467         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4468
4469         /*
4470          * Try to make the obvious choice first, and if anon and file are both
4471          * available from the same generation,
4472          * 1. Interpret swappiness 1 as file first and MAX_SWAPPINESS as anon
4473          *    first.
4474          * 2. If !__GFP_IO, file first since clean pagecache is more likely to
4475          *    exist than clean swapcache.
4476          */
4477         if (!swappiness)
4478                 type = LRU_GEN_FILE;
4479         else if (min_seq[LRU_GEN_ANON] < min_seq[LRU_GEN_FILE])
4480                 type = LRU_GEN_ANON;
4481         else if (swappiness == 1)
4482                 type = LRU_GEN_FILE;
4483         else if (swappiness == 200)
4484                 type = LRU_GEN_ANON;
4485         else if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
4486                 type = LRU_GEN_FILE;
4487         else
4488                 type = get_type_to_scan(lruvec, swappiness, &tier);
4489
4490         for (i = !swappiness; i < ANON_AND_FILE; i++) {
4491                 if (tier < 0)
4492                         tier = get_tier_idx(lruvec, type);
4493
4494                 scanned = scan_folios(lruvec, sc, type, tier, list);
4495                 if (scanned)
4496                         break;
4497
4498                 type = !type;
4499                 tier = -1;
4500         }
4501
4502         *type_scanned = type;
4503
4504         return scanned;
4505 }
4506
4507 static int evict_folios(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, int swappiness)
4508 {
4509         int type;
4510         int scanned;
4511         int reclaimed;
4512         LIST_HEAD(list);
4513         LIST_HEAD(clean);
4514         struct folio *folio;
4515         struct folio *next;
4516         enum vm_event_item item;
4517         struct reclaim_stat stat;
4518         struct lru_gen_mm_walk *walk;
4519         bool skip_retry = false;
4520         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4521         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4522
4523         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4524
4525         scanned = isolate_folios(lruvec, sc, swappiness, &type, &list);
4526
4527         scanned += try_to_inc_min_seq(lruvec, swappiness);
4528
4529         if (get_nr_gens(lruvec, !swappiness) == MIN_NR_GENS)
4530                 scanned = 0;
4531
4532         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4533
4534         if (list_empty(&list))
4535                 return scanned;
4536 retry:
4537         reclaimed = shrink_folio_list(&list, pgdat, sc, &stat, false);
4538         sc->nr_reclaimed += reclaimed;
4539         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
4540                         scanned, reclaimed, &stat, sc->priority,
4541                         type ? LRU_INACTIVE_FILE : LRU_INACTIVE_ANON);
4542
4543         list_for_each_entry_safe_reverse(folio, next, &list, lru) {
4544                 if (!folio_evictable(folio)) {
4545                         list_del(&folio->lru);
4546                         folio_putback_lru(folio);
4547                         continue;
4548                 }
4549
4550                 if (folio_test_reclaim(folio) &&
4551                     (folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio))) {
4552                         /* restore LRU_REFS_FLAGS cleared by isolate_folio() */
4553                         if (folio_test_workingset(folio))
4554                                 folio_set_referenced(folio);
4555                         continue;
4556                 }
4557
4558                 if (skip_retry || folio_test_active(folio) || folio_test_referenced(folio) ||
4559                     folio_mapped(folio) || folio_test_locked(folio) ||
4560                     folio_test_dirty(folio) || folio_test_writeback(folio)) {
4561                         /* don't add rejected folios to the oldest generation */
4562                         set_mask_bits(&folio->flags, LRU_REFS_MASK | LRU_REFS_FLAGS,
4563                                       BIT(PG_active));
4564                         continue;
4565                 }
4566
4567                 /* retry folios that may have missed folio_rotate_reclaimable() */
4568                 list_move(&folio->lru, &clean);
4569                 sc->nr_scanned -= folio_nr_pages(folio);
4570         }
4571
4572         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
4573
4574         move_folios_to_lru(lruvec, &list);
4575
4576         walk = current->reclaim_state->mm_walk;
4577         if (walk && walk->batched) {
4578                 walk->lruvec = lruvec;
4579                 reset_batch_size(walk);
4580         }
4581
4582         item = PGSTEAL_KSWAPD + reclaimer_offset();
4583         if (!cgroup_reclaim(sc))
4584                 __count_vm_events(item, reclaimed);
4585         __count_memcg_events(memcg, item, reclaimed);
4586         __count_vm_events(PGSTEAL_ANON + type, reclaimed);
4587
4588         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
4589
4590         list_splice_init(&clean, &list);
4591
4592         if (!list_empty(&list)) {
4593                 skip_retry = true;
4594                 goto retry;
4595         }
4596
4597         return scanned;
4598 }
4599
4600 static bool should_run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long max_seq,
4601                              bool can_swap, unsigned long *nr_to_scan)
4602 {
4603         int gen, type, zone;
4604         unsigned long old = 0;
4605         unsigned long young = 0;
4606         unsigned long total = 0;
4607         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4608         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
4609
4610         /* whether this lruvec is completely out of cold folios */
4611         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS > max_seq) {
4612                 *nr_to_scan = 0;
4613                 return true;
4614         }
4615
4616         for (type = !can_swap; type < ANON_AND_FILE; type++) {
4617                 unsigned long seq;
4618
4619                 for (seq = min_seq[type]; seq <= max_seq; seq++) {
4620                         unsigned long size = 0;
4621
4622                         gen = lru_gen_from_seq(seq);
4623
4624                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
4625                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
4626
4627                         total += size;
4628                         if (seq == max_seq)
4629                                 young += size;
4630                         else if (seq + MIN_NR_GENS == max_seq)
4631                                 old += size;
4632                 }
4633         }
4634
4635         *nr_to_scan = total;
4636
4637         /*
4638          * The aging tries to be lazy to reduce the overhead, while the eviction
4639          * stalls when the number of generations reaches MIN_NR_GENS. Hence, the
4640          * ideal number of generations is MIN_NR_GENS+1.
4641          */
4642         if (min_seq[!can_swap] + MIN_NR_GENS < max_seq)
4643                 return false;
4644
4645         /*
4646          * It's also ideal to spread pages out evenly, i.e., 1/(MIN_NR_GENS+1)
4647          * of the total number of pages for each generation. A reasonable range
4648          * for this average portion is [1/MIN_NR_GENS, 1/(MIN_NR_GENS+2)]. The
4649          * aging cares about the upper bound of hot pages, while the eviction
4650          * cares about the lower bound of cold pages.
4651          */
4652         if (young * MIN_NR_GENS > total)
4653                 return true;
4654         if (old * (MIN_NR_GENS + 2) < total)
4655                 return true;
4656
4657         return false;
4658 }
4659
4660 /*
4661  * For future optimizations:
4662  * 1. Defer try_to_inc_max_seq() to workqueues to reduce latency for memcg
4663  *    reclaim.
4664  */
4665 static long get_nr_to_scan(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc, bool can_swap)
4666 {
4667         bool success;
4668         unsigned long nr_to_scan;
4669         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4670         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
4671
4672         if (mem_cgroup_below_min(sc->target_mem_cgroup, memcg))
4673                 return -1;
4674
4675         success = should_run_aging(lruvec, max_seq, can_swap, &nr_to_scan);
4676
4677         /* try to scrape all its memory if this memcg was deleted */
4678         if (nr_to_scan && !mem_cgroup_online(memcg))
4679                 return nr_to_scan;
4680
4681         /* try to get away with not aging at the default priority */
4682         if (!success || sc->priority == DEF_PRIORITY)
4683                 return nr_to_scan >> sc->priority;
4684
4685         /* stop scanning this lruvec as it's low on cold folios */
4686         return try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, can_swap, false) ? -1 : 0;
4687 }
4688
4689 static bool should_abort_scan(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4690 {
4691         int i;
4692         enum zone_watermarks mark;
4693
4694         /* don't abort memcg reclaim to ensure fairness */
4695         if (!root_reclaim(sc))
4696                 return false;
4697
4698         if (sc->nr_reclaimed >= max(sc->nr_to_reclaim, compact_gap(sc->order)))
4699                 return true;
4700
4701         /* check the order to exclude compaction-induced reclaim */
4702         if (!current_is_kswapd() || sc->order)
4703                 return false;
4704
4705         mark = sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ?
4706                WMARK_PROMO : WMARK_HIGH;
4707
4708         for (i = 0; i <= sc->reclaim_idx; i++) {
4709                 struct zone *zone = lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones + i;
4710                 unsigned long size = wmark_pages(zone, mark) + MIN_LRU_BATCH;
4711
4712                 if (managed_zone(zone) && !zone_watermark_ok(zone, 0, size, sc->reclaim_idx, 0))
4713                         return false;
4714         }
4715
4716         /* kswapd should abort if all eligible zones are safe */
4717         return true;
4718 }
4719
4720 static bool try_to_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4721 {
4722         long nr_to_scan;
4723         unsigned long scanned = 0;
4724         int swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
4725
4726         while (true) {
4727                 int delta;
4728
4729                 nr_to_scan = get_nr_to_scan(lruvec, sc, swappiness);
4730                 if (nr_to_scan <= 0)
4731                         break;
4732
4733                 delta = evict_folios(lruvec, sc, swappiness);
4734                 if (!delta)
4735                         break;
4736
4737                 scanned += delta;
4738                 if (scanned >= nr_to_scan)
4739                         break;
4740
4741                 if (should_abort_scan(lruvec, sc))
4742                         break;
4743
4744                 cond_resched();
4745         }
4746
4747         /* whether this lruvec should be rotated */
4748         return nr_to_scan < 0;
4749 }
4750
4751 static int shrink_one(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4752 {
4753         bool success;
4754         unsigned long scanned = sc->nr_scanned;
4755         unsigned long reclaimed = sc->nr_reclaimed;
4756         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4757         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
4758
4759         mem_cgroup_calculate_protection(NULL, memcg);
4760
4761         if (mem_cgroup_below_min(NULL, memcg))
4762                 return MEMCG_LRU_YOUNG;
4763
4764         if (mem_cgroup_below_low(NULL, memcg)) {
4765                 /* see the comment on MEMCG_NR_GENS */
4766                 if (READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_TAIL)
4767                         return MEMCG_LRU_TAIL;
4768
4769                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
4770         }
4771
4772         success = try_to_shrink_lruvec(lruvec, sc);
4773
4774         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg, sc->priority);
4775
4776         if (!sc->proactive)
4777                 vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false, sc->nr_scanned - scanned,
4778                            sc->nr_reclaimed - reclaimed);
4779
4780         flush_reclaim_state(sc);
4781
4782         if (success && mem_cgroup_online(memcg))
4783                 return MEMCG_LRU_YOUNG;
4784
4785         if (!success && lruvec_is_sizable(lruvec, sc))
4786                 return 0;
4787
4788         /* one retry if offlined or too small */
4789         return READ_ONCE(lruvec->lrugen.seg) != MEMCG_LRU_TAIL ?
4790                MEMCG_LRU_TAIL : MEMCG_LRU_YOUNG;
4791 }
4792
4793 static void shrink_many(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4794 {
4795         int op;
4796         int gen;
4797         int bin;
4798         int first_bin;
4799         struct lruvec *lruvec;
4800         struct lru_gen_folio *lrugen;
4801         struct mem_cgroup *memcg;
4802         struct hlist_nulls_node *pos;
4803
4804         gen = get_memcg_gen(READ_ONCE(pgdat->memcg_lru.seq));
4805         bin = first_bin = get_random_u32_below(MEMCG_NR_BINS);
4806 restart:
4807         op = 0;
4808         memcg = NULL;
4809
4810         rcu_read_lock();
4811
4812         hlist_nulls_for_each_entry_rcu(lrugen, pos, &pgdat->memcg_lru.fifo[gen][bin], list) {
4813                 if (op) {
4814                         lru_gen_rotate_memcg(lruvec, op);
4815                         op = 0;
4816                 }
4817
4818                 mem_cgroup_put(memcg);
4819                 memcg = NULL;
4820
4821                 if (gen != READ_ONCE(lrugen->gen))
4822                         continue;
4823
4824                 lruvec = container_of(lrugen, struct lruvec, lrugen);
4825                 memcg = lruvec_memcg(lruvec);
4826
4827                 if (!mem_cgroup_tryget(memcg)) {
4828                         lru_gen_release_memcg(memcg);
4829                         memcg = NULL;
4830                         continue;
4831                 }
4832
4833                 rcu_read_unlock();
4834
4835                 op = shrink_one(lruvec, sc);
4836
4837                 rcu_read_lock();
4838
4839                 if (should_abort_scan(lruvec, sc))
4840                         break;
4841         }
4842
4843         rcu_read_unlock();
4844
4845         if (op)
4846                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, op);
4847
4848         mem_cgroup_put(memcg);
4849
4850         if (!is_a_nulls(pos))
4851                 return;
4852
4853         /* restart if raced with lru_gen_rotate_memcg() */
4854         if (gen != get_nulls_value(pos))
4855                 goto restart;
4856
4857         /* try the rest of the bins of the current generation */
4858         bin = get_memcg_bin(bin + 1);
4859         if (bin != first_bin)
4860                 goto restart;
4861 }
4862
4863 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
4864 {
4865         struct blk_plug plug;
4866
4867         VM_WARN_ON_ONCE(root_reclaim(sc));
4868         VM_WARN_ON_ONCE(!sc->may_writepage || !sc->may_unmap);
4869
4870         lru_add_drain();
4871
4872         blk_start_plug(&plug);
4873
4874         set_mm_walk(NULL, sc->proactive);
4875
4876         if (try_to_shrink_lruvec(lruvec, sc))
4877                 lru_gen_rotate_memcg(lruvec, MEMCG_LRU_YOUNG);
4878
4879         clear_mm_walk();
4880
4881         blk_finish_plug(&plug);
4882 }
4883
4884 static void set_initial_priority(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4885 {
4886         int priority;
4887         unsigned long reclaimable;
4888
4889         if (sc->priority != DEF_PRIORITY || sc->nr_to_reclaim < MIN_LRU_BATCH)
4890                 return;
4891         /*
4892          * Determine the initial priority based on
4893          * (total >> priority) * reclaimed_to_scanned_ratio = nr_to_reclaim,
4894          * where reclaimed_to_scanned_ratio = inactive / total.
4895          */
4896         reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
4897         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
4898                 reclaimable += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
4899
4900         /* round down reclaimable and round up sc->nr_to_reclaim */
4901         priority = fls_long(reclaimable) - 1 - fls_long(sc->nr_to_reclaim - 1);
4902
4903         sc->priority = clamp(priority, 0, DEF_PRIORITY);
4904 }
4905
4906 static void lru_gen_shrink_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
4907 {
4908         struct blk_plug plug;
4909         unsigned long reclaimed = sc->nr_reclaimed;
4910
4911         VM_WARN_ON_ONCE(!root_reclaim(sc));
4912
4913         /*
4914          * Unmapped clean folios are already prioritized. Scanning for more of
4915          * them is likely futile and can cause high reclaim latency when there
4916          * is a large number of memcgs.
4917          */
4918         if (!sc->may_writepage || !sc->may_unmap)
4919                 goto done;
4920
4921         lru_add_drain();
4922
4923         blk_start_plug(&plug);
4924
4925         set_mm_walk(pgdat, sc->proactive);
4926
4927         set_initial_priority(pgdat, sc);
4928
4929         if (current_is_kswapd())
4930                 sc->nr_reclaimed = 0;
4931
4932         if (mem_cgroup_disabled())
4933                 shrink_one(&pgdat->__lruvec, sc);
4934         else
4935                 shrink_many(pgdat, sc);
4936
4937         if (current_is_kswapd())
4938                 sc->nr_reclaimed += reclaimed;
4939
4940         clear_mm_walk();
4941
4942         blk_finish_plug(&plug);
4943 done:
4944         /* kswapd should never fail */
4945         pgdat->kswapd_failures = 0;
4946 }
4947
4948 /******************************************************************************
4949  *                          state change
4950  ******************************************************************************/
4951
4952 static bool __maybe_unused state_is_valid(struct lruvec *lruvec)
4953 {
4954         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
4955
4956         if (lrugen->enabled) {
4957                 enum lru_list lru;
4958
4959                 for_each_evictable_lru(lru) {
4960                         if (!list_empty(&lruvec->lists[lru]))
4961                                 return false;
4962                 }
4963         } else {
4964                 int gen, type, zone;
4965
4966                 for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
4967                         if (!list_empty(&lrugen->folios[gen][type][zone]))
4968                                 return false;
4969                 }
4970         }
4971
4972         return true;
4973 }
4974
4975 static bool fill_evictable(struct lruvec *lruvec)
4976 {
4977         enum lru_list lru;
4978         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
4979
4980         for_each_evictable_lru(lru) {
4981                 int type = is_file_lru(lru);
4982                 bool active = is_active_lru(lru);
4983                 struct list_head *head = &lruvec->lists[lru];
4984
4985                 while (!list_empty(head)) {
4986                         bool success;
4987                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
4988
4989                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
4990                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio) != active, folio);
4991                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
4992                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_lru_gen(folio) != -1, folio);
4993
4994                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
4995                         success = lru_gen_add_folio(lruvec, folio, false);
4996                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
4997
4998                         if (!--remaining)
4999                                 return false;
5000                 }
5001         }
5002
5003         return true;
5004 }
5005
5006 static bool drain_evictable(struct lruvec *lruvec)
5007 {
5008         int gen, type, zone;
5009         int remaining = MAX_LRU_BATCH;
5010
5011         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone) {
5012                 struct list_head *head = &lruvec->lrugen.folios[gen][type][zone];
5013
5014                 while (!list_empty(head)) {
5015                         bool success;
5016                         struct folio *folio = lru_to_folio(head);
5017
5018                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_unevictable(folio), folio);
5019                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_test_active(folio), folio);
5020                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_is_file_lru(folio) != type, folio);
5021                         VM_WARN_ON_ONCE_FOLIO(folio_zonenum(folio) != zone, folio);
5022
5023                         success = lru_gen_del_folio(lruvec, folio, false);
5024                         VM_WARN_ON_ONCE(!success);
5025                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
5026
5027                         if (!--remaining)
5028                                 return false;
5029                 }
5030         }
5031
5032         return true;
5033 }
5034
5035 static void lru_gen_change_state(bool enabled)
5036 {
5037         static DEFINE_MUTEX(state_mutex);
5038
5039         struct mem_cgroup *memcg;
5040
5041         cgroup_lock();
5042         cpus_read_lock();
5043         get_online_mems();
5044         mutex_lock(&state_mutex);
5045
5046         if (enabled == lru_gen_enabled())
5047                 goto unlock;
5048
5049         if (enabled)
5050                 static_branch_enable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5051         else
5052                 static_branch_disable_cpuslocked(&lru_gen_caps[LRU_GEN_CORE]);
5053
5054         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5055         do {
5056                 int nid;
5057
5058                 for_each_node(nid) {
5059                         struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5060
5061                         spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5062
5063                         VM_WARN_ON_ONCE(!seq_is_valid(lruvec));
5064                         VM_WARN_ON_ONCE(!state_is_valid(lruvec));
5065
5066                         lruvec->lrugen.enabled = enabled;
5067
5068                         while (!(enabled ? fill_evictable(lruvec) : drain_evictable(lruvec))) {
5069                                 spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5070                                 cond_resched();
5071                                 spin_lock_irq(&lruvec->lru_lock);
5072                         }
5073
5074                         spin_unlock_irq(&lruvec->lru_lock);
5075                 }
5076
5077                 cond_resched();
5078         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5079 unlock:
5080         mutex_unlock(&state_mutex);
5081         put_online_mems();
5082         cpus_read_unlock();
5083         cgroup_unlock();
5084 }
5085
5086 /******************************************************************************
5087  *                          sysfs interface
5088  ******************************************************************************/
5089
5090 static ssize_t min_ttl_ms_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5091 {
5092         return sysfs_emit(buf, "%u\n", jiffies_to_msecs(READ_ONCE(lru_gen_min_ttl)));
5093 }
5094
5095 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5096 static ssize_t min_ttl_ms_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5097                                 const char *buf, size_t len)
5098 {
5099         unsigned int msecs;
5100
5101         if (kstrtouint(buf, 0, &msecs))
5102                 return -EINVAL;
5103
5104         WRITE_ONCE(lru_gen_min_ttl, msecs_to_jiffies(msecs));
5105
5106         return len;
5107 }
5108
5109 static struct kobj_attribute lru_gen_min_ttl_attr = __ATTR_RW(min_ttl_ms);
5110
5111 static ssize_t enabled_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
5112 {
5113         unsigned int caps = 0;
5114
5115         if (get_cap(LRU_GEN_CORE))
5116                 caps |= BIT(LRU_GEN_CORE);
5117
5118         if (should_walk_mmu())
5119                 caps |= BIT(LRU_GEN_MM_WALK);
5120
5121         if (should_clear_pmd_young())
5122                 caps |= BIT(LRU_GEN_NONLEAF_YOUNG);
5123
5124         return sysfs_emit(buf, "0x%04x\n", caps);
5125 }
5126
5127 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5128 static ssize_t enabled_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
5129                              const char *buf, size_t len)
5130 {
5131         int i;
5132         unsigned int caps;
5133
5134         if (tolower(*buf) == 'n')
5135                 caps = 0;
5136         else if (tolower(*buf) == 'y')
5137                 caps = -1;
5138         else if (kstrtouint(buf, 0, &caps))
5139                 return -EINVAL;
5140
5141         for (i = 0; i < NR_LRU_GEN_CAPS; i++) {
5142                 bool enabled = caps & BIT(i);
5143
5144                 if (i == LRU_GEN_CORE)
5145                         lru_gen_change_state(enabled);
5146                 else if (enabled)
5147                         static_branch_enable(&lru_gen_caps[i]);
5148                 else
5149                         static_branch_disable(&lru_gen_caps[i]);
5150         }
5151
5152         return len;
5153 }
5154
5155 static struct kobj_attribute lru_gen_enabled_attr = __ATTR_RW(enabled);
5156
5157 static struct attribute *lru_gen_attrs[] = {
5158         &lru_gen_min_ttl_attr.attr,
5159         &lru_gen_enabled_attr.attr,
5160         NULL
5161 };
5162
5163 static const struct attribute_group lru_gen_attr_group = {
5164         .name = "lru_gen",
5165         .attrs = lru_gen_attrs,
5166 };
5167
5168 /******************************************************************************
5169  *                          debugfs interface
5170  ******************************************************************************/
5171
5172 static void *lru_gen_seq_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
5173 {
5174         struct mem_cgroup *memcg;
5175         loff_t nr_to_skip = *pos;
5176
5177         m->private = kvmalloc(PATH_MAX, GFP_KERNEL);
5178         if (!m->private)
5179                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
5180
5181         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
5182         do {
5183                 int nid;
5184
5185                 for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5186                         if (!nr_to_skip--)
5187                                 return get_lruvec(memcg, nid);
5188                 }
5189         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)));
5190
5191         return NULL;
5192 }
5193
5194 static void lru_gen_seq_stop(struct seq_file *m, void *v)
5195 {
5196         if (!IS_ERR_OR_NULL(v))
5197                 mem_cgroup_iter_break(NULL, lruvec_memcg(v));
5198
5199         kvfree(m->private);
5200         m->private = NULL;
5201 }
5202
5203 static void *lru_gen_seq_next(struct seq_file *m, void *v, loff_t *pos)
5204 {
5205         int nid = lruvec_pgdat(v)->node_id;
5206         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(v);
5207
5208         ++*pos;
5209
5210         nid = next_memory_node(nid);
5211         if (nid == MAX_NUMNODES) {
5212                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
5213                 if (!memcg)
5214                         return NULL;
5215
5216                 nid = first_memory_node;
5217         }
5218
5219         return get_lruvec(memcg, nid);
5220 }
5221
5222 static void lru_gen_seq_show_full(struct seq_file *m, struct lruvec *lruvec,
5223                                   unsigned long max_seq, unsigned long *min_seq,
5224                                   unsigned long seq)
5225 {
5226         int i;
5227         int type, tier;
5228         int hist = lru_hist_from_seq(seq);
5229         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5230         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5231
5232         for (tier = 0; tier < MAX_NR_TIERS; tier++) {
5233                 seq_printf(m, "            %10d", tier);
5234                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5235                         const char *s = "   ";
5236                         unsigned long n[3] = {};
5237
5238                         if (seq == max_seq) {
5239                                 s = "RT ";
5240                                 n[0] = READ_ONCE(lrugen->avg_refaulted[type][tier]);
5241                                 n[1] = READ_ONCE(lrugen->avg_total[type][tier]);
5242                         } else if (seq == min_seq[type] || NR_HIST_GENS > 1) {
5243                                 s = "rep";
5244                                 n[0] = atomic_long_read(&lrugen->refaulted[hist][type][tier]);
5245                                 n[1] = atomic_long_read(&lrugen->evicted[hist][type][tier]);
5246                                 if (tier)
5247                                         n[2] = READ_ONCE(lrugen->protected[hist][type][tier - 1]);
5248                         }
5249
5250                         for (i = 0; i < 3; i++)
5251                                 seq_printf(m, " %10lu%c", n[i], s[i]);
5252                 }
5253                 seq_putc(m, '\n');
5254         }
5255
5256         if (!mm_state)
5257                 return;
5258
5259         seq_puts(m, "                      ");
5260         for (i = 0; i < NR_MM_STATS; i++) {
5261                 const char *s = "      ";
5262                 unsigned long n = 0;
5263
5264                 if (seq == max_seq && NR_HIST_GENS == 1) {
5265                         s = "LOYNFA";
5266                         n = READ_ONCE(mm_state->stats[hist][i]);
5267                 } else if (seq != max_seq && NR_HIST_GENS > 1) {
5268                         s = "loynfa";
5269                         n = READ_ONCE(mm_state->stats[hist][i]);
5270                 }
5271
5272                 seq_printf(m, " %10lu%c", n, s[i]);
5273         }
5274         seq_putc(m, '\n');
5275 }
5276
5277 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5278 static int lru_gen_seq_show(struct seq_file *m, void *v)
5279 {
5280         unsigned long seq;
5281         bool full = !debugfs_real_fops(m->file)->write;
5282         struct lruvec *lruvec = v;
5283         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5284         int nid = lruvec_pgdat(lruvec)->node_id;
5285         struct mem_cgroup *memcg = lruvec_memcg(lruvec);
5286         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5287         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5288
5289         if (nid == first_memory_node) {
5290                 const char *path = memcg ? m->private : "";
5291
5292 #ifdef CONFIG_MEMCG
5293                 if (memcg)
5294                         cgroup_path(memcg->css.cgroup, m->private, PATH_MAX);
5295 #endif
5296                 seq_printf(m, "memcg %5hu %s\n", mem_cgroup_id(memcg), path);
5297         }
5298
5299         seq_printf(m, " node %5d\n", nid);
5300
5301         if (!full)
5302                 seq = min_seq[LRU_GEN_ANON];
5303         else if (max_seq >= MAX_NR_GENS)
5304                 seq = max_seq - MAX_NR_GENS + 1;
5305         else
5306                 seq = 0;
5307
5308         for (; seq <= max_seq; seq++) {
5309                 int type, zone;
5310                 int gen = lru_gen_from_seq(seq);
5311                 unsigned long birth = READ_ONCE(lruvec->lrugen.timestamps[gen]);
5312
5313                 seq_printf(m, " %10lu %10u", seq, jiffies_to_msecs(jiffies - birth));
5314
5315                 for (type = 0; type < ANON_AND_FILE; type++) {
5316                         unsigned long size = 0;
5317                         char mark = full && seq < min_seq[type] ? 'x' : ' ';
5318
5319                         for (zone = 0; zone < MAX_NR_ZONES; zone++)
5320                                 size += max(READ_ONCE(lrugen->nr_pages[gen][type][zone]), 0L);
5321
5322                         seq_printf(m, " %10lu%c", size, mark);
5323                 }
5324
5325                 seq_putc(m, '\n');
5326
5327                 if (full)
5328                         lru_gen_seq_show_full(m, lruvec, max_seq, min_seq, seq);
5329         }
5330
5331         return 0;
5332 }
5333
5334 static const struct seq_operations lru_gen_seq_ops = {
5335         .start = lru_gen_seq_start,
5336         .stop = lru_gen_seq_stop,
5337         .next = lru_gen_seq_next,
5338         .show = lru_gen_seq_show,
5339 };
5340
5341 static int run_aging(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq,
5342                      bool can_swap, bool force_scan)
5343 {
5344         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5345         DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5346
5347         if (seq < max_seq)
5348                 return 0;
5349
5350         if (seq > max_seq)
5351                 return -EINVAL;
5352
5353         if (!force_scan && min_seq[!can_swap] + MAX_NR_GENS - 1 <= max_seq)
5354                 return -ERANGE;
5355
5356         try_to_inc_max_seq(lruvec, max_seq, can_swap, force_scan);
5357
5358         return 0;
5359 }
5360
5361 static int run_eviction(struct lruvec *lruvec, unsigned long seq, struct scan_control *sc,
5362                         int swappiness, unsigned long nr_to_reclaim)
5363 {
5364         DEFINE_MAX_SEQ(lruvec);
5365
5366         if (seq + MIN_NR_GENS > max_seq)
5367                 return -EINVAL;
5368
5369         sc->nr_reclaimed = 0;
5370
5371         while (!signal_pending(current)) {
5372                 DEFINE_MIN_SEQ(lruvec);
5373
5374                 if (seq < min_seq[!swappiness])
5375                         return 0;
5376
5377                 if (sc->nr_reclaimed >= nr_to_reclaim)
5378                         return 0;
5379
5380                 if (!evict_folios(lruvec, sc, swappiness))
5381                         return 0;
5382
5383                 cond_resched();
5384         }
5385
5386         return -EINTR;
5387 }
5388
5389 static int run_cmd(char cmd, int memcg_id, int nid, unsigned long seq,
5390                    struct scan_control *sc, int swappiness, unsigned long opt)
5391 {
5392         struct lruvec *lruvec;
5393         int err = -EINVAL;
5394         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
5395
5396         if (nid < 0 || nid >= MAX_NUMNODES || !node_state(nid, N_MEMORY))
5397                 return -EINVAL;
5398
5399         if (!mem_cgroup_disabled()) {
5400                 rcu_read_lock();
5401
5402                 memcg = mem_cgroup_from_id(memcg_id);
5403                 if (!mem_cgroup_tryget(memcg))
5404                         memcg = NULL;
5405
5406                 rcu_read_unlock();
5407
5408                 if (!memcg)
5409                         return -EINVAL;
5410         }
5411
5412         if (memcg_id != mem_cgroup_id(memcg))
5413                 goto done;
5414
5415         lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5416
5417         if (swappiness < 0)
5418                 swappiness = get_swappiness(lruvec, sc);
5419         else if (swappiness > 200)
5420                 goto done;
5421
5422         switch (cmd) {
5423         case '+':
5424                 err = run_aging(lruvec, seq, swappiness, opt);
5425                 break;
5426         case '-':
5427                 err = run_eviction(lruvec, seq, sc, swappiness, opt);
5428                 break;
5429         }
5430 done:
5431         mem_cgroup_put(memcg);
5432
5433         return err;
5434 }
5435
5436 /* see Documentation/admin-guide/mm/multigen_lru.rst for details */
5437 static ssize_t lru_gen_seq_write(struct file *file, const char __user *src,
5438                                  size_t len, loff_t *pos)
5439 {
5440         void *buf;
5441         char *cur, *next;
5442         unsigned int flags;
5443         struct blk_plug plug;
5444         int err = -EINVAL;
5445         struct scan_control sc = {
5446                 .may_writepage = true,
5447                 .may_unmap = true,
5448                 .may_swap = true,
5449                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
5450                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
5451         };
5452
5453         buf = kvmalloc(len + 1, GFP_KERNEL);
5454         if (!buf)
5455                 return -ENOMEM;
5456
5457         if (copy_from_user(buf, src, len)) {
5458                 kvfree(buf);
5459                 return -EFAULT;
5460         }
5461
5462         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
5463         flags = memalloc_noreclaim_save();
5464         blk_start_plug(&plug);
5465         if (!set_mm_walk(NULL, true)) {
5466                 err = -ENOMEM;
5467                 goto done;
5468         }
5469
5470         next = buf;
5471         next[len] = '\0';
5472
5473         while ((cur = strsep(&next, ",;\n"))) {
5474                 int n;
5475                 int end;
5476                 char cmd;
5477                 unsigned int memcg_id;
5478                 unsigned int nid;
5479                 unsigned long seq;
5480                 unsigned int swappiness = -1;
5481                 unsigned long opt = -1;
5482
5483                 cur = skip_spaces(cur);
5484                 if (!*cur)
5485                         continue;
5486
5487                 n = sscanf(cur, "%c %u %u %lu %n %u %n %lu %n", &cmd, &memcg_id, &nid,
5488                            &seq, &end, &swappiness, &end, &opt, &end);
5489                 if (n < 4 || cur[end]) {
5490                         err = -EINVAL;
5491                         break;
5492                 }
5493
5494                 err = run_cmd(cmd, memcg_id, nid, seq, &sc, swappiness, opt);
5495                 if (err)
5496                         break;
5497         }
5498 done:
5499         clear_mm_walk();
5500         blk_finish_plug(&plug);
5501         memalloc_noreclaim_restore(flags);
5502         set_task_reclaim_state(current, NULL);
5503
5504         kvfree(buf);
5505
5506         return err ? : len;
5507 }
5508
5509 static int lru_gen_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
5510 {
5511         return seq_open(file, &lru_gen_seq_ops);
5512 }
5513
5514 static const struct file_operations lru_gen_rw_fops = {
5515         .open = lru_gen_seq_open,
5516         .read = seq_read,
5517         .write = lru_gen_seq_write,
5518         .llseek = seq_lseek,
5519         .release = seq_release,
5520 };
5521
5522 static const struct file_operations lru_gen_ro_fops = {
5523         .open = lru_gen_seq_open,
5524         .read = seq_read,
5525         .llseek = seq_lseek,
5526         .release = seq_release,
5527 };
5528
5529 /******************************************************************************
5530  *                          initialization
5531  ******************************************************************************/
5532
5533 void lru_gen_init_pgdat(struct pglist_data *pgdat)
5534 {
5535         int i, j;
5536
5537         spin_lock_init(&pgdat->memcg_lru.lock);
5538
5539         for (i = 0; i < MEMCG_NR_GENS; i++) {
5540                 for (j = 0; j < MEMCG_NR_BINS; j++)
5541                         INIT_HLIST_NULLS_HEAD(&pgdat->memcg_lru.fifo[i][j], i);
5542         }
5543 }
5544
5545 void lru_gen_init_lruvec(struct lruvec *lruvec)
5546 {
5547         int i;
5548         int gen, type, zone;
5549         struct lru_gen_folio *lrugen = &lruvec->lrugen;
5550         struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5551
5552         lrugen->max_seq = MIN_NR_GENS + 1;
5553         lrugen->enabled = lru_gen_enabled();
5554
5555         for (i = 0; i <= MIN_NR_GENS + 1; i++)
5556                 lrugen->timestamps[i] = jiffies;
5557
5558         for_each_gen_type_zone(gen, type, zone)
5559                 INIT_LIST_HEAD(&lrugen->folios[gen][type][zone]);
5560
5561         if (mm_state)
5562                 mm_state->seq = MIN_NR_GENS;
5563 }
5564
5565 #ifdef CONFIG_MEMCG
5566
5567 void lru_gen_init_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5568 {
5569         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
5570
5571         if (!mm_list)
5572                 return;
5573
5574         INIT_LIST_HEAD(&mm_list->fifo);
5575         spin_lock_init(&mm_list->lock);
5576 }
5577
5578 void lru_gen_exit_memcg(struct mem_cgroup *memcg)
5579 {
5580         int i;
5581         int nid;
5582         struct lru_gen_mm_list *mm_list = get_mm_list(memcg);
5583
5584         VM_WARN_ON_ONCE(mm_list && !list_empty(&mm_list->fifo));
5585
5586         for_each_node(nid) {
5587                 struct lruvec *lruvec = get_lruvec(memcg, nid);
5588                 struct lru_gen_mm_state *mm_state = get_mm_state(lruvec);
5589
5590                 VM_WARN_ON_ONCE(memchr_inv(lruvec->lrugen.nr_pages, 0,
5591                                            sizeof(lruvec->lrugen.nr_pages)));
5592
5593                 lruvec->lrugen.list.next = LIST_POISON1;
5594
5595                 if (!mm_state)
5596                         continue;
5597
5598                 for (i = 0; i < NR_BLOOM_FILTERS; i++) {
5599                         bitmap_free(mm_state->filters[i]);
5600                         mm_state->filters[i] = NULL;
5601                 }
5602         }
5603 }
5604
5605 #endif /* CONFIG_MEMCG */
5606
5607 static int __init init_lru_gen(void)
5608 {
5609         BUILD_BUG_ON(MIN_NR_GENS + 1 >= MAX_NR_GENS);
5610         BUILD_BUG_ON(BIT(LRU_GEN_WIDTH) <= MAX_NR_GENS);
5611
5612         if (sysfs_create_group(mm_kobj, &lru_gen_attr_group))
5613                 pr_err("lru_gen: failed to create sysfs group\n");
5614
5615         debugfs_create_file("lru_gen", 0644, NULL, NULL, &lru_gen_rw_fops);
5616         debugfs_create_file("lru_gen_full", 0444, NULL, NULL, &lru_gen_ro_fops);
5617
5618         return 0;
5619 };
5620 late_initcall(init_lru_gen);
5621
5622 #else /* !CONFIG_LRU_GEN */
5623
5624 static void lru_gen_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
5625 {
5626         BUILD_BUG();
5627 }
5628
5629 static void lru_gen_shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5630 {
5631         BUILD_BUG();
5632 }
5633
5634 static void lru_gen_shrink_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
5635 {
5636         BUILD_BUG();
5637 }
5638
5639 #endif /* CONFIG_LRU_GEN */
5640
5641 static void shrink_lruvec(struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
5642 {
5643         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
5644         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
5645         unsigned long nr_to_scan;
5646         enum lru_list lru;
5647         unsigned long nr_reclaimed = 0;
5648         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
5649         bool proportional_reclaim;
5650         struct blk_plug plug;
5651
5652         if (lru_gen_enabled() && !root_reclaim(sc)) {
5653                 lru_gen_shrink_lruvec(lruvec, sc);
5654                 return;
5655         }
5656
5657         get_scan_count(lruvec, sc, nr);
5658
5659         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
5660         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
5661
5662         /*
5663          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
5664          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
5665          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
5666          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
5667          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
5668          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
5669          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
5670          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
5671          * dropped to zero at the first pass.
5672          */
5673         proportional_reclaim = (!cgroup_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
5674                                 sc->priority == DEF_PRIORITY);
5675
5676         blk_start_plug(&plug);
5677         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
5678                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
5679                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
5680                 unsigned long nr_scanned;
5681
5682                 for_each_evictable_lru(lru) {
5683                         if (nr[lru]) {
5684                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
5685                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
5686
5687                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
5688                                                             lruvec, sc);
5689                         }
5690                 }
5691
5692                 cond_resched();
5693
5694                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || proportional_reclaim)
5695                         continue;
5696
5697                 /*
5698                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
5699                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
5700                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
5701                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
5702                  * proportional to the original scan target.
5703                  */
5704                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
5705                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
5706
5707                 /*
5708                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
5709                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
5710                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
5711                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
5712                  */
5713                 if (!nr_file || !nr_anon)
5714                         break;
5715
5716                 if (nr_file > nr_anon) {
5717                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
5718                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
5719                         lru = LRU_BASE;
5720                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
5721                 } else {
5722                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
5723                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
5724                         lru = LRU_FILE;
5725                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
5726                 }
5727
5728                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
5729                 nr[lru] = 0;
5730                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
5731
5732                 /*
5733                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
5734                  * scan target and the percentage scanning already complete
5735                  */
5736                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
5737                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5738                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5739                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5740
5741                 lru += LRU_ACTIVE;
5742                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
5743                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
5744                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
5745         }
5746         blk_finish_plug(&plug);
5747         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
5748
5749         /*
5750          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
5751          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
5752          */
5753         if (can_age_anon_pages(lruvec_pgdat(lruvec), sc) &&
5754             inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
5755                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
5756                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
5757 }
5758
5759 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
5760 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
5761 {
5762         if (gfp_compaction_allowed(sc->gfp_mask) && sc->order &&
5763                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
5764                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
5765                 return true;
5766
5767         return false;
5768 }
5769
5770 /*
5771  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
5772  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
5773  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
5774  * calls try_to_compact_pages() that it will have enough free pages to succeed.
5775  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
5776  */
5777 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
5778                                         unsigned long nr_reclaimed,
5779                                         struct scan_control *sc)
5780 {
5781         unsigned long pages_for_compaction;
5782         unsigned long inactive_lru_pages;
5783         int z;
5784
5785         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
5786         if (!in_reclaim_compaction(sc))
5787                 return false;
5788
5789         /*
5790          * Stop if we failed to reclaim any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX
5791          * number of pages that were scanned. This will return to the caller
5792          * with the risk reclaim/compaction and the resulting allocation attempt
5793          * fails. In the past we have tried harder for __GFP_RETRY_MAYFAIL
5794          * allocations through requiring that the full LRU list has been scanned
5795          * first, by assuming that zero delta of sc->nr_scanned means full LRU
5796          * scan, but that approximation was wrong, and there were corner cases
5797          * where always a non-zero amount of pages were scanned.
5798          */
5799         if (!nr_reclaimed)
5800                 return false;
5801
5802         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
5803         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
5804                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
5805                 if (!managed_zone(zone))
5806                         continue;
5807
5808                 /* Allocation can already succeed, nothing to do */
5809                 if (zone_watermark_ok(zone, sc->order, min_wmark_pages(zone),
5810                                       sc->reclaim_idx, 0))
5811                         return false;
5812
5813                 if (compaction_suitable(zone, sc->order, sc->reclaim_idx))
5814                         return false;
5815         }
5816
5817         /*
5818          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
5819          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
5820          */
5821         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
5822         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
5823         if (can_reclaim_anon_pages(NULL, pgdat->node_id, sc))
5824                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
5825
5826         return inactive_lru_pages > pages_for_compaction;
5827 }
5828
5829 static void shrink_node_memcgs(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
5830 {
5831         struct mem_cgroup *target_memcg = sc->target_mem_cgroup;
5832         struct mem_cgroup *memcg;
5833
5834         memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, NULL, NULL);
5835         do {
5836                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
5837                 unsigned long reclaimed;
5838                 unsigned long scanned;
5839
5840                 /*
5841                  * This loop can become CPU-bound when target memcgs
5842                  * aren't eligible for reclaim - either because they
5843                  * don't have any reclaimable pages, or because their
5844                  * memory is explicitly protected. Avoid soft lockups.
5845                  */
5846                 cond_resched();
5847
5848                 mem_cgroup_calculate_protection(target_memcg, memcg);
5849
5850                 if (mem_cgroup_below_min(target_memcg, memcg)) {
5851                         /*
5852                          * Hard protection.
5853                          * If there is no reclaimable memory, OOM.
5854                          */
5855                         continue;
5856                 } else if (mem_cgroup_below_low(target_memcg, memcg)) {
5857                         /*
5858                          * Soft protection.
5859                          * Respect the protection only as long as
5860                          * there is an unprotected supply
5861                          * of reclaimable memory from other cgroups.
5862                          */
5863                         if (!sc->memcg_low_reclaim) {
5864                                 sc->memcg_low_skipped = 1;
5865                                 continue;
5866                         }
5867                         memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
5868                 }
5869
5870                 reclaimed = sc->nr_reclaimed;
5871                 scanned = sc->nr_scanned;
5872
5873                 shrink_lruvec(lruvec, sc);
5874
5875                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, memcg,
5876                             sc->priority);
5877
5878                 /* Record the group's reclaim efficiency */
5879                 if (!sc->proactive)
5880                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
5881                                    sc->nr_scanned - scanned,
5882                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
5883
5884         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(target_memcg, memcg, NULL)));
5885 }
5886
5887 static void shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
5888 {
5889         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned, nr_node_reclaimed;
5890         struct lruvec *target_lruvec;
5891         bool reclaimable = false;
5892
5893         if (lru_gen_enabled() && root_reclaim(sc)) {
5894                 lru_gen_shrink_node(pgdat, sc);
5895                 return;
5896         }
5897
5898         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup, pgdat);
5899
5900 again:
5901         memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
5902
5903         nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
5904         nr_scanned = sc->nr_scanned;
5905
5906         prepare_scan_control(pgdat, sc);
5907
5908         shrink_node_memcgs(pgdat, sc);
5909
5910         flush_reclaim_state(sc);
5911
5912         nr_node_reclaimed = sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed;
5913
5914         /* Record the subtree's reclaim efficiency */
5915         if (!sc->proactive)
5916                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
5917                            sc->nr_scanned - nr_scanned, nr_node_reclaimed);
5918
5919         if (nr_node_reclaimed)
5920                 reclaimable = true;
5921
5922         if (current_is_kswapd()) {
5923                 /*
5924                  * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
5925                  * it implies that the long-lived page allocation rate
5926                  * is exceeding the page laundering rate. Either the
5927                  * global limits are not being effective at throttling
5928                  * processes due to the page distribution throughout
5929                  * zones or there is heavy usage of a slow backing
5930                  * device. The only option is to throttle from reclaim
5931                  * context which is not ideal as there is no guarantee
5932                  * the dirtying process is throttled in the same way
5933                  * balance_dirty_pages() manages.
5934                  *
5935                  * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
5936                  * count the number of pages under pages flagged for
5937                  * immediate reclaim and stall if any are encountered
5938                  * in the nr_immediate check below.
5939                  */
5940                 if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
5941                         set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
5942
5943                 /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
5944                 if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
5945                         set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
5946
5947                 /*
5948                  * If kswapd scans pages marked for immediate
5949                  * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
5950                  * implies that pages are cycling through the LRU
5951                  * faster than they are written so forcibly stall
5952                  * until some pages complete writeback.
5953                  */
5954                 if (sc->nr.immediate)
5955                         reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK);
5956         }
5957
5958         /*
5959          * Tag a node/memcg as congested if all the dirty pages were marked
5960          * for writeback and immediate reclaim (counted in nr.congested).
5961          *
5962          * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
5963          * stalling in reclaim_throttle().
5964          */
5965         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested) {
5966                 if (cgroup_reclaim(sc) && writeback_throttling_sane(sc))
5967                         set_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
5968
5969                 if (current_is_kswapd())
5970                         set_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &target_lruvec->flags);
5971         }
5972
5973         /*
5974          * Stall direct reclaim for IO completions if the lruvec is
5975          * node is congested. Allow kswapd to continue until it
5976          * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
5977          * the LRU too quickly.
5978          */
5979         if (!current_is_kswapd() && current_may_throttle() &&
5980             !sc->hibernation_mode &&
5981             (test_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &target_lruvec->flags) ||
5982              test_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &target_lruvec->flags)))
5983                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_CONGESTED);
5984
5985         if (should_continue_reclaim(pgdat, nr_node_reclaimed, sc))
5986                 goto again;
5987
5988         /*
5989          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
5990          * many failures to reclaim anything from them and goes to
5991          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
5992          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
5993          */
5994         if (reclaimable)
5995                 pgdat->kswapd_failures = 0;
5996         else if (sc->cache_trim_mode)
5997                 sc->cache_trim_mode_failed = 1;
5998 }
5999
6000 /*
6001  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
6002  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
6003  * should reclaim first.
6004  */
6005 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
6006 {
6007         unsigned long watermark;
6008
6009         if (!gfp_compaction_allowed(sc->gfp_mask))
6010                 return false;
6011
6012         /* Allocation can already succeed, nothing to do */
6013         if (zone_watermark_ok(zone, sc->order, min_wmark_pages(zone),
6014                               sc->reclaim_idx, 0))
6015                 return true;
6016
6017         /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
6018         if (!compaction_suitable(zone, sc->order, sc->reclaim_idx))
6019                 return false;
6020
6021         /*
6022          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
6023          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
6024          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
6025          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
6026          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
6027          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
6028          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
6029          */
6030         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
6031
6032         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
6033 }
6034
6035 static void consider_reclaim_throttle(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
6036 {
6037         /*
6038          * If reclaim is making progress greater than 12% efficiency then
6039          * wake all the NOPROGRESS throttled tasks.
6040          */
6041         if (sc->nr_reclaimed > (sc->nr_scanned >> 3)) {
6042                 wait_queue_head_t *wqh;
6043
6044                 wqh = &pgdat->reclaim_wait[VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS];
6045                 if (waitqueue_active(wqh))
6046                         wake_up(wqh);
6047
6048                 return;
6049         }
6050
6051         /*
6052          * Do not throttle kswapd or cgroup reclaim on NOPROGRESS as it will
6053          * throttle on VMSCAN_THROTTLE_WRITEBACK if there are too many pages
6054          * under writeback and marked for immediate reclaim at the tail of the
6055          * LRU.
6056          */
6057         if (current_is_kswapd() || cgroup_reclaim(sc))
6058                 return;
6059
6060         /* Throttle if making no progress at high prioities. */
6061         if (sc->priority == 1 && !sc->nr_reclaimed)
6062                 reclaim_throttle(pgdat, VMSCAN_THROTTLE_NOPROGRESS);
6063 }
6064
6065 /*
6066  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
6067  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
6068  * request.
6069  *
6070  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
6071  * scan then give up on it.
6072  */
6073 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
6074 {
6075         struct zoneref *z;
6076         struct zone *zone;
6077         unsigned long nr_soft_reclaimed;
6078         unsigned long nr_soft_scanned;
6079         gfp_t orig_mask;
6080         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
6081         pg_data_t *first_pgdat = NULL;
6082
6083         /*
6084          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
6085          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
6086          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
6087          */
6088         orig_mask = sc->gfp_mask;
6089         if (buffer_heads_over_limit) {
6090                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
6091                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
6092         }
6093
6094         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6095                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
6096                 /*
6097                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
6098                  * to global LRU.
6099                  */
6100                 if (!cgroup_reclaim(sc)) {
6101                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
6102                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
6103                                 continue;
6104
6105                         /*
6106                          * If we already have plenty of memory free for
6107                          * compaction in this zone, don't free any more.
6108                          * Even though compaction is invoked for any
6109                          * non-zero order, only frequent costly order
6110                          * reclamation is disruptive enough to become a
6111                          * noticeable problem, like transparent huge
6112                          * page allocations.
6113                          */
6114                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
6115                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
6116                             compaction_ready(zone, sc)) {
6117                                 sc->compaction_ready = true;
6118                                 continue;
6119                         }
6120
6121                         /*
6122                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
6123                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
6124                          * node may be shrunk multiple times but in that case
6125                          * the user prefers lower zones being preserved.
6126                          */
6127                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6128                                 continue;
6129
6130                         /*
6131                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
6132                          * and returns the number of reclaimed pages and
6133                          * scanned pages. This works for global memory pressure
6134                          * and balancing, not for a memcg's limit.
6135                          */
6136                         nr_soft_scanned = 0;
6137                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
6138                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
6139                                                 &nr_soft_scanned);
6140                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
6141                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
6142                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
6143                 }
6144
6145                 if (!first_pgdat)
6146                         first_pgdat = zone->zone_pgdat;
6147
6148                 /* See comment about same check for global reclaim above */
6149                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6150                         continue;
6151                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6152                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
6153         }
6154
6155         if (first_pgdat)
6156                 consider_reclaim_throttle(first_pgdat, sc);
6157
6158         /*
6159          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
6160          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
6161          */
6162         sc->gfp_mask = orig_mask;
6163 }
6164
6165 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *target_memcg, pg_data_t *pgdat)
6166 {
6167         struct lruvec *target_lruvec;
6168         unsigned long refaults;
6169
6170         if (lru_gen_enabled())
6171                 return;
6172
6173         target_lruvec = mem_cgroup_lruvec(target_memcg, pgdat);
6174         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_ANON);
6175         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_ANON] = refaults;
6176         refaults = lruvec_page_state(target_lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE_FILE);
6177         target_lruvec->refaults[WORKINGSET_FILE] = refaults;
6178 }
6179
6180 /*
6181  * This is the main entry point to direct page reclaim.
6182  *
6183  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
6184  * are "out of memory" and something needs to be killed.
6185  *
6186  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
6187  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
6188  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
6189  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
6190  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
6191  * work, and the allocation attempt will fail.
6192  *
6193  * returns:     0, if no pages reclaimed
6194  *              else, the number of pages reclaimed
6195  */
6196 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
6197                                           struct scan_control *sc)
6198 {
6199         int initial_priority = sc->priority;
6200         pg_data_t *last_pgdat;
6201         struct zoneref *z;
6202         struct zone *zone;
6203 retry:
6204         delayacct_freepages_start();
6205
6206         if (!cgroup_reclaim(sc))
6207                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
6208
6209         do {
6210                 if (!sc->proactive)
6211                         vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
6212                                         sc->priority);
6213                 sc->nr_scanned = 0;
6214                 shrink_zones(zonelist, sc);
6215
6216                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
6217                         break;
6218
6219                 if (sc->compaction_ready)
6220                         break;
6221
6222                 /*
6223                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
6224                  * writepage even in laptop mode.
6225                  */
6226                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
6227                         sc->may_writepage = 1;
6228         } while (--sc->priority >= 0);
6229
6230         last_pgdat = NULL;
6231         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
6232                                         sc->nodemask) {
6233                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
6234                         continue;
6235                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
6236
6237                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
6238
6239                 if (cgroup_reclaim(sc)) {
6240                         struct lruvec *lruvec;
6241
6242                         lruvec = mem_cgroup_lruvec(sc->target_mem_cgroup,
6243                                                    zone->zone_pgdat);
6244                         clear_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &lruvec->flags);
6245                 }
6246         }
6247
6248         delayacct_freepages_end();
6249
6250         if (sc->nr_reclaimed)
6251                 return sc->nr_reclaimed;
6252
6253         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
6254         if (sc->compaction_ready)
6255                 return 1;
6256
6257         /*
6258          * We make inactive:active ratio decisions based on the node's
6259          * composition of memory, but a restrictive reclaim_idx or a
6260          * memory.low cgroup setting can exempt large amounts of
6261          * memory from reclaim. Neither of which are very common, so
6262          * instead of doing costly eligibility calculations of the
6263          * entire cgroup subtree up front, we assume the estimates are
6264          * good, and retry with forcible deactivation if that fails.
6265          */
6266         if (sc->skipped_deactivate) {
6267                 sc->priority = initial_priority;
6268                 sc->force_deactivate = 1;
6269                 sc->skipped_deactivate = 0;
6270                 goto retry;
6271         }
6272
6273         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
6274         if (sc->memcg_low_skipped) {
6275                 sc->priority = initial_priority;
6276                 sc->force_deactivate = 0;
6277                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
6278                 sc->memcg_low_skipped = 0;
6279                 goto retry;
6280         }
6281
6282         return 0;
6283 }
6284
6285 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
6286 {
6287         struct zone *zone;
6288         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
6289         unsigned long free_pages = 0;
6290         int i;
6291         bool wmark_ok;
6292
6293         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6294                 return true;
6295
6296         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
6297                 zone = &pgdat->node_zones[i];
6298                 if (!managed_zone(zone))
6299                         continue;
6300
6301                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
6302                         continue;
6303
6304                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
6305                 free_pages += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
6306         }
6307
6308         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
6309         if (!pfmemalloc_reserve)
6310                 return true;
6311
6312         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
6313
6314         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
6315         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
6316                 if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx) > ZONE_NORMAL)
6317                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, ZONE_NORMAL);
6318
6319                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
6320         }
6321
6322         return wmark_ok;
6323 }
6324
6325 /*
6326  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
6327  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
6328  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
6329  * when the low watermark is reached.
6330  *
6331  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
6332  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
6333  */
6334 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
6335                                         nodemask_t *nodemask)
6336 {
6337         struct zoneref *z;
6338         struct zone *zone;
6339         pg_data_t *pgdat = NULL;
6340
6341         /*
6342          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
6343          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
6344          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
6345          * committing a transaction where throttling it could forcing other
6346          * processes to block on log_wait_commit().
6347          */
6348         if (current->flags & PF_KTHREAD)
6349                 goto out;
6350
6351         /*
6352          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
6353          * It should return quickly so it can exit and free its memory
6354          */
6355         if (fatal_signal_pending(current))
6356                 goto out;
6357
6358         /*
6359          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
6360          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
6361          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
6362          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
6363          *
6364          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
6365          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
6366          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
6367          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
6368          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
6369          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
6370          * should make reasonable progress.
6371          */
6372         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
6373                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
6374                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
6375                         continue;
6376
6377                 /* Throttle based on the first usable node */
6378                 pgdat = zone->zone_pgdat;
6379                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
6380                         goto out;
6381                 break;
6382         }
6383
6384         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
6385         if (!pgdat)
6386                 goto out;
6387
6388         /* Account for the throttling */
6389         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
6390
6391         /*
6392          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
6393          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
6394          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
6395          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
6396          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
6397          * second before continuing.
6398          */
6399         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
6400                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
6401                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
6402         else
6403                 /* Throttle until kswapd wakes the process */
6404                 wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
6405                         allow_direct_reclaim(pgdat));
6406
6407         if (fatal_signal_pending(current))
6408                 return true;
6409
6410 out:
6411         return false;
6412 }
6413
6414 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
6415                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
6416 {
6417         unsigned long nr_reclaimed;
6418         struct scan_control sc = {
6419                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6420                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
6421                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
6422                 .order = order,
6423                 .nodemask = nodemask,
6424                 .priority = DEF_PRIORITY,
6425                 .may_writepage = !laptop_mode,
6426                 .may_unmap = 1,
6427                 .may_swap = 1,
6428         };
6429
6430         /*
6431          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
6432          * Confirm they are large enough for max values.
6433          */
6434         BUILD_BUG_ON(MAX_PAGE_ORDER >= S8_MAX);
6435         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
6436         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
6437
6438         /*
6439          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
6440          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
6441          * point.
6442          */
6443         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
6444                 return 1;
6445
6446         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6447         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
6448
6449         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6450
6451         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
6452         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6453
6454         return nr_reclaimed;
6455 }
6456
6457 #ifdef CONFIG_MEMCG
6458
6459 /* Only used by soft limit reclaim. Do not reuse for anything else. */
6460 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
6461                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
6462                                                 pg_data_t *pgdat,
6463                                                 unsigned long *nr_scanned)
6464 {
6465         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6466         struct scan_control sc = {
6467                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
6468                 .target_mem_cgroup = memcg,
6469                 .may_writepage = !laptop_mode,
6470                 .may_unmap = 1,
6471                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6472                 .may_swap = !noswap,
6473         };
6474
6475         WARN_ON_ONCE(!current->reclaim_state);
6476
6477         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
6478                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
6479
6480         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
6481                                                       sc.gfp_mask);
6482
6483         /*
6484          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
6485          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
6486          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
6487          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
6488          * the priority and make it zero.
6489          */
6490         shrink_lruvec(lruvec, &sc);
6491
6492         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
6493
6494         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
6495
6496         return sc.nr_reclaimed;
6497 }
6498
6499 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
6500                                            unsigned long nr_pages,
6501                                            gfp_t gfp_mask,
6502                                            unsigned int reclaim_options)
6503 {
6504         unsigned long nr_reclaimed;
6505         unsigned int noreclaim_flag;
6506         struct scan_control sc = {
6507                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
6508                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
6509                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
6510                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
6511                 .target_mem_cgroup = memcg,
6512                 .priority = DEF_PRIORITY,
6513                 .may_writepage = !laptop_mode,
6514                 .may_unmap = 1,
6515                 .may_swap = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_MAY_SWAP),
6516                 .proactive = !!(reclaim_options & MEMCG_RECLAIM_PROACTIVE),
6517         };
6518         /*
6519          * Traverse the ZONELIST_FALLBACK zonelist of the current node to put
6520          * equal pressure on all the nodes. This is based on the assumption that
6521          * the reclaim does not bail out early.
6522          */
6523         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
6524
6525         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6526         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
6527         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
6528
6529         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
6530
6531         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
6532         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
6533         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6534
6535         return nr_reclaimed;
6536 }
6537 #endif
6538
6539 static void kswapd_age_node(struct pglist_data *pgdat, struct scan_control *sc)
6540 {
6541         struct mem_cgroup *memcg;
6542         struct lruvec *lruvec;
6543
6544         if (lru_gen_enabled()) {
6545                 lru_gen_age_node(pgdat, sc);
6546                 return;
6547         }
6548
6549         if (!can_age_anon_pages(pgdat, sc))
6550                 return;
6551
6552         lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6553         if (!inactive_is_low(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON))
6554                 return;
6555
6556         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
6557         do {
6558                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(memcg, pgdat);
6559                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
6560                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
6561                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
6562         } while (memcg);
6563 }
6564
6565 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6566 {
6567         int i;
6568         struct zone *zone;
6569
6570         /*
6571          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
6572          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
6573          * should not be checked at the same time as reclaim would
6574          * start prematurely when there is no boosting and a lower
6575          * zone is balanced.
6576          */
6577         for (i = highest_zoneidx; i >= 0; i--) {
6578                 zone = pgdat->node_zones + i;
6579                 if (!managed_zone(zone))
6580                         continue;
6581
6582                 if (zone->watermark_boost)
6583                         return true;
6584         }
6585
6586         return false;
6587 }
6588
6589 /*
6590  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
6591  * and highest_zoneidx
6592  */
6593 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
6594 {
6595         int i;
6596         unsigned long mark = -1;
6597         struct zone *zone;
6598
6599         /*
6600          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
6601          * meet watermarks.
6602          */
6603         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6604                 zone = pgdat->node_zones + i;
6605
6606                 if (!managed_zone(zone))
6607                         continue;
6608
6609                 if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING)
6610                         mark = wmark_pages(zone, WMARK_PROMO);
6611                 else
6612                         mark = high_wmark_pages(zone);
6613                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, highest_zoneidx))
6614                         return true;
6615         }
6616
6617         /*
6618          * If a node has no managed zone within highest_zoneidx, it does not
6619          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
6620          * allocation tries to wake a remote kswapd.
6621          */
6622         if (mark == -1)
6623                 return true;
6624
6625         return false;
6626 }
6627
6628 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
6629 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
6630 {
6631         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(NULL, pgdat);
6632
6633         clear_bit(LRUVEC_NODE_CONGESTED, &lruvec->flags);
6634         clear_bit(LRUVEC_CGROUP_CONGESTED, &lruvec->flags);
6635         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
6636         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
6637 }
6638
6639 /*
6640  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
6641  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
6642  *
6643  * Returns true if kswapd is ready to sleep
6644  */
6645 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order,
6646                                 int highest_zoneidx)
6647 {
6648         /*
6649          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
6650          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
6651          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
6652          * throttled. There is also a potential race if processes get
6653          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
6654          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
6655          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
6656          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
6657          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
6658          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
6659          * that here we are under prepare_to_wait().
6660          */
6661         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
6662                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6663
6664         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
6665         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
6666                 return true;
6667
6668         if (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx)) {
6669                 clear_pgdat_congested(pgdat);
6670                 return true;
6671         }
6672
6673         return false;
6674 }
6675
6676 /*
6677  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
6678  * zone that is currently unbalanced.
6679  *
6680  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
6681  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
6682  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
6683  */
6684 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
6685                                struct scan_control *sc)
6686 {
6687         struct zone *zone;
6688         int z;
6689
6690         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
6691         sc->nr_to_reclaim = 0;
6692         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
6693                 zone = pgdat->node_zones + z;
6694                 if (!managed_zone(zone))
6695                         continue;
6696
6697                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
6698         }
6699
6700         /*
6701          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
6702          * now pressure is applied based on node LRU order.
6703          */
6704         shrink_node(pgdat, sc);
6705
6706         /*
6707          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
6708          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
6709          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
6710          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
6711          * can direct reclaim/compact.
6712          */
6713         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
6714                 sc->order = 0;
6715
6716         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
6717 }
6718
6719 /* Page allocator PCP high watermark is lowered if reclaim is active. */
6720 static inline void
6721 update_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx, bool active)
6722 {
6723         int i;
6724         struct zone *zone;
6725
6726         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6727                 zone = pgdat->node_zones + i;
6728
6729                 if (!managed_zone(zone))
6730                         continue;
6731
6732                 if (active)
6733                         set_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6734                 else
6735                         clear_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags);
6736         }
6737 }
6738
6739 static inline void
6740 set_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6741 {
6742         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, true);
6743 }
6744
6745 static inline void
6746 clear_reclaim_active(pg_data_t *pgdat, int highest_zoneidx)
6747 {
6748         update_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx, false);
6749 }
6750
6751 /*
6752  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
6753  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
6754  * balanced.
6755  *
6756  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
6757  *
6758  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
6759  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
6760  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
6761  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
6762  * balanced.
6763  */
6764 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int highest_zoneidx)
6765 {
6766         int i;
6767         unsigned long nr_soft_reclaimed;
6768         unsigned long nr_soft_scanned;
6769         unsigned long pflags;
6770         unsigned long nr_boost_reclaim;
6771         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
6772         bool boosted;
6773         struct zone *zone;
6774         struct scan_control sc = {
6775                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
6776                 .order = order,
6777                 .may_unmap = 1,
6778         };
6779
6780         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
6781         psi_memstall_enter(&pflags);
6782         __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
6783
6784         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
6785
6786         /*
6787          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
6788          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
6789          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
6790          */
6791         nr_boost_reclaim = 0;
6792         for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6793                 zone = pgdat->node_zones + i;
6794                 if (!managed_zone(zone))
6795                         continue;
6796
6797                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
6798                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
6799         }
6800         boosted = nr_boost_reclaim;
6801
6802 restart:
6803         set_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
6804         sc.priority = DEF_PRIORITY;
6805         do {
6806                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
6807                 bool raise_priority = true;
6808                 bool balanced;
6809                 bool ret;
6810                 bool was_frozen;
6811
6812                 sc.reclaim_idx = highest_zoneidx;
6813
6814                 /*
6815                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
6816                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
6817                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
6818                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
6819                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
6820                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
6821                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
6822                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
6823                  */
6824                 if (buffer_heads_over_limit) {
6825                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
6826                                 zone = pgdat->node_zones + i;
6827                                 if (!managed_zone(zone))
6828                                         continue;
6829
6830                                 sc.reclaim_idx = i;
6831                                 break;
6832                         }
6833                 }
6834
6835                 /*
6836                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
6837                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
6838                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
6839                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
6840                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
6841                  */
6842                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, highest_zoneidx);
6843                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
6844                         nr_boost_reclaim = 0;
6845                         goto restart;
6846                 }
6847
6848                 /*
6849                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
6850                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
6851                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
6852                  */
6853                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
6854                         goto out;
6855
6856                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
6857                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
6858                         raise_priority = false;
6859
6860                 /*
6861                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
6862                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
6863                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
6864                  * reclaim will be aborted.
6865                  */
6866                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
6867                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
6868
6869                 /*
6870                  * Do some background aging, to give pages a chance to be
6871                  * referenced before reclaiming. All pages are rotated
6872                  * regardless of classzone as this is about consistent aging.
6873                  */
6874                 kswapd_age_node(pgdat, &sc);
6875
6876                 /*
6877                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
6878                  * even in laptop mode.
6879                  */
6880                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
6881                         sc.may_writepage = 1;
6882
6883                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
6884                 sc.nr_scanned = 0;
6885                 nr_soft_scanned = 0;
6886                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
6887                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
6888                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
6889
6890                 /*
6891                  * There should be no need to raise the scanning priority if
6892                  * enough pages are already being scanned that that high
6893                  * watermark would be met at 100% efficiency.
6894                  */
6895                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
6896                         raise_priority = false;
6897
6898                 /*
6899                  * If the low watermark is met there is no need for processes
6900                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
6901                  * able to safely make forward progress. Wake them
6902                  */
6903                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
6904                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
6905                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6906
6907                 /* Check if kswapd should be suspending */
6908                 __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
6909                 ret = kthread_freezable_should_stop(&was_frozen);
6910                 __fs_reclaim_acquire(_THIS_IP_);
6911                 if (was_frozen || ret)
6912                         break;
6913
6914                 /*
6915                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
6916                  * progress in reclaiming pages
6917                  */
6918                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
6919                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
6920
6921                 /*
6922                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
6923                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
6924                  * extreme circumstances.
6925                  */
6926                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
6927                         break;
6928
6929                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
6930                         sc.priority--;
6931         } while (sc.priority >= 1);
6932
6933         /*
6934          * Restart only if it went through the priority loop all the way,
6935          * but cache_trim_mode didn't work.
6936          */
6937         if (!sc.nr_reclaimed && sc.priority < 1 &&
6938             !sc.no_cache_trim_mode && sc.cache_trim_mode_failed) {
6939                 sc.no_cache_trim_mode = 1;
6940                 goto restart;
6941         }
6942
6943         if (!sc.nr_reclaimed)
6944                 pgdat->kswapd_failures++;
6945
6946 out:
6947         clear_reclaim_active(pgdat, highest_zoneidx);
6948
6949         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
6950         if (boosted) {
6951                 unsigned long flags;
6952
6953                 for (i = 0; i <= highest_zoneidx; i++) {
6954                         if (!zone_boosts[i])
6955                                 continue;
6956
6957                         /* Increments are under the zone lock */
6958                         zone = pgdat->node_zones + i;
6959                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6960                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
6961                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6962                 }
6963
6964                 /*
6965                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
6966                  * pageblocks.
6967                  */
6968                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, highest_zoneidx);
6969         }
6970
6971         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
6972         __fs_reclaim_release(_THIS_IP_);
6973         psi_memstall_leave(&pflags);
6974         set_task_reclaim_state(current, NULL);
6975
6976         /*
6977          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
6978          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
6979          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
6980          * remain at the higher level.
6981          */
6982         return sc.order;
6983 }
6984
6985 /*
6986  * The pgdat->kswapd_highest_zoneidx is used to pass the highest zone index to
6987  * be reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is
6988  * not a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't
6989  * sleep after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that
6990  * case return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
6991  */
6992 static enum zone_type kswapd_highest_zoneidx(pg_data_t *pgdat,
6993                                            enum zone_type prev_highest_zoneidx)
6994 {
6995         enum zone_type curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
6996
6997         return curr_idx == MAX_NR_ZONES ? prev_highest_zoneidx : curr_idx;
6998 }
6999
7000 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
7001                                 unsigned int highest_zoneidx)
7002 {
7003         long remaining = 0;
7004         DEFINE_WAIT(wait);
7005
7006         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
7007                 return;
7008
7009         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7010
7011         /*
7012          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
7013          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
7014          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
7015          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
7016          * succeed.
7017          */
7018         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7019                 /*
7020                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
7021                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
7022                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
7023                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
7024                  */
7025                 reset_isolation_suitable(pgdat);
7026
7027                 /*
7028                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
7029                  * allocation of the requested order possible.
7030                  */
7031                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
7032
7033                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
7034
7035                 /*
7036                  * If woken prematurely then reset kswapd_highest_zoneidx and
7037                  * order. The values will either be from a wakeup request or
7038                  * the previous request that slept prematurely.
7039                  */
7040                 if (remaining) {
7041                         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx,
7042                                         kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7043                                                         highest_zoneidx));
7044
7045                         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < reclaim_order)
7046                                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
7047                 }
7048
7049                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7050                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
7051         }
7052
7053         /*
7054          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
7055          * go fully to sleep until explicitly woken up.
7056          */
7057         if (!remaining &&
7058             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
7059                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
7060
7061                 /*
7062                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
7063                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
7064                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
7065                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
7066                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
7067                  * them before going back to sleep.
7068                  */
7069                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
7070
7071                 if (!kthread_should_stop())
7072                         schedule();
7073
7074                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
7075         } else {
7076                 if (remaining)
7077                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
7078                 else
7079                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
7080         }
7081         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
7082 }
7083
7084 /*
7085  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
7086  * from the init process.
7087  *
7088  * This basically trickles out pages so that we have _some_
7089  * free memory available even if there is no other activity
7090  * that frees anything up. This is needed for things like routing
7091  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
7092  * asynchronous contexts that cannot page things out.
7093  *
7094  * If there are applications that are active memory-allocators
7095  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
7096  */
7097 static int kswapd(void *p)
7098 {
7099         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
7100         unsigned int highest_zoneidx = MAX_NR_ZONES - 1;
7101         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p;
7102         struct task_struct *tsk = current;
7103         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
7104
7105         if (!cpumask_empty(cpumask))
7106                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
7107
7108         /*
7109          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
7110          * and that if we need more memory we should get access to it
7111          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
7112          * never get caught in the normal page freeing logic.
7113          *
7114          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
7115          * you need a small amount of memory in order to be able to
7116          * page out something else, and this flag essentially protects
7117          * us from recursively trying to free more memory as we're
7118          * trying to free the first piece of memory in the first place).
7119          */
7120         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD;
7121         set_freezable();
7122
7123         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7124         WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7125         atomic_set(&pgdat->nr_writeback_throttled, 0);
7126         for ( ; ; ) {
7127                 bool was_frozen;
7128
7129                 alloc_order = reclaim_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7130                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7131                                                         highest_zoneidx);
7132
7133 kswapd_try_sleep:
7134                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
7135                                         highest_zoneidx);
7136
7137                 /* Read the new order and highest_zoneidx */
7138                 alloc_order = READ_ONCE(pgdat->kswapd_order);
7139                 highest_zoneidx = kswapd_highest_zoneidx(pgdat,
7140                                                         highest_zoneidx);
7141                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, 0);
7142                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, MAX_NR_ZONES);
7143
7144                 if (kthread_freezable_should_stop(&was_frozen))
7145                         break;
7146
7147                 /*
7148                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
7149                  * after returning from the refrigerator
7150                  */
7151                 if (was_frozen)
7152                         continue;
7153
7154                 /*
7155                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
7156                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
7157                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
7158                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
7159                  * but kcompactd is woken to compact for the original
7160                  * request (alloc_order).
7161                  */
7162                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, highest_zoneidx,
7163                                                 alloc_order);
7164                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order,
7165                                                 highest_zoneidx);
7166                 if (reclaim_order < alloc_order)
7167                         goto kswapd_try_sleep;
7168         }
7169
7170         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_KSWAPD);
7171
7172         return 0;
7173 }
7174
7175 /*
7176  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
7177  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
7178  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
7179  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
7180  * needed.
7181  */
7182 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
7183                    enum zone_type highest_zoneidx)
7184 {
7185         pg_data_t *pgdat;
7186         enum zone_type curr_idx;
7187
7188         if (!managed_zone(zone))
7189                 return;
7190
7191         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
7192                 return;
7193
7194         pgdat = zone->zone_pgdat;
7195         curr_idx = READ_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7196
7197         if (curr_idx == MAX_NR_ZONES || curr_idx < highest_zoneidx)
7198                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_highest_zoneidx, highest_zoneidx);
7199
7200         if (READ_ONCE(pgdat->kswapd_order) < order)
7201                 WRITE_ONCE(pgdat->kswapd_order, order);
7202
7203         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
7204                 return;
7205
7206         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
7207         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
7208             (pgdat_balanced(pgdat, order, highest_zoneidx) &&
7209              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, highest_zoneidx))) {
7210                 /*
7211                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
7212                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
7213                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
7214                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
7215                  * ratelimit its work.
7216                  */
7217                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
7218                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, highest_zoneidx);
7219                 return;
7220         }
7221
7222         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, highest_zoneidx, order,
7223                                       gfp_flags);
7224         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
7225 }
7226
7227 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
7228 /*
7229  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
7230  * freed pages.
7231  *
7232  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
7233  * LRU order by reclaiming preferentially
7234  * inactive > active > active referenced > active mapped
7235  */
7236 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
7237 {
7238         struct scan_control sc = {
7239                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
7240                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
7241                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
7242                 .priority = DEF_PRIORITY,
7243                 .may_writepage = 1,
7244                 .may_unmap = 1,
7245                 .may_swap = 1,
7246                 .hibernation_mode = 1,
7247         };
7248         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
7249         unsigned long nr_reclaimed;
7250         unsigned int noreclaim_flag;
7251
7252         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7253         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7254         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
7255
7256         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
7257
7258         set_task_reclaim_state(current, NULL);
7259         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7260         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7261
7262         return nr_reclaimed;
7263 }
7264 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
7265
7266 /*
7267  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
7268  */
7269 void __meminit kswapd_run(int nid)
7270 {
7271         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7272
7273         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7274         if (!pgdat->kswapd) {
7275                 pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
7276                 if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
7277                         /* failure at boot is fatal */
7278                         pr_err("Failed to start kswapd on node %d,ret=%ld\n",
7279                                    nid, PTR_ERR(pgdat->kswapd));
7280                         BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
7281                         pgdat->kswapd = NULL;
7282                 }
7283         }
7284         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7285 }
7286
7287 /*
7288  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
7289  * be holding mem_hotplug_begin/done().
7290  */
7291 void __meminit kswapd_stop(int nid)
7292 {
7293         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7294         struct task_struct *kswapd;
7295
7296         pgdat_kswapd_lock(pgdat);
7297         kswapd = pgdat->kswapd;
7298         if (kswapd) {
7299                 kthread_stop(kswapd);
7300                 pgdat->kswapd = NULL;
7301         }
7302         pgdat_kswapd_unlock(pgdat);
7303 }
7304
7305 static int __init kswapd_init(void)
7306 {
7307         int nid;
7308
7309         swap_setup();
7310         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
7311                 kswapd_run(nid);
7312         return 0;
7313 }
7314
7315 module_init(kswapd_init)
7316
7317 #ifdef CONFIG_NUMA
7318 /*
7319  * Node reclaim mode
7320  *
7321  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
7322  * the watermarks.
7323  */
7324 int node_reclaim_mode __read_mostly;
7325
7326 /*
7327  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
7328  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
7329  * a zone.
7330  */
7331 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
7332
7333 /*
7334  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
7335  * occur.
7336  */
7337 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
7338
7339 /*
7340  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
7341  * slab reclaim needs to occur.
7342  */
7343 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
7344
7345 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
7346 {
7347         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
7348         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
7349                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
7350
7351         /*
7352          * It's possible for there to be more file mapped pages than
7353          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
7354          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
7355          */
7356         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
7357 }
7358
7359 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
7360 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
7361 {
7362         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
7363         unsigned long delta = 0;
7364
7365         /*
7366          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
7367          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
7368          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
7369          * a better estimate
7370          */
7371         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
7372                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
7373         else
7374                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
7375
7376         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
7377         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
7378                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
7379
7380         /* Watch for any possible underflows due to delta */
7381         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
7382                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
7383
7384         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
7385 }
7386
7387 /*
7388  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
7389  */
7390 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7391 {
7392         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
7393         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
7394         struct task_struct *p = current;
7395         unsigned int noreclaim_flag;
7396         struct scan_control sc = {
7397                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
7398                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7399                 .order = order,
7400                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
7401                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
7402                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
7403                 .may_swap = 1,
7404                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
7405         };
7406         unsigned long pflags;
7407
7408         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
7409                                            sc.gfp_mask);
7410
7411         cond_resched();
7412         psi_memstall_enter(&pflags);
7413         delayacct_freepages_start();
7414         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
7415         /*
7416          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
7417          */
7418         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
7419         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
7420
7421         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages ||
7422             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) > pgdat->min_slab_pages) {
7423                 /*
7424                  * Free memory by calling shrink node with increasing
7425                  * priorities until we have enough memory freed.
7426                  */
7427                 do {
7428                         shrink_node(pgdat, &sc);
7429                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
7430         }
7431
7432         set_task_reclaim_state(p, NULL);
7433         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
7434         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
7435         psi_memstall_leave(&pflags);
7436         delayacct_freepages_end();
7437
7438         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
7439
7440         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
7441 }
7442
7443 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
7444 {
7445         int ret;
7446
7447         /*
7448          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
7449          * slab pages if we are over the defined limits.
7450          *
7451          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
7452          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
7453          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
7454          * if less than a specified percentage of the node is used by
7455          * unmapped file backed pages.
7456          */
7457         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
7458             node_page_state_pages(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) <=
7459             pgdat->min_slab_pages)
7460                 return NODE_RECLAIM_FULL;
7461
7462         /*
7463          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
7464          */
7465         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
7466                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7467
7468         /*
7469          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
7470          * have associated processors. This will favor the local processor
7471          * over remote processors and spread off node memory allocations
7472          * as wide as possible.
7473          */
7474         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
7475                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7476
7477         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
7478                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
7479
7480         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
7481         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
7482
7483         if (!ret)
7484                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
7485
7486         return ret;
7487 }
7488 #endif
7489
7490 /**
7491  * check_move_unevictable_folios - Move evictable folios to appropriate zone
7492  * lru list
7493  * @fbatch: Batch of lru folios to check.
7494  *
7495  * Checks folios for evictability, if an evictable folio is in the unevictable
7496  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
7497  * should be only used for lru folios.
7498  */
7499 void check_move_unevictable_folios(struct folio_batch *fbatch)
7500 {
7501         struct lruvec *lruvec = NULL;
7502         int pgscanned = 0;
7503         int pgrescued = 0;
7504         int i;
7505
7506         for (i = 0; i < fbatch->nr; i++) {
7507                 struct folio *folio = fbatch->folios[i];
7508                 int nr_pages = folio_nr_pages(folio);
7509
7510                 pgscanned += nr_pages;
7511
7512                 /* block memcg migration while the folio moves between lrus */
7513                 if (!folio_test_clear_lru(folio))
7514                         continue;
7515
7516                 lruvec = folio_lruvec_relock_irq(folio, lruvec);
7517                 if (folio_evictable(folio) && folio_test_unevictable(folio)) {
7518                         lruvec_del_folio(lruvec, folio);
7519                         folio_clear_unevictable(folio);
7520                         lruvec_add_folio(lruvec, folio);
7521                         pgrescued += nr_pages;
7522                 }
7523                 folio_set_lru(folio);
7524         }
7525
7526         if (lruvec) {
7527                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
7528                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7529                 unlock_page_lruvec_irq(lruvec);
7530         } else if (pgscanned) {
7531                 count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
7532         }
7533 }
7534 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_folios);