Merge tag 'vfs-timespec64' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arnd...
[linux.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/prefetch.h>
50 #include <linux/printk.h>
51 #include <linux/dax.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55
56 #include <linux/swapops.h>
57 #include <linux/balloon_compaction.h>
58
59 #include "internal.h"
60
61 #define CREATE_TRACE_POINTS
62 #include <trace/events/vmscan.h>
63
64 struct scan_control {
65         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
66         unsigned long nr_to_reclaim;
67
68         /* This context's GFP mask */
69         gfp_t gfp_mask;
70
71         /* Allocation order */
72         int order;
73
74         /*
75          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
76          * are scanned.
77          */
78         nodemask_t      *nodemask;
79
80         /*
81          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
82          * primary target of this reclaim invocation.
83          */
84         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
85
86         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
87         int priority;
88
89         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
90         enum zone_type reclaim_idx;
91
92         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
93         unsigned int may_writepage:1;
94
95         /* Can mapped pages be reclaimed? */
96         unsigned int may_unmap:1;
97
98         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
99         unsigned int may_swap:1;
100
101         /*
102          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
103          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
104          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
105          */
106         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
107         unsigned int memcg_low_skipped:1;
108
109         unsigned int hibernation_mode:1;
110
111         /* One of the zones is ready for compaction */
112         unsigned int compaction_ready:1;
113
114         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
115         unsigned long nr_scanned;
116
117         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
118         unsigned long nr_reclaimed;
119
120         struct {
121                 unsigned int dirty;
122                 unsigned int unqueued_dirty;
123                 unsigned int congested;
124                 unsigned int writeback;
125                 unsigned int immediate;
126                 unsigned int file_taken;
127                 unsigned int taken;
128         } nr;
129 };
130
131 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
132 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
133         do {                                                            \
134                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
135                         struct page *prev;                              \
136                                                                         \
137                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
138                         prefetch(&prev->_field);                        \
139                 }                                                       \
140         } while (0)
141 #else
142 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
143 #endif
144
145 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
146 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
147         do {                                                            \
148                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
149                         struct page *prev;                              \
150                                                                         \
151                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
152                         prefetchw(&prev->_field);                       \
153                 }                                                       \
154         } while (0)
155 #else
156 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
157 #endif
158
159 /*
160  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
161  */
162 int vm_swappiness = 60;
163 /*
164  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
165  * zones.
166  */
167 unsigned long vm_total_pages;
168
169 static LIST_HEAD(shrinker_list);
170 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
171
172 #ifdef CONFIG_MEMCG
173 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
174 {
175         return !sc->target_mem_cgroup;
176 }
177
178 /**
179  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
180  * @sc: scan_control in question
181  *
182  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
183  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
184  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
185  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
186  * allocation and configurability.
187  *
188  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
189  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
190  */
191 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
192 {
193         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
194
195         if (!memcg)
196                 return true;
197 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
198         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
199                 return true;
200 #endif
201         return false;
202 }
203
204 static void set_memcg_congestion(pg_data_t *pgdat,
205                                 struct mem_cgroup *memcg,
206                                 bool congested)
207 {
208         struct mem_cgroup_per_node *mn;
209
210         if (!memcg)
211                 return;
212
213         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
214         WRITE_ONCE(mn->congested, congested);
215 }
216
217 static bool memcg_congested(pg_data_t *pgdat,
218                         struct mem_cgroup *memcg)
219 {
220         struct mem_cgroup_per_node *mn;
221
222         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
223         return READ_ONCE(mn->congested);
224
225 }
226 #else
227 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
228 {
229         return true;
230 }
231
232 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
233 {
234         return true;
235 }
236
237 static inline void set_memcg_congestion(struct pglist_data *pgdat,
238                                 struct mem_cgroup *memcg, bool congested)
239 {
240 }
241
242 static inline bool memcg_congested(struct pglist_data *pgdat,
243                         struct mem_cgroup *memcg)
244 {
245         return false;
246
247 }
248 #endif
249
250 /*
251  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
252  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
253  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
254  */
255 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
256 {
257         unsigned long nr;
258
259         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
260                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
261         if (get_nr_swap_pages() > 0)
262                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
263                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
264
265         return nr;
266 }
267
268 /**
269  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
270  * @lruvec: lru vector
271  * @lru: lru to use
272  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
273  */
274 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
275 {
276         unsigned long lru_size;
277         int zid;
278
279         if (!mem_cgroup_disabled())
280                 lru_size = mem_cgroup_get_lru_size(lruvec, lru);
281         else
282                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
283
284         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
285                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
286                 unsigned long size;
287
288                 if (!managed_zone(zone))
289                         continue;
290
291                 if (!mem_cgroup_disabled())
292                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
293                 else
294                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
295                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
296                 lru_size -= min(size, lru_size);
297         }
298
299         return lru_size;
300
301 }
302
303 /*
304  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
305  */
306 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
307 {
308         size_t size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
309
310         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
311                 size *= nr_node_ids;
312
313         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
314         if (!shrinker->nr_deferred)
315                 return -ENOMEM;
316         return 0;
317 }
318
319 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
320 {
321         kfree(shrinker->nr_deferred);
322         shrinker->nr_deferred = NULL;
323 }
324
325 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
326 {
327         down_write(&shrinker_rwsem);
328         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
329         up_write(&shrinker_rwsem);
330 }
331
332 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
333 {
334         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
335
336         if (err)
337                 return err;
338         register_shrinker_prepared(shrinker);
339         return 0;
340 }
341 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
342
343 /*
344  * Remove one
345  */
346 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
347 {
348         if (!shrinker->nr_deferred)
349                 return;
350         down_write(&shrinker_rwsem);
351         list_del(&shrinker->list);
352         up_write(&shrinker_rwsem);
353         kfree(shrinker->nr_deferred);
354         shrinker->nr_deferred = NULL;
355 }
356 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
357
358 #define SHRINK_BATCH 128
359
360 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
361                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
362 {
363         unsigned long freed = 0;
364         unsigned long long delta;
365         long total_scan;
366         long freeable;
367         long nr;
368         long new_nr;
369         int nid = shrinkctl->nid;
370         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
371                                           : SHRINK_BATCH;
372         long scanned = 0, next_deferred;
373
374         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
375         if (freeable == 0)
376                 return 0;
377
378         /*
379          * copy the current shrinker scan count into a local variable
380          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
381          * don't also do this scanning work.
382          */
383         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
384
385         total_scan = nr;
386         delta = freeable >> priority;
387         delta *= 4;
388         do_div(delta, shrinker->seeks);
389         total_scan += delta;
390         if (total_scan < 0) {
391                 pr_err("shrink_slab: %pF negative objects to delete nr=%ld\n",
392                        shrinker->scan_objects, total_scan);
393                 total_scan = freeable;
394                 next_deferred = nr;
395         } else
396                 next_deferred = total_scan;
397
398         /*
399          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
400          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
401          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
402          * nr being built up so when a shrink that can do some work
403          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
404          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
405          * memory.
406          *
407          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
408          * a large delta change is calculated directly.
409          */
410         if (delta < freeable / 4)
411                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
412
413         /*
414          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
415          * never try to free more than twice the estimate number of
416          * freeable entries.
417          */
418         if (total_scan > freeable * 2)
419                 total_scan = freeable * 2;
420
421         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
422                                    freeable, delta, total_scan, priority);
423
424         /*
425          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
426          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
427          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
428          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
429          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
430          * objects spread over several slabs with usage less than the
431          * batch_size.
432          *
433          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
434          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
435          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
436          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
437          * possible.
438          */
439         while (total_scan >= batch_size ||
440                total_scan >= freeable) {
441                 unsigned long ret;
442                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
443
444                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
445                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
446                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
447                 if (ret == SHRINK_STOP)
448                         break;
449                 freed += ret;
450
451                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
452                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
453                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
454
455                 cond_resched();
456         }
457
458         if (next_deferred >= scanned)
459                 next_deferred -= scanned;
460         else
461                 next_deferred = 0;
462         /*
463          * move the unused scan count back into the shrinker in a
464          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
465          * scan, there is no need to do an update.
466          */
467         if (next_deferred > 0)
468                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
469                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
470         else
471                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
472
473         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
474         return freed;
475 }
476
477 /**
478  * shrink_slab - shrink slab caches
479  * @gfp_mask: allocation context
480  * @nid: node whose slab caches to target
481  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
482  * @priority: the reclaim priority
483  *
484  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
485  *
486  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
487  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
488  *
489  * @memcg specifies the memory cgroup to target. If it is not NULL,
490  * only shrinkers with SHRINKER_MEMCG_AWARE set will be called to scan
491  * objects from the memory cgroup specified. Otherwise, only unaware
492  * shrinkers are called.
493  *
494  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
495  * in order to get the scan target.
496  *
497  * Returns the number of reclaimed slab objects.
498  */
499 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
500                                  struct mem_cgroup *memcg,
501                                  int priority)
502 {
503         struct shrinker *shrinker;
504         unsigned long freed = 0;
505
506         if (memcg && (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg)))
507                 return 0;
508
509         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
510                 goto out;
511
512         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
513                 struct shrink_control sc = {
514                         .gfp_mask = gfp_mask,
515                         .nid = nid,
516                         .memcg = memcg,
517                 };
518
519                 /*
520                  * If kernel memory accounting is disabled, we ignore
521                  * SHRINKER_MEMCG_AWARE flag and call all shrinkers
522                  * passing NULL for memcg.
523                  */
524                 if (memcg_kmem_enabled() &&
525                     !!memcg != !!(shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE))
526                         continue;
527
528                 if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
529                         sc.nid = 0;
530
531                 freed += do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
532                 /*
533                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
534                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
535                  * by parallel ongoing shrinking.
536                  */
537                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
538                         freed = freed ? : 1;
539                         break;
540                 }
541         }
542
543         up_read(&shrinker_rwsem);
544 out:
545         cond_resched();
546         return freed;
547 }
548
549 void drop_slab_node(int nid)
550 {
551         unsigned long freed;
552
553         do {
554                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
555
556                 freed = 0;
557                 do {
558                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
559                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
560         } while (freed > 10);
561 }
562
563 void drop_slab(void)
564 {
565         int nid;
566
567         for_each_online_node(nid)
568                 drop_slab_node(nid);
569 }
570
571 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
572 {
573         /*
574          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
575          * that isolated the page, the page cache radix tree and
576          * optional buffer heads at page->private.
577          */
578         int radix_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
579                 HPAGE_PMD_NR : 1;
580         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + radix_pins;
581 }
582
583 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
584 {
585         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
586                 return 1;
587         if (!inode_write_congested(inode))
588                 return 1;
589         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
590                 return 1;
591         return 0;
592 }
593
594 /*
595  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
596  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
597  * fsync(), msync() or close().
598  *
599  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
600  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
601  * that page is locked, the mapping is pinned.
602  *
603  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
604  * __GFP_FS.
605  */
606 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
607                                 struct page *page, int error)
608 {
609         lock_page(page);
610         if (page_mapping(page) == mapping)
611                 mapping_set_error(mapping, error);
612         unlock_page(page);
613 }
614
615 /* possible outcome of pageout() */
616 typedef enum {
617         /* failed to write page out, page is locked */
618         PAGE_KEEP,
619         /* move page to the active list, page is locked */
620         PAGE_ACTIVATE,
621         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
622         PAGE_SUCCESS,
623         /* page is clean and locked */
624         PAGE_CLEAN,
625 } pageout_t;
626
627 /*
628  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
629  * Calls ->writepage().
630  */
631 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
632                          struct scan_control *sc)
633 {
634         /*
635          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
636          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
637          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
638          * stalls if we need to run get_block().  We could test
639          * PagePrivate for that.
640          *
641          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
642          * this page's queue, we can perform writeback even if that
643          * will block.
644          *
645          * If the page is swapcache, write it back even if that would
646          * block, for some throttling. This happens by accident, because
647          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
648          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
649          */
650         if (!is_page_cache_freeable(page))
651                 return PAGE_KEEP;
652         if (!mapping) {
653                 /*
654                  * Some data journaling orphaned pages can have
655                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
656                  */
657                 if (page_has_private(page)) {
658                         if (try_to_free_buffers(page)) {
659                                 ClearPageDirty(page);
660                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
661                                 return PAGE_CLEAN;
662                         }
663                 }
664                 return PAGE_KEEP;
665         }
666         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
667                 return PAGE_ACTIVATE;
668         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
669                 return PAGE_KEEP;
670
671         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
672                 int res;
673                 struct writeback_control wbc = {
674                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
675                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
676                         .range_start = 0,
677                         .range_end = LLONG_MAX,
678                         .for_reclaim = 1,
679                 };
680
681                 SetPageReclaim(page);
682                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
683                 if (res < 0)
684                         handle_write_error(mapping, page, res);
685                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
686                         ClearPageReclaim(page);
687                         return PAGE_ACTIVATE;
688                 }
689
690                 if (!PageWriteback(page)) {
691                         /* synchronous write or broken a_ops? */
692                         ClearPageReclaim(page);
693                 }
694                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
695                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
696                 return PAGE_SUCCESS;
697         }
698
699         return PAGE_CLEAN;
700 }
701
702 /*
703  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
704  * gets returned with a refcount of 0.
705  */
706 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
707                             bool reclaimed)
708 {
709         unsigned long flags;
710         int refcount;
711
712         BUG_ON(!PageLocked(page));
713         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
714
715         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
716         /*
717          * The non racy check for a busy page.
718          *
719          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
720          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
721          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
722          * here, then the following race may occur:
723          *
724          * get_user_pages(&page);
725          * [user mapping goes away]
726          * write_to(page);
727          *                              !PageDirty(page)    [good]
728          * SetPageDirty(page);
729          * put_page(page);
730          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
731          *
732          * [oops, our write_to data is lost]
733          *
734          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
735          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
736          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
737          *
738          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
739          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
740          */
741         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
742                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
743         else
744                 refcount = 2;
745         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
746                 goto cannot_free;
747         /* note: atomic_cmpxchg in page_freeze_refs provides the smp_rmb */
748         if (unlikely(PageDirty(page))) {
749                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
750                 goto cannot_free;
751         }
752
753         if (PageSwapCache(page)) {
754                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
755                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
756                 __delete_from_swap_cache(page);
757                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
758                 put_swap_page(page, swap);
759         } else {
760                 void (*freepage)(struct page *);
761                 void *shadow = NULL;
762
763                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
764                 /*
765                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
766                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
767                  *
768                  * But don't store shadows in an address space that is
769                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
770                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
771                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
772                  * back.
773                  *
774                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
775                  * only page cache pages found in these are zero pages
776                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
777                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
778                  * same address_space.
779                  */
780                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
781                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
782                         shadow = workingset_eviction(mapping, page);
783                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
784                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
785
786                 if (freepage != NULL)
787                         freepage(page);
788         }
789
790         return 1;
791
792 cannot_free:
793         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
794         return 0;
795 }
796
797 /*
798  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
799  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
800  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
801  * this page.
802  */
803 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
804 {
805         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
806                 /*
807                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
808                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
809                  * atomic operation.
810                  */
811                 page_ref_unfreeze(page, 1);
812                 return 1;
813         }
814         return 0;
815 }
816
817 /**
818  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
819  * @page: page to be put back to appropriate lru list
820  *
821  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
822  * Page may still be unevictable for other reasons.
823  *
824  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
825  */
826 void putback_lru_page(struct page *page)
827 {
828         lru_cache_add(page);
829         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
830 }
831
832 enum page_references {
833         PAGEREF_RECLAIM,
834         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
835         PAGEREF_KEEP,
836         PAGEREF_ACTIVATE,
837 };
838
839 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
840                                                   struct scan_control *sc)
841 {
842         int referenced_ptes, referenced_page;
843         unsigned long vm_flags;
844
845         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
846                                           &vm_flags);
847         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
848
849         /*
850          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
851          * move the page to the unevictable list.
852          */
853         if (vm_flags & VM_LOCKED)
854                 return PAGEREF_RECLAIM;
855
856         if (referenced_ptes) {
857                 if (PageSwapBacked(page))
858                         return PAGEREF_ACTIVATE;
859                 /*
860                  * All mapped pages start out with page table
861                  * references from the instantiating fault, so we need
862                  * to look twice if a mapped file page is used more
863                  * than once.
864                  *
865                  * Mark it and spare it for another trip around the
866                  * inactive list.  Another page table reference will
867                  * lead to its activation.
868                  *
869                  * Note: the mark is set for activated pages as well
870                  * so that recently deactivated but used pages are
871                  * quickly recovered.
872                  */
873                 SetPageReferenced(page);
874
875                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
876                         return PAGEREF_ACTIVATE;
877
878                 /*
879                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
880                  */
881                 if (vm_flags & VM_EXEC)
882                         return PAGEREF_ACTIVATE;
883
884                 return PAGEREF_KEEP;
885         }
886
887         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
888         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
889                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
890
891         return PAGEREF_RECLAIM;
892 }
893
894 /* Check if a page is dirty or under writeback */
895 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
896                                        bool *dirty, bool *writeback)
897 {
898         struct address_space *mapping;
899
900         /*
901          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
902          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
903          */
904         if (!page_is_file_cache(page) ||
905             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
906                 *dirty = false;
907                 *writeback = false;
908                 return;
909         }
910
911         /* By default assume that the page flags are accurate */
912         *dirty = PageDirty(page);
913         *writeback = PageWriteback(page);
914
915         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
916         if (!page_has_private(page))
917                 return;
918
919         mapping = page_mapping(page);
920         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
921                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
922 }
923
924 /*
925  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
926  */
927 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
928                                       struct pglist_data *pgdat,
929                                       struct scan_control *sc,
930                                       enum ttu_flags ttu_flags,
931                                       struct reclaim_stat *stat,
932                                       bool force_reclaim)
933 {
934         LIST_HEAD(ret_pages);
935         LIST_HEAD(free_pages);
936         int pgactivate = 0;
937         unsigned nr_unqueued_dirty = 0;
938         unsigned nr_dirty = 0;
939         unsigned nr_congested = 0;
940         unsigned nr_reclaimed = 0;
941         unsigned nr_writeback = 0;
942         unsigned nr_immediate = 0;
943         unsigned nr_ref_keep = 0;
944         unsigned nr_unmap_fail = 0;
945
946         cond_resched();
947
948         while (!list_empty(page_list)) {
949                 struct address_space *mapping;
950                 struct page *page;
951                 int may_enter_fs;
952                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
953                 bool dirty, writeback;
954
955                 cond_resched();
956
957                 page = lru_to_page(page_list);
958                 list_del(&page->lru);
959
960                 if (!trylock_page(page))
961                         goto keep;
962
963                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
964
965                 sc->nr_scanned++;
966
967                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
968                         goto activate_locked;
969
970                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
971                         goto keep_locked;
972
973                 /* Double the slab pressure for mapped and swapcache pages */
974                 if ((page_mapped(page) || PageSwapCache(page)) &&
975                     !(PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)))
976                         sc->nr_scanned++;
977
978                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
979                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
980
981                 /*
982                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
983                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
984                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
985                  * is all dirty unqueued pages.
986                  */
987                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
988                 if (dirty || writeback)
989                         nr_dirty++;
990
991                 if (dirty && !writeback)
992                         nr_unqueued_dirty++;
993
994                 /*
995                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
996                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
997                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
998                  * end of the LRU a second time.
999                  */
1000                 mapping = page_mapping(page);
1001                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1002                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1003                     (writeback && PageReclaim(page)))
1004                         nr_congested++;
1005
1006                 /*
1007                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1008                  * are three cases to consider.
1009                  *
1010                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1011                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1012                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1013                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1014                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1015                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1016                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1017                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1018                  *    caller can stall after page list has been processed.
1019                  *
1020                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1021                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1022                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1023                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1024                  *    reclaim and continue scanning.
1025                  *
1026                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1027                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1028                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1029                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1030                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1031                  *    would probably show more reasons.
1032                  *
1033                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1034                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1035                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1036                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1037                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1038                  *
1039                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1040                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1041                  * inactive list and refilling from the active list. The
1042                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1043                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1044                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1045                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1046                  * takes to write them to disk.
1047                  */
1048                 if (PageWriteback(page)) {
1049                         /* Case 1 above */
1050                         if (current_is_kswapd() &&
1051                             PageReclaim(page) &&
1052                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1053                                 nr_immediate++;
1054                                 goto activate_locked;
1055
1056                         /* Case 2 above */
1057                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1058                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1059                                 /*
1060                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1061                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1062                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1063                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1064                                  * enough to care.  What we do want is for this
1065                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1066                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1067                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1068                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1069                                  */
1070                                 SetPageReclaim(page);
1071                                 nr_writeback++;
1072                                 goto activate_locked;
1073
1074                         /* Case 3 above */
1075                         } else {
1076                                 unlock_page(page);
1077                                 wait_on_page_writeback(page);
1078                                 /* then go back and try same page again */
1079                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1080                                 continue;
1081                         }
1082                 }
1083
1084                 if (!force_reclaim)
1085                         references = page_check_references(page, sc);
1086
1087                 switch (references) {
1088                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1089                         goto activate_locked;
1090                 case PAGEREF_KEEP:
1091                         nr_ref_keep++;
1092                         goto keep_locked;
1093                 case PAGEREF_RECLAIM:
1094                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1095                         ; /* try to reclaim the page below */
1096                 }
1097
1098                 /*
1099                  * Anonymous process memory has backing store?
1100                  * Try to allocate it some swap space here.
1101                  * Lazyfree page could be freed directly
1102                  */
1103                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1104                         if (!PageSwapCache(page)) {
1105                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1106                                         goto keep_locked;
1107                                 if (PageTransHuge(page)) {
1108                                         /* cannot split THP, skip it */
1109                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1110                                                 goto activate_locked;
1111                                         /*
1112                                          * Split pages without a PMD map right
1113                                          * away. Chances are some or all of the
1114                                          * tail pages can be freed without IO.
1115                                          */
1116                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1117                                             split_huge_page_to_list(page,
1118                                                                     page_list))
1119                                                 goto activate_locked;
1120                                 }
1121                                 if (!add_to_swap(page)) {
1122                                         if (!PageTransHuge(page))
1123                                                 goto activate_locked;
1124                                         /* Fallback to swap normal pages */
1125                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1126                                                                     page_list))
1127                                                 goto activate_locked;
1128 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1129                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1130 #endif
1131                                         if (!add_to_swap(page))
1132                                                 goto activate_locked;
1133                                 }
1134
1135                                 may_enter_fs = 1;
1136
1137                                 /* Adding to swap updated mapping */
1138                                 mapping = page_mapping(page);
1139                         }
1140                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1141                         /* Split file THP */
1142                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1143                                 goto keep_locked;
1144                 }
1145
1146                 /*
1147                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1148                  * processes. Try to unmap it here.
1149                  */
1150                 if (page_mapped(page)) {
1151                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1152
1153                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1154                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1155                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1156                                 nr_unmap_fail++;
1157                                 goto activate_locked;
1158                         }
1159                 }
1160
1161                 if (PageDirty(page)) {
1162                         /*
1163                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1164                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1165                          * injecting inefficient single-page IO into
1166                          * flusher writeback as much as possible: only
1167                          * write pages when we've encountered many
1168                          * dirty pages, and when we've already scanned
1169                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1170                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1171                          */
1172                         if (page_is_file_cache(page) &&
1173                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1174                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1175                                 /*
1176                                  * Immediately reclaim when written back.
1177                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1178                                  * except we already have the page isolated
1179                                  * and know it's dirty
1180                                  */
1181                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1182                                 SetPageReclaim(page);
1183
1184                                 goto activate_locked;
1185                         }
1186
1187                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1188                                 goto keep_locked;
1189                         if (!may_enter_fs)
1190                                 goto keep_locked;
1191                         if (!sc->may_writepage)
1192                                 goto keep_locked;
1193
1194                         /*
1195                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1196                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1197                          * starts and then write it out here.
1198                          */
1199                         try_to_unmap_flush_dirty();
1200                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1201                         case PAGE_KEEP:
1202                                 goto keep_locked;
1203                         case PAGE_ACTIVATE:
1204                                 goto activate_locked;
1205                         case PAGE_SUCCESS:
1206                                 if (PageWriteback(page))
1207                                         goto keep;
1208                                 if (PageDirty(page))
1209                                         goto keep;
1210
1211                                 /*
1212                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1213                                  * ahead and try to reclaim the page.
1214                                  */
1215                                 if (!trylock_page(page))
1216                                         goto keep;
1217                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1218                                         goto keep_locked;
1219                                 mapping = page_mapping(page);
1220                         case PAGE_CLEAN:
1221                                 ; /* try to free the page below */
1222                         }
1223                 }
1224
1225                 /*
1226                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1227                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1228                  * the page as well.
1229                  *
1230                  * We do this even if the page is PageDirty().
1231                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1232                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1233                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1234                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1235                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1236                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1237                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1238                  *
1239                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1240                  * the pages which were not successfully invalidated in
1241                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1242                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1243                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1244                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1245                  */
1246                 if (page_has_private(page)) {
1247                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1248                                 goto activate_locked;
1249                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1250                                 unlock_page(page);
1251                                 if (put_page_testzero(page))
1252                                         goto free_it;
1253                                 else {
1254                                         /*
1255                                          * rare race with speculative reference.
1256                                          * the speculative reference will free
1257                                          * this page shortly, so we may
1258                                          * increment nr_reclaimed here (and
1259                                          * leave it off the LRU).
1260                                          */
1261                                         nr_reclaimed++;
1262                                         continue;
1263                                 }
1264                         }
1265                 }
1266
1267                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1268                         /* follow __remove_mapping for reference */
1269                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1270                                 goto keep_locked;
1271                         if (PageDirty(page)) {
1272                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1273                                 goto keep_locked;
1274                         }
1275
1276                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1277                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1278                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1279                         goto keep_locked;
1280                 /*
1281                  * At this point, we have no other references and there is
1282                  * no way to pick any more up (removed from LRU, removed
1283                  * from pagecache). Can use non-atomic bitops now (and
1284                  * we obviously don't have to worry about waking up a process
1285                  * waiting on the page lock, because there are no references.
1286                  */
1287                 __ClearPageLocked(page);
1288 free_it:
1289                 nr_reclaimed++;
1290
1291                 /*
1292                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1293                  * appear not as the counts should be low
1294                  */
1295                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1296                         mem_cgroup_uncharge(page);
1297                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1298                 } else
1299                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1300                 continue;
1301
1302 activate_locked:
1303                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1304                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1305                                                 PageMlocked(page)))
1306                         try_to_free_swap(page);
1307                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1308                 if (!PageMlocked(page)) {
1309                         SetPageActive(page);
1310                         pgactivate++;
1311                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1312                 }
1313 keep_locked:
1314                 unlock_page(page);
1315 keep:
1316                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1317                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1318         }
1319
1320         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1321         try_to_unmap_flush();
1322         free_unref_page_list(&free_pages);
1323
1324         list_splice(&ret_pages, page_list);
1325         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1326
1327         if (stat) {
1328                 stat->nr_dirty = nr_dirty;
1329                 stat->nr_congested = nr_congested;
1330                 stat->nr_unqueued_dirty = nr_unqueued_dirty;
1331                 stat->nr_writeback = nr_writeback;
1332                 stat->nr_immediate = nr_immediate;
1333                 stat->nr_activate = pgactivate;
1334                 stat->nr_ref_keep = nr_ref_keep;
1335                 stat->nr_unmap_fail = nr_unmap_fail;
1336         }
1337         return nr_reclaimed;
1338 }
1339
1340 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1341                                             struct list_head *page_list)
1342 {
1343         struct scan_control sc = {
1344                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1345                 .priority = DEF_PRIORITY,
1346                 .may_unmap = 1,
1347         };
1348         unsigned long ret;
1349         struct page *page, *next;
1350         LIST_HEAD(clean_pages);
1351
1352         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1353                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1354                     !__PageMovable(page)) {
1355                         ClearPageActive(page);
1356                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1357                 }
1358         }
1359
1360         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1361                         TTU_IGNORE_ACCESS, NULL, true);
1362         list_splice(&clean_pages, page_list);
1363         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1364         return ret;
1365 }
1366
1367 /*
1368  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1369  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1370  * freed elsewhere are also ignored.
1371  *
1372  * page:        page to consider
1373  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1374  *
1375  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1376  */
1377 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1378 {
1379         int ret = -EINVAL;
1380
1381         /* Only take pages on the LRU. */
1382         if (!PageLRU(page))
1383                 return ret;
1384
1385         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1386         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1387                 return ret;
1388
1389         ret = -EBUSY;
1390
1391         /*
1392          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1393          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1394          * blocking - clean pages for the most part.
1395          *
1396          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1397          * that it is possible to migrate without blocking
1398          */
1399         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1400                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1401                 if (PageWriteback(page))
1402                         return ret;
1403
1404                 if (PageDirty(page)) {
1405                         struct address_space *mapping;
1406                         bool migrate_dirty;
1407
1408                         /*
1409                          * Only pages without mappings or that have a
1410                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1411                          * without blocking. However, we can be racing with
1412                          * truncation so it's necessary to lock the page
1413                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1414                          * the page lock until after the page is removed
1415                          * from the page cache.
1416                          */
1417                         if (!trylock_page(page))
1418                                 return ret;
1419
1420                         mapping = page_mapping(page);
1421                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1422                         unlock_page(page);
1423                         if (!migrate_dirty)
1424                                 return ret;
1425                 }
1426         }
1427
1428         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1429                 return ret;
1430
1431         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1432                 /*
1433                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1434                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1435                  * page release code relies on it.
1436                  */
1437                 ClearPageLRU(page);
1438                 ret = 0;
1439         }
1440
1441         return ret;
1442 }
1443
1444
1445 /*
1446  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1447  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1448  */
1449 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1450                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1451 {
1452         int zid;
1453
1454         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1455                 if (!nr_zone_taken[zid])
1456                         continue;
1457
1458                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1459 #ifdef CONFIG_MEMCG
1460                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1461 #endif
1462         }
1463
1464 }
1465
1466 /*
1467  * zone_lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1468  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1469  * and working on them outside the LRU lock.
1470  *
1471  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1472  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1473  *
1474  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1475  *
1476  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1477  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1478  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1479  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1480  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1481  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1482  * @lru:        LRU list id for isolating
1483  *
1484  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1485  */
1486 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1487                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1488                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1489                 isolate_mode_t mode, enum lru_list lru)
1490 {
1491         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1492         unsigned long nr_taken = 0;
1493         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1494         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1495         unsigned long skipped = 0;
1496         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1497         LIST_HEAD(pages_skipped);
1498
1499         scan = 0;
1500         for (total_scan = 0;
1501              scan < nr_to_scan && nr_taken < nr_to_scan && !list_empty(src);
1502              total_scan++) {
1503                 struct page *page;
1504
1505                 page = lru_to_page(src);
1506                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1507
1508                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1509
1510                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1511                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1512                         nr_skipped[page_zonenum(page)]++;
1513                         continue;
1514                 }
1515
1516                 /*
1517                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1518                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1519                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1520                  * pages, triggering a premature OOM.
1521                  */
1522                 scan++;
1523                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1524                 case 0:
1525                         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1526                         nr_taken += nr_pages;
1527                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1528                         list_move(&page->lru, dst);
1529                         break;
1530
1531                 case -EBUSY:
1532                         /* else it is being freed elsewhere */
1533                         list_move(&page->lru, src);
1534                         continue;
1535
1536                 default:
1537                         BUG();
1538                 }
1539         }
1540
1541         /*
1542          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1543          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1544          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1545          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1546          * system at risk of premature OOM.
1547          */
1548         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1549                 int zid;
1550
1551                 list_splice(&pages_skipped, src);
1552                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1553                         if (!nr_skipped[zid])
1554                                 continue;
1555
1556                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1557                         skipped += nr_skipped[zid];
1558                 }
1559         }
1560         *nr_scanned = total_scan;
1561         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1562                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1563         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1564         return nr_taken;
1565 }
1566
1567 /**
1568  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1569  * @page: page to isolate from its LRU list
1570  *
1571  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1572  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1573  *
1574  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1575  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1576  *
1577  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1578  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1579  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1580  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1581  *
1582  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1583  * found will be decremented.
1584  *
1585  * Restrictions:
1586  *
1587  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1588  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1589  *     without a stable reference).
1590  * (2) the lru_lock must not be held.
1591  * (3) interrupts must be enabled.
1592  */
1593 int isolate_lru_page(struct page *page)
1594 {
1595         int ret = -EBUSY;
1596
1597         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1598         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1599
1600         if (PageLRU(page)) {
1601                 struct zone *zone = page_zone(page);
1602                 struct lruvec *lruvec;
1603
1604                 spin_lock_irq(zone_lru_lock(zone));
1605                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, zone->zone_pgdat);
1606                 if (PageLRU(page)) {
1607                         int lru = page_lru(page);
1608                         get_page(page);
1609                         ClearPageLRU(page);
1610                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1611                         ret = 0;
1612                 }
1613                 spin_unlock_irq(zone_lru_lock(zone));
1614         }
1615         return ret;
1616 }
1617
1618 /*
1619  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1620  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1621  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1622  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1623  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1624  */
1625 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1626                 struct scan_control *sc)
1627 {
1628         unsigned long inactive, isolated;
1629
1630         if (current_is_kswapd())
1631                 return 0;
1632
1633         if (!sane_reclaim(sc))
1634                 return 0;
1635
1636         if (file) {
1637                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1638                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1639         } else {
1640                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1641                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1642         }
1643
1644         /*
1645          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1646          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1647          * deadlock.
1648          */
1649         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1650                 inactive >>= 3;
1651
1652         return isolated > inactive;
1653 }
1654
1655 static noinline_for_stack void
1656 putback_inactive_pages(struct lruvec *lruvec, struct list_head *page_list)
1657 {
1658         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1659         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1660         LIST_HEAD(pages_to_free);
1661
1662         /*
1663          * Put back any unfreeable pages.
1664          */
1665         while (!list_empty(page_list)) {
1666                 struct page *page = lru_to_page(page_list);
1667                 int lru;
1668
1669                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1670                 list_del(&page->lru);
1671                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1672                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1673                         putback_lru_page(page);
1674                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1675                         continue;
1676                 }
1677
1678                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1679
1680                 SetPageLRU(page);
1681                 lru = page_lru(page);
1682                 add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
1683
1684                 if (is_active_lru(lru)) {
1685                         int file = is_file_lru(lru);
1686                         int numpages = hpage_nr_pages(page);
1687                         reclaim_stat->recent_rotated[file] += numpages;
1688                 }
1689                 if (put_page_testzero(page)) {
1690                         __ClearPageLRU(page);
1691                         __ClearPageActive(page);
1692                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1693
1694                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1695                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1696                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1697                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1698                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1699                         } else
1700                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1701                 }
1702         }
1703
1704         /*
1705          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1706          */
1707         list_splice(&pages_to_free, page_list);
1708 }
1709
1710 /*
1711  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1712  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1713  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1714  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1715  */
1716 static int current_may_throttle(void)
1717 {
1718         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1719                 current->backing_dev_info == NULL ||
1720                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1721 }
1722
1723 /*
1724  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1725  * of reclaimed pages
1726  */
1727 static noinline_for_stack unsigned long
1728 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1729                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1730 {
1731         LIST_HEAD(page_list);
1732         unsigned long nr_scanned;
1733         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1734         unsigned long nr_taken;
1735         struct reclaim_stat stat = {};
1736         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1737         int file = is_file_lru(lru);
1738         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1739         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1740         bool stalled = false;
1741
1742         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1743                 if (stalled)
1744                         return 0;
1745
1746                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1747                 msleep(100);
1748                 stalled = true;
1749
1750                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1751                 if (fatal_signal_pending(current))
1752                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1753         }
1754
1755         lru_add_drain();
1756
1757         if (!sc->may_unmap)
1758                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1759
1760         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1761
1762         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1763                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1764
1765         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1766         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1767
1768         if (current_is_kswapd()) {
1769                 if (global_reclaim(sc))
1770                         __count_vm_events(PGSCAN_KSWAPD, nr_scanned);
1771                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_KSWAPD,
1772                                    nr_scanned);
1773         } else {
1774                 if (global_reclaim(sc))
1775                         __count_vm_events(PGSCAN_DIRECT, nr_scanned);
1776                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSCAN_DIRECT,
1777                                    nr_scanned);
1778         }
1779         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1780
1781         if (nr_taken == 0)
1782                 return 0;
1783
1784         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
1785                                 &stat, false);
1786
1787         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1788
1789         if (current_is_kswapd()) {
1790                 if (global_reclaim(sc))
1791                         __count_vm_events(PGSTEAL_KSWAPD, nr_reclaimed);
1792                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_KSWAPD,
1793                                    nr_reclaimed);
1794         } else {
1795                 if (global_reclaim(sc))
1796                         __count_vm_events(PGSTEAL_DIRECT, nr_reclaimed);
1797                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGSTEAL_DIRECT,
1798                                    nr_reclaimed);
1799         }
1800
1801         putback_inactive_pages(lruvec, &page_list);
1802
1803         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1804
1805         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1806
1807         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
1808         free_unref_page_list(&page_list);
1809
1810         /*
1811          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
1812          * implies that flushers are not doing their job. This can
1813          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
1814          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
1815          * data has expired. It can also happen when the proportion of
1816          * dirty pages grows not through writes but through memory
1817          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
1818          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
1819          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
1820          */
1821         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
1822                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
1823
1824         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
1825         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
1826         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
1827         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
1828         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
1829         sc->nr.taken += nr_taken;
1830         if (file)
1831                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
1832
1833         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
1834                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
1835         return nr_reclaimed;
1836 }
1837
1838 /*
1839  * This moves pages from the active list to the inactive list.
1840  *
1841  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1842  * processes, from rmap.
1843  *
1844  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1845  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1846  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1847  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1848  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1849  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1850  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1851  *
1852  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1853  * But we had to alter page->flags anyway.
1854  *
1855  * Returns the number of pages moved to the given lru.
1856  */
1857
1858 static unsigned move_active_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1859                                      struct list_head *list,
1860                                      struct list_head *pages_to_free,
1861                                      enum lru_list lru)
1862 {
1863         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1864         struct page *page;
1865         int nr_pages;
1866         int nr_moved = 0;
1867
1868         while (!list_empty(list)) {
1869                 page = lru_to_page(list);
1870                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1871
1872                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1873                 SetPageLRU(page);
1874
1875                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1876                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1877                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1878
1879                 if (put_page_testzero(page)) {
1880                         __ClearPageLRU(page);
1881                         __ClearPageActive(page);
1882                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1883
1884                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1885                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1886                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1887                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1888                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1889                         } else
1890                                 list_add(&page->lru, pages_to_free);
1891                 } else {
1892                         nr_moved += nr_pages;
1893                 }
1894         }
1895
1896         if (!is_active_lru(lru)) {
1897                 __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_moved);
1898                 count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE,
1899                                    nr_moved);
1900         }
1901
1902         return nr_moved;
1903 }
1904
1905 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
1906                                struct lruvec *lruvec,
1907                                struct scan_control *sc,
1908                                enum lru_list lru)
1909 {
1910         unsigned long nr_taken;
1911         unsigned long nr_scanned;
1912         unsigned long vm_flags;
1913         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
1914         LIST_HEAD(l_active);
1915         LIST_HEAD(l_inactive);
1916         struct page *page;
1917         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1918         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
1919         unsigned nr_rotated = 0;
1920         isolate_mode_t isolate_mode = 0;
1921         int file = is_file_lru(lru);
1922         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1923
1924         lru_add_drain();
1925
1926         if (!sc->may_unmap)
1927                 isolate_mode |= ISOLATE_UNMAPPED;
1928
1929         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1930
1931         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
1932                                      &nr_scanned, sc, isolate_mode, lru);
1933
1934         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1935         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1936
1937         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
1938         count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
1939
1940         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1941
1942         while (!list_empty(&l_hold)) {
1943                 cond_resched();
1944                 page = lru_to_page(&l_hold);
1945                 list_del(&page->lru);
1946
1947                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1948                         putback_lru_page(page);
1949                         continue;
1950                 }
1951
1952                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
1953                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
1954                                 if (page_has_private(page))
1955                                         try_to_release_page(page, 0);
1956                                 unlock_page(page);
1957                         }
1958                 }
1959
1960                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
1961                                     &vm_flags)) {
1962                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
1963                         /*
1964                          * Identify referenced, file-backed active pages and
1965                          * give them one more trip around the active list. So
1966                          * that executable code get better chances to stay in
1967                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
1968                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
1969                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
1970                          * so we ignore them here.
1971                          */
1972                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
1973                                 list_add(&page->lru, &l_active);
1974                                 continue;
1975                         }
1976                 }
1977
1978                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
1979                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
1980         }
1981
1982         /*
1983          * Move pages back to the lru list.
1984          */
1985         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1986         /*
1987          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
1988          * even though only some of them are actually re-activated.  This
1989          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
1990          * get_scan_count.
1991          */
1992         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
1993
1994         nr_activate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_active, &l_hold, lru);
1995         nr_deactivate = move_active_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive, &l_hold, lru - LRU_ACTIVE);
1996         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
1997         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1998
1999         mem_cgroup_uncharge_list(&l_hold);
2000         free_unref_page_list(&l_hold);
2001         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2002                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2003 }
2004
2005 /*
2006  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2007  * to do too much work.
2008  *
2009  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2010  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2011  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2012  *
2013  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2014  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2015  *
2016  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2017  *
2018  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2019  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2020  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2021  *
2022  * total     target    max
2023  * memory    ratio     inactive
2024  * -------------------------------------
2025  *   10MB       1         5MB
2026  *  100MB       1        50MB
2027  *    1GB       3       250MB
2028  *   10GB      10       0.9GB
2029  *  100GB      31         3GB
2030  *    1TB     101        10GB
2031  *   10TB     320        32GB
2032  */
2033 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2034                                  struct mem_cgroup *memcg,
2035                                  struct scan_control *sc, bool actual_reclaim)
2036 {
2037         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2038         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2039         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2040         unsigned long inactive, active;
2041         unsigned long inactive_ratio;
2042         unsigned long refaults;
2043         unsigned long gb;
2044
2045         /*
2046          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2047          * is pointless.
2048          */
2049         if (!file && !total_swap_pages)
2050                 return false;
2051
2052         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2053         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2054
2055         if (memcg)
2056                 refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2057         else
2058                 refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2059
2060         /*
2061          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2062          * is being established. Disable active list protection to get
2063          * rid of the stale workingset quickly.
2064          */
2065         if (file && actual_reclaim && lruvec->refaults != refaults) {
2066                 inactive_ratio = 0;
2067         } else {
2068                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2069                 if (gb)
2070                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2071                 else
2072                         inactive_ratio = 1;
2073         }
2074
2075         if (actual_reclaim)
2076                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2077                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2078                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2079                         inactive_ratio, file);
2080
2081         return inactive * inactive_ratio < active;
2082 }
2083
2084 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2085                                  struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2086                                  struct scan_control *sc)
2087 {
2088         if (is_active_lru(lru)) {
2089                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru),
2090                                          memcg, sc, true))
2091                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2092                 return 0;
2093         }
2094
2095         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2096 }
2097
2098 enum scan_balance {
2099         SCAN_EQUAL,
2100         SCAN_FRACT,
2101         SCAN_ANON,
2102         SCAN_FILE,
2103 };
2104
2105 /*
2106  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2107  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2108  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2109  * onto the active list instead of evict.
2110  *
2111  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2112  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2113  */
2114 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2115                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2116                            unsigned long *lru_pages)
2117 {
2118         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2119         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2120         u64 fraction[2];
2121         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2122         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2123         unsigned long anon_prio, file_prio;
2124         enum scan_balance scan_balance;
2125         unsigned long anon, file;
2126         unsigned long ap, fp;
2127         enum lru_list lru;
2128
2129         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2130         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2131                 scan_balance = SCAN_FILE;
2132                 goto out;
2133         }
2134
2135         /*
2136          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2137          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2138          * disable swapping for individual groups completely when
2139          * using the memory controller's swap limit feature would be
2140          * too expensive.
2141          */
2142         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2143                 scan_balance = SCAN_FILE;
2144                 goto out;
2145         }
2146
2147         /*
2148          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2149          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2150          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2151          */
2152         if (!sc->priority && swappiness) {
2153                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2154                 goto out;
2155         }
2156
2157         /*
2158          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2159          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2160          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2161          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2162          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2163          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2164          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2165          */
2166         if (global_reclaim(sc)) {
2167                 unsigned long pgdatfile;
2168                 unsigned long pgdatfree;
2169                 int z;
2170                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2171
2172                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2173                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2174                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2175
2176                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2177                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2178                         if (!managed_zone(zone))
2179                                 continue;
2180
2181                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2182                 }
2183
2184                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2185                         /*
2186                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2187                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2188                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2189                          */
2190                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, false) &&
2191                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2192                                         >> sc->priority) {
2193                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2194                                 goto out;
2195                         }
2196                 }
2197         }
2198
2199         /*
2200          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2201          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2202          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2203          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2204          * Without the second condition we could end up never scanning an
2205          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2206          * system is under heavy pressure.
2207          */
2208         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, memcg, sc, false) &&
2209             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2210                 scan_balance = SCAN_FILE;
2211                 goto out;
2212         }
2213
2214         scan_balance = SCAN_FRACT;
2215
2216         /*
2217          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2218          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2219          */
2220         anon_prio = swappiness;
2221         file_prio = 200 - anon_prio;
2222
2223         /*
2224          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2225          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2226          * ratios to determine how valuable each cache is.
2227          *
2228          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2229          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2230          * up weighing recent references more than old ones.
2231          *
2232          * anon in [0], file in [1]
2233          */
2234
2235         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2236                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2237         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2238                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2239
2240         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2241         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2242                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2243                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2244         }
2245
2246         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2247                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2248                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2249         }
2250
2251         /*
2252          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2253          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2254          * each list that were recently referenced and in active use.
2255          */
2256         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2257         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2258
2259         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2260         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2261         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2262
2263         fraction[0] = ap;
2264         fraction[1] = fp;
2265         denominator = ap + fp + 1;
2266 out:
2267         *lru_pages = 0;
2268         for_each_evictable_lru(lru) {
2269                 int file = is_file_lru(lru);
2270                 unsigned long size;
2271                 unsigned long scan;
2272
2273                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2274                 scan = size >> sc->priority;
2275                 /*
2276                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2277                  * scrape out the remaining cache.
2278                  */
2279                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2280                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2281
2282                 switch (scan_balance) {
2283                 case SCAN_EQUAL:
2284                         /* Scan lists relative to size */
2285                         break;
2286                 case SCAN_FRACT:
2287                         /*
2288                          * Scan types proportional to swappiness and
2289                          * their relative recent reclaim efficiency.
2290                          */
2291                         scan = div64_u64(scan * fraction[file],
2292                                          denominator);
2293                         break;
2294                 case SCAN_FILE:
2295                 case SCAN_ANON:
2296                         /* Scan one type exclusively */
2297                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2298                                 size = 0;
2299                                 scan = 0;
2300                         }
2301                         break;
2302                 default:
2303                         /* Look ma, no brain */
2304                         BUG();
2305                 }
2306
2307                 *lru_pages += size;
2308                 nr[lru] = scan;
2309         }
2310 }
2311
2312 /*
2313  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2314  */
2315 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2316                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2317 {
2318         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2319         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2320         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2321         unsigned long nr_to_scan;
2322         enum lru_list lru;
2323         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2324         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2325         struct blk_plug plug;
2326         bool scan_adjusted;
2327
2328         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2329
2330         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2331         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2332
2333         /*
2334          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2335          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2336          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2337          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2338          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2339          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2340          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2341          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2342          * dropped to zero at the first pass.
2343          */
2344         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2345                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2346
2347         blk_start_plug(&plug);
2348         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2349                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2350                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2351                 unsigned long nr_scanned;
2352
2353                 for_each_evictable_lru(lru) {
2354                         if (nr[lru]) {
2355                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2356                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2357
2358                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2359                                                             lruvec, memcg, sc);
2360                         }
2361                 }
2362
2363                 cond_resched();
2364
2365                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2366                         continue;
2367
2368                 /*
2369                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2370                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2371                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2372                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2373                  * proportional to the original scan target.
2374                  */
2375                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2376                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2377
2378                 /*
2379                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2380                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2381                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2382                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2383                  */
2384                 if (!nr_file || !nr_anon)
2385                         break;
2386
2387                 if (nr_file > nr_anon) {
2388                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2389                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2390                         lru = LRU_BASE;
2391                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2392                 } else {
2393                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2394                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2395                         lru = LRU_FILE;
2396                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2397                 }
2398
2399                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2400                 nr[lru] = 0;
2401                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2402
2403                 /*
2404                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2405                  * scan target and the percentage scanning already complete
2406                  */
2407                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2408                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2409                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2410                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2411
2412                 lru += LRU_ACTIVE;
2413                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2414                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2415                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2416
2417                 scan_adjusted = true;
2418         }
2419         blk_finish_plug(&plug);
2420         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2421
2422         /*
2423          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2424          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2425          */
2426         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
2427                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2428                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2429 }
2430
2431 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2432 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2433 {
2434         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2435                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2436                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2437                 return true;
2438
2439         return false;
2440 }
2441
2442 /*
2443  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2444  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2445  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2446  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2447  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2448  */
2449 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2450                                         unsigned long nr_reclaimed,
2451                                         unsigned long nr_scanned,
2452                                         struct scan_control *sc)
2453 {
2454         unsigned long pages_for_compaction;
2455         unsigned long inactive_lru_pages;
2456         int z;
2457
2458         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2459         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2460                 return false;
2461
2462         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2463         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2464                 /*
2465                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2466                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2467                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2468                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2469                  */
2470                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2471                         return false;
2472         } else {
2473                 /*
2474                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2475                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2476                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2477                  * pages that were scanned. This will return to the
2478                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2479                  * the resulting allocation attempt fails
2480                  */
2481                 if (!nr_reclaimed)
2482                         return false;
2483         }
2484
2485         /*
2486          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2487          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2488          */
2489         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2490         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2491         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2492                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2493         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2494                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2495                 return true;
2496
2497         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2498         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2499                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2500                 if (!managed_zone(zone))
2501                         continue;
2502
2503                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2504                 case COMPACT_SUCCESS:
2505                 case COMPACT_CONTINUE:
2506                         return false;
2507                 default:
2508                         /* check next zone */
2509                         ;
2510                 }
2511         }
2512         return true;
2513 }
2514
2515 static bool pgdat_memcg_congested(pg_data_t *pgdat, struct mem_cgroup *memcg)
2516 {
2517         return test_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags) ||
2518                 (memcg && memcg_congested(pgdat, memcg));
2519 }
2520
2521 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2522 {
2523         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2524         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2525         bool reclaimable = false;
2526
2527         do {
2528                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2529                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2530                         .pgdat = pgdat,
2531                         .priority = sc->priority,
2532                 };
2533                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2534                 struct mem_cgroup *memcg;
2535
2536                 memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2537
2538                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2539                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2540
2541                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2542                 do {
2543                         unsigned long lru_pages;
2544                         unsigned long reclaimed;
2545                         unsigned long scanned;
2546
2547                         switch (mem_cgroup_protected(root, memcg)) {
2548                         case MEMCG_PROT_MIN:
2549                                 /*
2550                                  * Hard protection.
2551                                  * If there is no reclaimable memory, OOM.
2552                                  */
2553                                 continue;
2554                         case MEMCG_PROT_LOW:
2555                                 /*
2556                                  * Soft protection.
2557                                  * Respect the protection only as long as
2558                                  * there is an unprotected supply
2559                                  * of reclaimable memory from other cgroups.
2560                                  */
2561                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2562                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2563                                         continue;
2564                                 }
2565                                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2566                                 break;
2567                         case MEMCG_PROT_NONE:
2568                                 break;
2569                         }
2570
2571                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2572                         scanned = sc->nr_scanned;
2573                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2574                         node_lru_pages += lru_pages;
2575
2576                         if (memcg)
2577                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2578                                             memcg, sc->priority);
2579
2580                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2581                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2582                                    sc->nr_scanned - scanned,
2583                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2584
2585                         /*
2586                          * Direct reclaim and kswapd have to scan all memory
2587                          * cgroups to fulfill the overall scan target for the
2588                          * node.
2589                          *
2590                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2591                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2592                          * retry with decreasing priority if one round over the
2593                          * whole hierarchy is not sufficient.
2594                          */
2595                         if (!global_reclaim(sc) &&
2596                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2597                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2598                                 break;
2599                         }
2600                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2601
2602                 if (global_reclaim(sc))
2603                         shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id, NULL,
2604                                     sc->priority);
2605
2606                 if (reclaim_state) {
2607                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2608                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2609                 }
2610
2611                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2612                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2613                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2614                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2615
2616                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2617                         reclaimable = true;
2618
2619                 if (current_is_kswapd()) {
2620                         /*
2621                          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2622                          * it implies that the long-lived page allocation rate
2623                          * is exceeding the page laundering rate. Either the
2624                          * global limits are not being effective at throttling
2625                          * processes due to the page distribution throughout
2626                          * zones or there is heavy usage of a slow backing
2627                          * device. The only option is to throttle from reclaim
2628                          * context which is not ideal as there is no guarantee
2629                          * the dirtying process is throttled in the same way
2630                          * balance_dirty_pages() manages.
2631                          *
2632                          * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2633                          * count the number of pages under pages flagged for
2634                          * immediate reclaim and stall if any are encountered
2635                          * in the nr_immediate check below.
2636                          */
2637                         if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2638                                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2639
2640                         /*
2641                          * Tag a node as congested if all the dirty pages
2642                          * scanned were backed by a congested BDI and
2643                          * wait_iff_congested will stall.
2644                          */
2645                         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2646                                 set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
2647
2648                         /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2649                         if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2650                                 set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2651
2652                         /*
2653                          * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2654                          * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2655                          * implies that pages are cycling through the LRU
2656                          * faster than they are written so also forcibly stall.
2657                          */
2658                         if (sc->nr.immediate)
2659                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2660                 }
2661
2662                 /*
2663                  * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2664                  * stalling in wait_iff_congested().
2665                  */
2666                 if (!global_reclaim(sc) && sane_reclaim(sc) &&
2667                     sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2668                         set_memcg_congestion(pgdat, root, true);
2669
2670                 /*
2671                  * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2672                  * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2673                  * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2674                  * the LRU too quickly.
2675                  */
2676                 if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
2677                    current_may_throttle() && pgdat_memcg_congested(pgdat, root))
2678                         wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2679
2680         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2681                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2682
2683         /*
2684          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2685          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2686          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2687          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2688          */
2689         if (reclaimable)
2690                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2691
2692         return reclaimable;
2693 }
2694
2695 /*
2696  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2697  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2698  * should reclaim first.
2699  */
2700 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2701 {
2702         unsigned long watermark;
2703         enum compact_result suitable;
2704
2705         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2706         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2707                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2708                 return true;
2709         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2710                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2711                 return false;
2712
2713         /*
2714          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2715          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2716          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2717          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2718          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2719          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2720          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2721          */
2722         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2723
2724         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2725 }
2726
2727 /*
2728  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2729  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2730  * request.
2731  *
2732  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2733  * scan then give up on it.
2734  */
2735 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2736 {
2737         struct zoneref *z;
2738         struct zone *zone;
2739         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2740         unsigned long nr_soft_scanned;
2741         gfp_t orig_mask;
2742         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2743
2744         /*
2745          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2746          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2747          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2748          */
2749         orig_mask = sc->gfp_mask;
2750         if (buffer_heads_over_limit) {
2751                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2752                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2753         }
2754
2755         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2756                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2757                 /*
2758                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2759                  * to global LRU.
2760                  */
2761                 if (global_reclaim(sc)) {
2762                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2763                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2764                                 continue;
2765
2766                         /*
2767                          * If we already have plenty of memory free for
2768                          * compaction in this zone, don't free any more.
2769                          * Even though compaction is invoked for any
2770                          * non-zero order, only frequent costly order
2771                          * reclamation is disruptive enough to become a
2772                          * noticeable problem, like transparent huge
2773                          * page allocations.
2774                          */
2775                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2776                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2777                             compaction_ready(zone, sc)) {
2778                                 sc->compaction_ready = true;
2779                                 continue;
2780                         }
2781
2782                         /*
2783                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2784                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2785                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2786                          * the user prefers lower zones being preserved.
2787                          */
2788                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2789                                 continue;
2790
2791                         /*
2792                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2793                          * and returns the number of reclaimed pages and
2794                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2795                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2796                          */
2797                         nr_soft_scanned = 0;
2798                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2799                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2800                                                 &nr_soft_scanned);
2801                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2802                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2803                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2804                 }
2805
2806                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2807                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2808                         continue;
2809                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2810                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2811         }
2812
2813         /*
2814          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2815          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2816          */
2817         sc->gfp_mask = orig_mask;
2818 }
2819
2820 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2821 {
2822         struct mem_cgroup *memcg;
2823
2824         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2825         do {
2826                 unsigned long refaults;
2827                 struct lruvec *lruvec;
2828
2829                 if (memcg)
2830                         refaults = memcg_page_state(memcg, WORKINGSET_ACTIVATE);
2831                 else
2832                         refaults = node_page_state(pgdat, WORKINGSET_ACTIVATE);
2833
2834                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2835                 lruvec->refaults = refaults;
2836         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2837 }
2838
2839 /*
2840  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2841  *
2842  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2843  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2844  *
2845  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2846  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2847  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2848  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2849  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2850  * work, and the allocation attempt will fail.
2851  *
2852  * returns:     0, if no pages reclaimed
2853  *              else, the number of pages reclaimed
2854  */
2855 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2856                                           struct scan_control *sc)
2857 {
2858         int initial_priority = sc->priority;
2859         pg_data_t *last_pgdat;
2860         struct zoneref *z;
2861         struct zone *zone;
2862 retry:
2863         delayacct_freepages_start();
2864
2865         if (global_reclaim(sc))
2866                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
2867
2868         do {
2869                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
2870                                 sc->priority);
2871                 sc->nr_scanned = 0;
2872                 shrink_zones(zonelist, sc);
2873
2874                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
2875                         break;
2876
2877                 if (sc->compaction_ready)
2878                         break;
2879
2880                 /*
2881                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
2882                  * writepage even in laptop mode.
2883                  */
2884                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
2885                         sc->may_writepage = 1;
2886         } while (--sc->priority >= 0);
2887
2888         last_pgdat = NULL;
2889         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
2890                                         sc->nodemask) {
2891                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2892                         continue;
2893                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2894                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
2895                 set_memcg_congestion(last_pgdat, sc->target_mem_cgroup, false);
2896         }
2897
2898         delayacct_freepages_end();
2899
2900         if (sc->nr_reclaimed)
2901                 return sc->nr_reclaimed;
2902
2903         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
2904         if (sc->compaction_ready)
2905                 return 1;
2906
2907         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
2908         if (sc->memcg_low_skipped) {
2909                 sc->priority = initial_priority;
2910                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
2911                 sc->memcg_low_skipped = 0;
2912                 goto retry;
2913         }
2914
2915         return 0;
2916 }
2917
2918 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
2919 {
2920         struct zone *zone;
2921         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
2922         unsigned long free_pages = 0;
2923         int i;
2924         bool wmark_ok;
2925
2926         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
2927                 return true;
2928
2929         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
2930                 zone = &pgdat->node_zones[i];
2931                 if (!managed_zone(zone))
2932                         continue;
2933
2934                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
2935                         continue;
2936
2937                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
2938                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
2939         }
2940
2941         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
2942         if (!pfmemalloc_reserve)
2943                 return true;
2944
2945         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
2946
2947         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
2948         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
2949                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
2950                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
2951                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
2952         }
2953
2954         return wmark_ok;
2955 }
2956
2957 /*
2958  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
2959  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
2960  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
2961  * when the low watermark is reached.
2962  *
2963  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
2964  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
2965  */
2966 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
2967                                         nodemask_t *nodemask)
2968 {
2969         struct zoneref *z;
2970         struct zone *zone;
2971         pg_data_t *pgdat = NULL;
2972
2973         /*
2974          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
2975          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
2976          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
2977          * committing a transaction where throttling it could forcing other
2978          * processes to block on log_wait_commit().
2979          */
2980         if (current->flags & PF_KTHREAD)
2981                 goto out;
2982
2983         /*
2984          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
2985          * It should return quickly so it can exit and free its memory
2986          */
2987         if (fatal_signal_pending(current))
2988                 goto out;
2989
2990         /*
2991          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
2992          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
2993          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
2994          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
2995          *
2996          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
2997          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
2998          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
2999          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3000          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3001          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3002          * should make reasonable progress.
3003          */
3004         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3005                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3006                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3007                         continue;
3008
3009                 /* Throttle based on the first usable node */
3010                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3011                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3012                         goto out;
3013                 break;
3014         }
3015
3016         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3017         if (!pgdat)
3018                 goto out;
3019
3020         /* Account for the throttling */
3021         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3022
3023         /*
3024          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3025          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3026          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3027          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3028          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3029          * second before continuing.
3030          */
3031         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3032                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3033                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3034
3035                 goto check_pending;
3036         }
3037
3038         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3039         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3040                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3041
3042 check_pending:
3043         if (fatal_signal_pending(current))
3044                 return true;
3045
3046 out:
3047         return false;
3048 }
3049
3050 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3051                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3052 {
3053         unsigned long nr_reclaimed;
3054         struct scan_control sc = {
3055                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3056                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3057                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3058                 .order = order,
3059                 .nodemask = nodemask,
3060                 .priority = DEF_PRIORITY,
3061                 .may_writepage = !laptop_mode,
3062                 .may_unmap = 1,
3063                 .may_swap = 1,
3064         };
3065
3066         /*
3067          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3068          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3069          * point.
3070          */
3071         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3072                 return 1;
3073
3074         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order,
3075                                 sc.may_writepage,
3076                                 sc.gfp_mask,
3077                                 sc.reclaim_idx);
3078
3079         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3080
3081         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3082
3083         return nr_reclaimed;
3084 }
3085
3086 #ifdef CONFIG_MEMCG
3087
3088 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3089                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3090                                                 pg_data_t *pgdat,
3091                                                 unsigned long *nr_scanned)
3092 {
3093         struct scan_control sc = {
3094                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3095                 .target_mem_cgroup = memcg,
3096                 .may_writepage = !laptop_mode,
3097                 .may_unmap = 1,
3098                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3099                 .may_swap = !noswap,
3100         };
3101         unsigned long lru_pages;
3102
3103         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3104                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3105
3106         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3107                                                       sc.may_writepage,
3108                                                       sc.gfp_mask,
3109                                                       sc.reclaim_idx);
3110
3111         /*
3112          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3113          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3114          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3115          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3116          * the priority and make it zero.
3117          */
3118         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3119
3120         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3121
3122         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3123         return sc.nr_reclaimed;
3124 }
3125
3126 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3127                                            unsigned long nr_pages,
3128                                            gfp_t gfp_mask,
3129                                            bool may_swap)
3130 {
3131         struct zonelist *zonelist;
3132         unsigned long nr_reclaimed;
3133         int nid;
3134         unsigned int noreclaim_flag;
3135         struct scan_control sc = {
3136                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3137                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3138                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3139                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3140                 .target_mem_cgroup = memcg,
3141                 .priority = DEF_PRIORITY,
3142                 .may_writepage = !laptop_mode,
3143                 .may_unmap = 1,
3144                 .may_swap = may_swap,
3145         };
3146
3147         /*
3148          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3149          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3150          * scan does not need to be the current node.
3151          */
3152         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3153
3154         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3155
3156         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0,
3157                                             sc.may_writepage,
3158                                             sc.gfp_mask,
3159                                             sc.reclaim_idx);
3160
3161         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3162         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3163         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3164
3165         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3166
3167         return nr_reclaimed;
3168 }
3169 #endif
3170
3171 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3172                                 struct scan_control *sc)
3173 {
3174         struct mem_cgroup *memcg;
3175
3176         if (!total_swap_pages)
3177                 return;
3178
3179         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3180         do {
3181                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3182
3183                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, memcg, sc, true))
3184                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3185                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3186
3187                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3188         } while (memcg);
3189 }
3190
3191 /*
3192  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3193  * and classzone_idx
3194  */
3195 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3196 {
3197         int i;
3198         unsigned long mark = -1;
3199         struct zone *zone;
3200
3201         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3202                 zone = pgdat->node_zones + i;
3203
3204                 if (!managed_zone(zone))
3205                         continue;
3206
3207                 mark = high_wmark_pages(zone);
3208                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3209                         return true;
3210         }
3211
3212         /*
3213          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3214          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3215          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3216          */
3217         if (mark == -1)
3218                 return true;
3219
3220         return false;
3221 }
3222
3223 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3224 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3225 {
3226         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3227         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3228         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3229 }
3230
3231 /*
3232  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3233  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3234  *
3235  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3236  */
3237 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3238 {
3239         /*
3240          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3241          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3242          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3243          * throttled. There is also a potential race if processes get
3244          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3245          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3246          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3247          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3248          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3249          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3250          * that here we are under prepare_to_wait().
3251          */
3252         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3253                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3254
3255         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3256         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3257                 return true;
3258
3259         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3260                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3261                 return true;
3262         }
3263
3264         return false;
3265 }
3266
3267 /*
3268  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3269  * zone that is currently unbalanced.
3270  *
3271  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3272  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3273  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3274  */
3275 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3276                                struct scan_control *sc)
3277 {
3278         struct zone *zone;
3279         int z;
3280
3281         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3282         sc->nr_to_reclaim = 0;
3283         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3284                 zone = pgdat->node_zones + z;
3285                 if (!managed_zone(zone))
3286                         continue;
3287
3288                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3289         }
3290
3291         /*
3292          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3293          * now pressure is applied based on node LRU order.
3294          */
3295         shrink_node(pgdat, sc);
3296
3297         /*
3298          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3299          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3300          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3301          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3302          * can direct reclaim/compact.
3303          */
3304         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3305                 sc->order = 0;
3306
3307         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3308 }
3309
3310 /*
3311  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3312  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3313  * balanced.
3314  *
3315  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3316  *
3317  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3318  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3319  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page is that zone
3320  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3321  * balanced.
3322  */
3323 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3324 {
3325         int i;
3326         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3327         unsigned long nr_soft_scanned;
3328         struct zone *zone;
3329         struct scan_control sc = {
3330                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3331                 .order = order,
3332                 .priority = DEF_PRIORITY,
3333                 .may_writepage = !laptop_mode,
3334                 .may_unmap = 1,
3335                 .may_swap = 1,
3336         };
3337
3338         __fs_reclaim_acquire();
3339
3340         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3341
3342         do {
3343                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3344                 bool raise_priority = true;
3345                 bool ret;
3346
3347                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3348
3349                 /*
3350                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3351                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3352                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3353                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3354                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3355                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3356                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3357                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3358                  */
3359                 if (buffer_heads_over_limit) {
3360                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3361                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3362                                 if (!managed_zone(zone))
3363                                         continue;
3364
3365                                 sc.reclaim_idx = i;
3366                                 break;
3367                         }
3368                 }
3369
3370                 /*
3371                  * Only reclaim if there are no eligible zones. Note that
3372                  * sc.reclaim_idx is not used as buffer_heads_over_limit may
3373                  * have adjusted it.
3374                  */
3375                 if (pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx))
3376                         goto out;
3377
3378                 /*
3379                  * Do some background aging of the anon list, to give
3380                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3381                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3382                  * about consistent aging.
3383                  */
3384                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3385
3386                 /*
3387                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3388                  * even in laptop mode.
3389                  */
3390                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3391                         sc.may_writepage = 1;
3392
3393                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3394                 sc.nr_scanned = 0;
3395                 nr_soft_scanned = 0;
3396                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3397                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3398                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3399
3400                 /*
3401                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3402                  * enough pages are already being scanned that that high
3403                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3404                  */
3405                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3406                         raise_priority = false;
3407
3408                 /*
3409                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3410                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3411                  * able to safely make forward progress. Wake them
3412                  */
3413                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3414                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3415                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3416
3417                 /* Check if kswapd should be suspending */
3418                 __fs_reclaim_release();
3419                 ret = try_to_freeze();
3420                 __fs_reclaim_acquire();
3421                 if (ret || kthread_should_stop())
3422                         break;
3423
3424                 /*
3425                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3426                  * progress in reclaiming pages
3427                  */
3428                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3429                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3430                         sc.priority--;
3431         } while (sc.priority >= 1);
3432
3433         if (!sc.nr_reclaimed)
3434                 pgdat->kswapd_failures++;
3435
3436 out:
3437         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3438         __fs_reclaim_release();
3439         /*
3440          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3441          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3442          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3443          * remain at the higher level.
3444          */
3445         return sc.order;
3446 }
3447
3448 /*
3449  * pgdat->kswapd_classzone_idx is the highest zone index that a recent
3450  * allocation request woke kswapd for. When kswapd has not woken recently,
3451  * the value is MAX_NR_ZONES which is not a valid index. This compares a
3452  * given classzone and returns it or the highest classzone index kswapd
3453  * was recently woke for.
3454  */
3455 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3456                                            enum zone_type classzone_idx)
3457 {
3458         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3459                 return classzone_idx;
3460
3461         return max(pgdat->kswapd_classzone_idx, classzone_idx);
3462 }
3463
3464 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3465                                 unsigned int classzone_idx)
3466 {
3467         long remaining = 0;
3468         DEFINE_WAIT(wait);
3469
3470         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3471                 return;
3472
3473         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3474
3475         /*
3476          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3477          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3478          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3479          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3480          * succeed.
3481          */
3482         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3483                 /*
3484                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3485                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3486                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3487                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3488                  */
3489                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3490
3491                 /*
3492                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3493                  * allocation of the requested order possible.
3494                  */
3495                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3496
3497                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3498
3499                 /*
3500                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3501                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3502                  * the previous request that slept prematurely.
3503                  */
3504                 if (remaining) {
3505                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3506                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3507                 }
3508
3509                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3510                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3511         }
3512
3513         /*
3514          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3515          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3516          */
3517         if (!remaining &&
3518             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3519                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3520
3521                 /*
3522                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3523                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3524                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3525                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3526                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3527                  * them before going back to sleep.
3528                  */
3529                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3530
3531                 if (!kthread_should_stop())
3532                         schedule();
3533
3534                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3535         } else {
3536                 if (remaining)
3537                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3538                 else
3539                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3540         }
3541         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3542 }
3543
3544 /*
3545  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3546  * from the init process.
3547  *
3548  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3549  * free memory available even if there is no other activity
3550  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3551  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3552  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3553  *
3554  * If there are applications that are active memory-allocators
3555  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3556  */
3557 static int kswapd(void *p)
3558 {
3559         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3560         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3561         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3562         struct task_struct *tsk = current;
3563
3564         struct reclaim_state reclaim_state = {
3565                 .reclaimed_slab = 0,
3566         };
3567         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3568
3569         if (!cpumask_empty(cpumask))
3570                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3571         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3572
3573         /*
3574          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3575          * and that if we need more memory we should get access to it
3576          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3577          * never get caught in the normal page freeing logic.
3578          *
3579          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3580          * you need a small amount of memory in order to be able to
3581          * page out something else, and this flag essentially protects
3582          * us from recursively trying to free more memory as we're
3583          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3584          */
3585         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3586         set_freezable();
3587
3588         pgdat->kswapd_order = 0;
3589         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3590         for ( ; ; ) {
3591                 bool ret;
3592
3593                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3594                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3595
3596 kswapd_try_sleep:
3597                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3598                                         classzone_idx);
3599
3600                 /* Read the new order and classzone_idx */
3601                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3602                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, 0);
3603                 pgdat->kswapd_order = 0;
3604                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3605
3606                 ret = try_to_freeze();
3607                 if (kthread_should_stop())
3608                         break;
3609
3610                 /*
3611                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3612                  * after returning from the refrigerator
3613                  */
3614                 if (ret)
3615                         continue;
3616
3617                 /*
3618                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3619                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3620                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3621                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3622                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3623                  * request (alloc_order).
3624                  */
3625                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3626                                                 alloc_order);
3627                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3628                 if (reclaim_order < alloc_order)
3629                         goto kswapd_try_sleep;
3630         }
3631
3632         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3633         current->reclaim_state = NULL;
3634
3635         return 0;
3636 }
3637
3638 /*
3639  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3640  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3641  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3642  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3643  * needed.
3644  */
3645 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3646                    enum zone_type classzone_idx)
3647 {
3648         pg_data_t *pgdat;
3649
3650         if (!managed_zone(zone))
3651                 return;
3652
3653         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3654                 return;
3655         pgdat = zone->zone_pgdat;
3656         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat,
3657                                                            classzone_idx);
3658         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3659         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3660                 return;
3661
3662         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3663         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3664             pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3665                 /*
3666                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3667                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3668                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3669                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3670                  * ratelimit its work.
3671                  */
3672                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3673                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3674                 return;
3675         }
3676
3677         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
3678                                       gfp_flags);
3679         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3680 }
3681
3682 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3683 /*
3684  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3685  * freed pages.
3686  *
3687  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3688  * LRU order by reclaiming preferentially
3689  * inactive > active > active referenced > active mapped
3690  */
3691 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3692 {
3693         struct reclaim_state reclaim_state;
3694         struct scan_control sc = {
3695                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3696                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3697                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3698                 .priority = DEF_PRIORITY,
3699                 .may_writepage = 1,
3700                 .may_unmap = 1,
3701                 .may_swap = 1,
3702                 .hibernation_mode = 1,
3703         };
3704         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3705         struct task_struct *p = current;
3706         unsigned long nr_reclaimed;
3707         unsigned int noreclaim_flag;
3708
3709         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3710         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3711         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3712         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3713
3714         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3715
3716         p->reclaim_state = NULL;
3717         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3718         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3719
3720         return nr_reclaimed;
3721 }
3722 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3723
3724 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3725    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3726    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3727    restore their cpu bindings. */
3728 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3729 {
3730         int nid;
3731
3732         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3733                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3734                 const struct cpumask *mask;
3735
3736                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3737
3738                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3739                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3740                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3741         }
3742         return 0;
3743 }
3744
3745 /*
3746  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
3747  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
3748  */
3749 int kswapd_run(int nid)
3750 {
3751         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3752         int ret = 0;
3753
3754         if (pgdat->kswapd)
3755                 return 0;
3756
3757         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
3758         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
3759                 /* failure at boot is fatal */
3760                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
3761                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
3762                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
3763                 pgdat->kswapd = NULL;
3764         }
3765         return ret;
3766 }
3767
3768 /*
3769  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
3770  * hold mem_hotplug_begin/end().
3771  */
3772 void kswapd_stop(int nid)
3773 {
3774         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
3775
3776         if (kswapd) {
3777                 kthread_stop(kswapd);
3778                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
3779         }
3780 }
3781
3782 static int __init kswapd_init(void)
3783 {
3784         int nid, ret;
3785
3786         swap_setup();
3787         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
3788                 kswapd_run(nid);
3789         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
3790                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
3791                                         NULL);
3792         WARN_ON(ret < 0);
3793         return 0;
3794 }
3795
3796 module_init(kswapd_init)
3797
3798 #ifdef CONFIG_NUMA
3799 /*
3800  * Node reclaim mode
3801  *
3802  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
3803  * the watermarks.
3804  */
3805 int node_reclaim_mode __read_mostly;
3806
3807 #define RECLAIM_OFF 0
3808 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
3809 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
3810 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
3811
3812 /*
3813  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
3814  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
3815  * a zone.
3816  */
3817 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
3818
3819 /*
3820  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
3821  * occur.
3822  */
3823 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
3824
3825 /*
3826  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
3827  * slab reclaim needs to occur.
3828  */
3829 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
3830
3831 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
3832 {
3833         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
3834         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
3835                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
3836
3837         /*
3838          * It's possible for there to be more file mapped pages than
3839          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
3840          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
3841          */
3842         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
3843 }
3844
3845 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
3846 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
3847 {
3848         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
3849         unsigned long delta = 0;
3850
3851         /*
3852          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
3853          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
3854          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
3855          * a better estimate
3856          */
3857         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
3858                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
3859         else
3860                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
3861
3862         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
3863         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
3864                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
3865
3866         /* Watch for any possible underflows due to delta */
3867         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
3868                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
3869
3870         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
3871 }
3872
3873 /*
3874  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
3875  */
3876 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3877 {
3878         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
3879         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
3880         struct task_struct *p = current;
3881         struct reclaim_state reclaim_state;
3882         unsigned int noreclaim_flag;
3883         struct scan_control sc = {
3884                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3885                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3886                 .order = order,
3887                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
3888                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
3889                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
3890                 .may_swap = 1,
3891                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3892         };
3893
3894         cond_resched();
3895         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3896         /*
3897          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
3898          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
3899          * and RECLAIM_UNMAP.
3900          */
3901         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3902         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
3903         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3904         p->reclaim_state = &reclaim_state;
3905
3906         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
3907                 /*
3908                  * Free memory by calling shrink node with increasing
3909                  * priorities until we have enough memory freed.
3910                  */
3911                 do {
3912                         shrink_node(pgdat, &sc);
3913                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
3914         }
3915
3916         p->reclaim_state = NULL;
3917         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
3918         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3919         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3920         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
3921 }
3922
3923 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3924 {
3925         int ret;
3926
3927         /*
3928          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
3929          * slab pages if we are over the defined limits.
3930          *
3931          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
3932          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
3933          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
3934          * if less than a specified percentage of the node is used by
3935          * unmapped file backed pages.
3936          */
3937         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
3938             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
3939                 return NODE_RECLAIM_FULL;
3940
3941         /*
3942          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
3943          */
3944         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
3945                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3946
3947         /*
3948          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
3949          * have associated processors. This will favor the local processor
3950          * over remote processors and spread off node memory allocations
3951          * as wide as possible.
3952          */
3953         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
3954                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3955
3956         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
3957                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
3958
3959         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
3960         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
3961
3962         if (!ret)
3963                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
3964
3965         return ret;
3966 }
3967 #endif
3968
3969 /*
3970  * page_evictable - test whether a page is evictable
3971  * @page: the page to test
3972  *
3973  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
3974  * lists vs unevictable list.
3975  *
3976  * Reasons page might not be evictable:
3977  * (1) page's mapping marked unevictable
3978  * (2) page is part of an mlocked VMA
3979  *
3980  */
3981 int page_evictable(struct page *page)
3982 {
3983         int ret;
3984
3985         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
3986         rcu_read_lock();
3987         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
3988         rcu_read_unlock();
3989         return ret;
3990 }
3991
3992 #ifdef CONFIG_SHMEM
3993 /**
3994  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to appropriate zone lru list
3995  * @pages:      array of pages to check
3996  * @nr_pages:   number of pages to check
3997  *
3998  * Checks pages for evictability and moves them to the appropriate lru list.
3999  *
4000  * This function is only used for SysV IPC SHM_UNLOCK.
4001  */
4002 void check_move_unevictable_pages(struct page **pages, int nr_pages)
4003 {
4004         struct lruvec *lruvec;
4005         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4006         int pgscanned = 0;
4007         int pgrescued = 0;
4008         int i;
4009
4010         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
4011                 struct page *page = pages[i];
4012                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4013
4014                 pgscanned++;
4015                 if (pagepgdat != pgdat) {
4016                         if (pgdat)
4017                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4018                         pgdat = pagepgdat;
4019                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4020                 }
4021                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4022
4023                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4024                         continue;
4025
4026                 if (page_evictable(page)) {
4027                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4028
4029                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4030                         ClearPageUnevictable(page);
4031                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4032                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4033                         pgrescued++;
4034                 }
4035         }
4036
4037         if (pgdat) {
4038                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4039                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4040                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4041         }
4042 }
4043 #endif /* CONFIG_SHMEM */